Покажи мне свою ДНК
Галина Костина, «Эксперт», 16.06.2008
В фильме 1997 года «Гаттака», события которого происходят в мире развитых ДНК-технологий, счастливую мамашу с только что рожденным малышом медсестра повергает в шок чтением диагноза: риск нервных заболеваний – 60%, склонность к маниакальной депрессии – 42%, потеря ясности восприятия – 89%, осложнения сердечно-сосудистой системы – 99%, предполагаемый срок жизни 30,2 года. Ребенок был незаконнорожденным: его геном не подвергли в момент зачатия тотальному перепрограммированию.
Сейчас, через десять лет, фильм уже не кажется столь фантастическим. Во всяком случае, ДНК-диагностика вошла в обыденную жизнь. И началось все это в одну из апрельских ночей 1983 года, когда американский ученый Кэрри Б. Мюллис по дороге на дачу в Северной Калифорнии придумал полимеразную цепную реакцию (ПЦР), за что и получил через десять лет Нобелевскую премию. Метод, позволяющий получать миллиарды и триллионы копий заданных кусочков ДНК или РНК, открывал самые широкие перспективы для исследовательских целей, а также для медицинской диагностики; в частности, он давал возможность быстро и точно определять наличие множества инфекционных агентов в образце крови. Вскоре после открытия ПЦР в мире стали делать приборы для этой реакции. Как ни странно, сразу же их стали делать и в России. Причем добились серьезных успехов – созданная в 1993 году компания «ДНК-Технология» включилась в эксплуатацию знакового мирового открытия и сегодня продает оборудование для ПЦР на 10 млн долларов в год.
Без пипетки
Юрий Трофимов работал в Институте физики высоких энергий, а его сын Дмитрий Трофимов – в ГНЦ «Институт иммунологии». Он удачно попал в лабораторию иммунногенетики человека, в которой, в частности, занимались генами, отвечающими за совместимость тканей, что важно для трансплантации. Мудрый руководитель, отличное оборудование – последний подарок социализма, возможность заниматься исследованиями и поездить по миру. Идея заняться приборами и реагентами для ПЦР исходила от Дмитрия. Уже не только на Западе, но и в России стали использовать метод ПЦР и без специальных приборов, поскольку он оказался таким простым, что сначала этому удивился сам его создатель, а следом и другие ученые, задававшие мучительный для всякого ученого вопрос: почему я до этого не додумался? Нужно было просто по определенной программе нагревать и охлаждать пробирку, в которой находилась проба ДНК или РНК вкупе с определенными реагентами. Метод привлекал своей эффективностью. К примеру, нужно определить, есть ли в пробе герпесвирус. Есть несколько видов анализов, с помощью которых можно сделать это. Но если вирусных частиц не так уж много, то они могут и не проявиться. ПЦР позволяет наштамповать такое громадное количество специфических кусочков ДНК вируса (характерных только для него), что не заметить его будет невозможно. К тому же делается это за пару часов.
Вскоре на Западе стали появляться первые приборы – так называемые амплификаторы (амплификация – увеличение числа копий ДНК), или, по-другому, термоциклеры. Они только проводили саму реакцию, в которой наращивался искомый специфический фрагмент ДНК или РНК. Команде Трофимова-старшего не составляло труда придумать такой простейший приборчик даже не глядя на образцы, которые начали делать за границей. К тому же копирование для специалистов такого высокого класса представлялось просто недопустимым. Прибор получился не больно красивым, зато простым, надежным и дешевым. Производство организовали в помещениях одного из предприятий в Протвино.
Создание первого прибора было первым шагом. Пробирки с образцами нужно было из него вынимать и потом традиционным методом электрофореза определять, прошла ли реакция и есть ли в образце искомый вирус.
«Основное преимущество метода ПЦР – его высокая чувствительность – в этот момент стала его ахиллесовой пятой, – рассказывает Дмитрий Трофимов. – Для фореза нужно пипеткой извлечь из пробирки капельку материала. В открытом пространстве мельчайшие фрагменты могли попадать в другие пробы. Пошли ложные диагнозы. Это была реальная угроза методу ДНК-диагностики». Началось муштрование персонала лабораторий, но, к счастью для персонала, в мире появился новый метод, основанный на флуоресцентных метках. Эти метки назвали молекулярными маячками: они давали возможность сразу же увидеть, прошла ли реакция, если прошла – маячок засветится.
К концу 90-х в мире уже стали появляться приборы, которые проводили ПЦР и детекцию с помощью флуоресцентных меток в режиме реального времени. Первые такие приборы, по словам Дмитрия Трофимова, стоили около 100 тысяч долларов. У российских диагностических лабораторий, которые пользовались экономичным амплификатором и не самым подходящим для ПЦР электрофорезом, возникла проблема, где взять столько денег на иностранный прибор.
«Мы эту задачку решили довольно быстро и успешно, – рассказывает Дмитрий Трофимов. – Наша команда инженеров создала еще один уникальный прибор, который осуществлял детекцию флуоресцентными метками». Правда, в российском варианте пробирку нужно было вынимать из амплификатора, но открывать ее уже не было нужды: ее вставляли в флуоресцентный детектор, и маячок сигнализировал ответ. Два прибора – термоциклер и флуоресцентный детектор – стоили три-четыре тысячи долларов вместо одного за 100 тысяч, и тогда выбор был очевиден. «Джин» был настолько удачным, что несколькими годами позже на рынке стали появляться его аналоги.
Но иностранные приборы уже не только давали ответ, есть вирус или нет, но и определяли количество вирусных частиц. Назывались они реал-тайм-амплификаторами. «Механизм основан на знании формулы, по которой происходит увеличение генетического материала инфекционного агента во время реакции, – рассказывает заместитель генерального директора по науке компании “ДНК-Технология” Денис Ребриков. – На каждом температурном цикле число удваивается, и так далее в геометрической прогрессии. Исходя из наработанного количества по этой формуле можно установить, сколько частиц было в пробирке до начала реакции».
Когда компания после «Джина» взялась за создание прибора «реал-тайм», было принято решение не экономить, как это было в самом начале пути. «Мы делали первые приборы в тот момент, когда в стране было туговато с финансами, наши покупатели, по большей части недавно появившиеся частные медицинские центры, четко отслеживали принцип цена-качество, чтобы экипироваться максимально, но за умеренные деньги, – рассказывает Дмитрий Трофимов. – Новый прибор уже не мог быть дешевым, поскольку был более высокотехнологичным, для него требовалась совсем другая начинка, часть которой нужно было покупать за рубежом. К тому же хотелось сделать не просто функциональную железяку, но прибор, не уступающий западным аналогам ни по начинке, ни по внешнему виду. А по некоторым показателям даже превосходящий их». В частности, новый прибор, в отличие от западных, имел программу, позволяющую выявлять генномодифицированные продукты и считать количество ГМ-ингредиентов.
Поставив в своей лаборатории новые приборы рядом с новенькими американскими, руководители «ДНК-Технологии» с удовлетворением отметили, как быстро персонал перешел на российские модели. «Мы и производители, и потребители, поскольку у нас есть своя лаборатория. Это очень удобно. Мы сразу получаем оценку своих изделий, что-то меняем в программах для удобства медперсонала, – продолжает Дмитрий Трофимов. – Важно, что все программы на русском языке. Важно, что мы проводим обучение персонала, к нам приезжают на курсы специалисты из многих лабораторий. И важно, что у нас есть штат инженеров, который осуществляет сервисное обслуживание. Ни одна иностранная компания этим похвастаться не может».
Компания делает не только приборы, но и различные тест-системы для ПЦР. При этом изначально приборы, в отличие от западных, производились как открытые системы – в них можно было использовать не только реагенты, сделанные самой компанией, но и других фирм. «ДНК-Технология» выпускает дополнительное оборудование, с помощью которого можно полностью укомплектовать лабораторию для ПЦР. Еще один уникальный продукт – мобильная ПЦР-лаборатория для работы в полевых условиях, которую один человек может подготовить к работе за десять минут. Ее сочинили из любви к компактности. Предложили военным и МЧС. Отдельные подразделения покупают, но больших заказов пока нет.
Трудности инновационного бизнеса
В начале 90-х создатели компании не строили бизнес-планов. Нужно было найти такой источник доходов, который позволял бы поддерживать не только штаны, но и научные амбиции. «В СССР ученые удовлетворяли свое любопытство за счет государства, в современной экономике часто приходится оплачивать его самим, – говорит Денис Ребриков. – Существенную часть бюджета компания тратит на научные (в том числе фундаментальные) исследования. Сотрудники нашего подразделения, около пятидесяти человек, в части снабжения имеют гораздо меньше проблем, чем большинство ученых в НИИ. У нас хорошее оборудование и реагенты. Исследователь всегда может заказать и купить недостающие материалы. А ведь от инфраструктуры, скорости получения необходимых реагентов во многом зависит качество и эффективность разработки». Сотрудники компании активно занимаются исследованиями на острие науки, публикуются в известных научных изданиях, защищают диссертации.
Развивающийся и растущий рынок был столь хорош, что со своими качественными, но намного более дешевыми, чем иностранные, приборами компании не нужно было прилагать особых усилий, чтобы продать их. Доля «ДНК-Технологии» на российском рынке первых простых термоциклеров составляла до 80%. Доля уникальных флуоресцентных детекторов «Джин» – 70%. Новые детектирующие термоциклеры занимают пока около 15% рынка. «Здесь мы с опозданием вышли на рынок, – признает Дмитрий Трофимов. – Сейчас будем наверстывать упущенное с помощью весьма конкурентного варианта этого прибора».
В последние годы руководителям компании пришлось уделять намного больше внимания управлению бизнесом и рынку. «В стране появились деньги, и потребитель уже не считает копейки, – говорит Дмитрий Трофимов. – Меняется и структура рынка. Если десять лет назад самыми активными потребителями были частные медцентры, то сейчас начали прилично финансироваться бюджетные медучреждения. Обидно, но мы столкнулись с недоверием чиновников к инновационному российскому продукту. Мол, иностранные априори лучше, тем более что в средствах сейчас недостатка нет. Отечественные, по мнению чиновников, должны быть по крайней мере в десятки раз дешевле, чтобы на них обратили внимание. Но высокотехнологичное оборудование не может быть намного дешевле. Экономить практически не на чем – ни на аренде помещений, ни на зарплате, к тому же некоторые детали приходится покупать за рубежом».
Теперь много времени уходит на налаживание связей, убеждение, участие в тендерах. Тормозит развитие и неразвитая инновационная инфраструктура. В России компании приходится создавать натуральное хозяйство и все делать самой – от идеи разработчика до пайки микросхем и покраски корпусов. На Западе существуют компании, которые специализируются на мелкосерийном производстве для инновационных компаний. В России такой аутсорсинг практически не работает. «Мы попадаем в замкнутый круг, – говорит Трофимов. – Если со стороны разработчиков не так уж много заказов, то такая инфраструктура и не создается. А если ее нет, то мы сильно тормозим». Сейчас на Западе генетика и ДНК-диагностика становятся чрезвычайно привлекательными для инвесторов, в компаниях, связанных с этими направлениями, концентрируются огромные ресурсы. Российской компании при этом идти ноздря в ноздрю с иностранными в одиночку уже не получится. Нужно кооперироваться с другими инновационными компаниями или государством. Тогда компания сможет расти как производитель конкурентных приборов для ПЦР. Если нет, останется небольшой инновационной компанией, которая будет искать свои ниши на рынке оригинального медоборудования. В последнем Дмитрий не сомневается.
Склонность к диабету и спринту
Еще одно направление – развитие услуг лаборатории, исходно выступавшей в «ДНК-Технологии» в качестве вспомогательного объекта тестирования оборудования. Впрочем, ее услуги в последние годы становились все более востребованными и стали занимать около 20% в структуре доходов (в 2007 году – около 10 млн долларов). Но эта доля может вырасти. Денис Ребриков показывает симпатичную коробочку, в которую упакованы брошюра и пробирка. Такую коробочку уже можно купить в некоторых аптеках в Англии. Открываешь пробирку, впаянным в крышку тонким скребком берешь пробу у себя за щекой, закрываешь пробирку, запечатываешь ее в конверт и отправляешь в соответствующую лабораторию на анализ ДНК. «Учеными открыты гены, которые достаточно четко ассоциированы с определенными заболеваниями, – рассказывает Денис Ребриков. – Возникновение онкологических, нейродегенеративных, многих сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и других во многом зависит от того, какие изменения в генах содержат клетки человека. В принципе, можно делать сотни анализов. Другое дело, как интерпретировать результаты. Сейчас пока существует не так уж много параметров, по которым можно делать однозначные выводы». Но даже и довольно расплывчатый результат вроде «у вас риск сердечно-сосудистых заболеваний на 10% выше, чем в популяции» может скорректировать поведение человека, который заботится о своем здоровье.
Сейчас по генам пытаются выявить не только наличие заболеваний или склонность к ним, но и, к примеру, склонность к определенным видам нагрузок, что важно для подготовки спортсменов. «Если раньше тренер отбирал ребятишек на глаз, и очень хорошо, если у него в команде попадалась одна “золотая рыбка”, то с генетическим анализом он может отобрать сразу двадцать потенциальных “золотых рыбок” и с ними поработать», – говорит Денис Ребриков. Немало исследований в мировых лабораториях посвящено связи генетики с интеллектуальными способностями. Но пока, по словам Ребрикова, сказать по генам, будет ли ребенок знаменитым шахматистом, пианистом или нобелевским лауреатом в области физики, никто предсказывать не берется.
Область генетических исследований – мейнстрим мировой биологии. С новыми открытиями база знаний будет постоянно пополняться, анализироваться, появятся алгоритмы, способные свести тысячи и сотни тысяч параметров к конкретным диагнозам. Список направлений исследований с помощью ПЦР будет расти в такой же геометрической прогрессии, как и фрагмент ДНК в самой реакции. «Этот рынок растет и и сейчас, но через некоторое время там может произойти взрывной рост, – считает г-н Ребриков, – То, что сейчас кажется фантастикой, станет рутинными анализами».
Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru
16.06.2008