XX ғасырдың аяғы молекулярлы биология, генетика, медицина және химия саласында тың жаңалықтарға толы болғаны белгілі. Соның ең бір озығы – ДНҚ деп айтсақ болады. ДНҚ физикалық тұрғыдан тек тұқым қуалайтын ақпаратты сақтаумен ғана шектелмейді, бір жасушадан бүкіл ағзаның дамуына нұсқаулық бола алатын макромолекула. ДНҚ бірегейлігі мен кереметін алғаш рет 1984 жылы 10 қыркүйекте британдық генетик Алек Джеффрис анықтаған.
Ол әр адамның ДНҚ-сы қайталанбайтын өзіндік қасиетке ие екенін білген. ДНҚ алғаш рет әртүрлі генетикалық материал арқылы идентификация жүргізілетін криминалдық салада қолданылды. Кейінірек ДНҚ медицинада қолданыла бастады. Көптеген кеселді ерте анықтауға, тұқым қуалайтын, тамақтану ерекшеліктерін, тіпті талант пен қабілетке бейімділігін, туыстық қатынасы сынды күрделі жайттарды анықтауға жол ашты. Біз осы ретте Паркинсон ауруы бойынша Халықаралық Геномдық Консорциумның (IPDGC) мүшесі, Қазақстан жас ғалымдар альянсының (YRA) мүшесі, Қазақстан Республикасы Президентінің жанындағы ҚР Ұлттық ғылым академиясының «Өмір және денсаулық туралы» бағыты бойынша жас ғалымдар жұмыс тобының мүшесі биология ғылымдарының PhD докторы, Назарбаев Университетінің ЖМ «National Laboratory Astana» ғылыми қызметкері Ақбота Айткуловадан аталған тақырып жөнінде сұхбат алуды жөн деп таптық.
El.kz: Ақбота, қазіргі таңда адам генетикасына, ДНҚ қатысты елімізде қандай ғылыми жұмыстар атқарылып жатыр? Әңгімемізді осыдан бастасақ.
Ақбота Айткулова: Қазақстан генетикалық зерттеулер саласында айтарлықтай тәжірибелі. Бүгінгі таңда Қазақстанда генетиканың әртүрлі бағыттары – микроорганизмдер генетикасы, өсімдіктер генетикасы, жануарлар генетикасы, медициналық генетика және фармакогеномика бойынша республиканың жүзден астам зертханалары мен ғылыми-зерттеу институттарында зерттеулер жүргізілуде. Оның ішінде бірқатар ірі орталықтар – Назарбаев Университетінің «National Laboratory Astana» орталығы және Медицина мектебі, Генетика және физиология институты, Ұлттық биотехнология орталығы, М. Айтхожин атындағы Молекулалық биология институты, Акушерлік, гинекология және перинатология ғылыми орталығы, Қазақстан Республикасы Президентінің Іс басқармасы Медициналық oрталығының геномдық зертханасы және т.б. адам генетикасына арналған зерттеулермен айналысады.
Адам генетикасының болашағы зор, өйткені адам ағзасы күрделі жүйе және әртүрлі компоненттердің өзара әрекеттесуі туралы білім белгілі бір аурулардың себептері мен дамуын түсінудегі олқылықтарды толтыруға көмектеседі. Бірқатар моногенді аурулардың пренаталдық диагностикасы, әке болуды анықтау және сот сараптамасында жеке тұлғаны анықтау қазірдің өзінде Қазақстанда әдеттегідей болса, «дараланған медицина» тездетіп дамып келеді. Ол пациенттердің генетикалық ерекшелігі туралы білімді пайдалана отырып, тез және дұрыс диагноз қоюға, сонымен қатар ауруларды емдеу мен алдын алуда жеке көзқарасты дамытуға мүмкіндік береді.
Докторлық диссертация тақырыбына байланысты Ұлттық нейрохирургия орталығының (бұдан әрі – ҰҰО) дәрігерлерімен бірлесе отырып, қазақтардың инсультке генетикалық бейімділігі жөнінде зерттеу жүргіздік. Геморрагиялық инсульт Қазақстанда және бүкіл әлемде өлім себептері тізімінде екінші орында тұр. Ми құрылымдарындағы қан кету церебральды аневризмалардың жарылуы нәтижесінде пайда болады. Аневризмаларды аспаптық диагностикалаудағы жақсы дамығанына қарамастан, дер кезінде анықтау және хирургиялық емдеу мәселесі ашық күйінде қалып отыр. Бүгінгі күні қан тамырларының құрылымындағы патологиялық өзгерістер мен аневризмалардың пайда болуы әртүрлі факторлардың, соның ішінде этникалық және тұқым қуалайтын генетикалық факторлардың әсерінен болатыны анықталды. Біз аневризманың жарылу қаупін анықтайтын әлеуетті кандидат гендерін анықтадық және мақсатты реттілік әдістерін пайдалана отырып, бассүйекішілік қан кетуді ерте диагностикалау үшін молекулалық-генетикалық маркерлердің мақсатты панелін әзірледік. Зерттеу нәтижелері бойынша Қазақстан Республикасының өнертабысқа патенті алынды. Сонымен қатар, ҰҰО және Ұлыбританияның UCL неврология институтының ғалымдарымен бірлесе отырып, қозғалыс бұзылыстарымен байланысты Паркинсон ауруы, Хантингтон хореясы және нәрестелік Нейроаксоналды дистрофия сиякты нейродегенеративті аурулардың генетикасы бойынша зерттеулер жүргізудеміз.
Басқа қызықты зерттеулерге тоқтала кетсек, отандық ғалымдардың тағы бір тобы фармакогеномикалық зерттеулермен және жүрек-қан тамырлары ауруларымен ауыратын науқастарға дәрі-дәрмектің жеке мөлшерін анықтайтын ДНҚ-тестілеу жасаумен айналысады. Генетикалық талдауда олар дәрілік заттардың алмасуына қатысатын гендерді зерттейді. Сол гендердегі мутациялар көбінесе кейбір адамдарда «Варфарин» препараты денеден өте тез шығуы, ал кейбіреулерінде жинақталуын себебі болып табылады. Егер ол дәрі адам ағзасында көптен жиналса, токсикалық әсер пайда болады. Бұл зерттеулердің үлкен практикалық үлесі бар, өйткені кейбір препараттар өмір бойына тағайындалады, және көптеген дәрі-дәрмектер бірқатар жанама әсері бар екені әйгілі. Науқастың генетикалық ерекшеліктеріне негізделген жеке мөлшерін таңдау тәуекелдерді азайтуға және дәрілік терапияның тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді.
Сонымен қатар, елімізде генетикалық төлқұжат жасау жұмыстары жүргізілуде. Жеке генетикалық төлқұжатта әртүрлі ауруларға бейімділік туралы ақпарат және генетикалық талдау негізінде дене белсенділігінің түрлері бойынша ұсыныстар бар. Мұндай паспорттың болуы және мамандардың ұсынымдары заманауи адамға оның жеке генетикалық сипаттамаларына сәйкес келетін салауатты өмір салтын жүргізуге мүмкіндік береді.
Жалпы, Қазақстанның ғылыми-зерттеу орталықтарында жүрек-қантамыр, онкологиялық, метаболикалық, орфандық, жұқпалы аурулардың пайда болуының генетикалық полиморфизмдері мен молекулярлық механизмдерін зерттеуге және емдеудің жаңа тәсілдерін әзірлеуге бағытталған әртүрлі зерттеулер жүргізілуде.
El.kz: Біздің ғалымдардың осы днқ төңірегінде ашқан жаңалықтары бар ма?
Ақбота Айткулова: Назарбаев Университеті (НУ) қазақстандық ғылымға үлкен үлес қосып келе жатқан жетекші ұйымдардың бірі болып табылады. «National Laboratory Astana» ұлттық зертханасында генетикалық зерттеулер жүргізу үшін мықты ғылыми-техникалық база, халықаралық ғылыми-зерттеу институттарында тәжірибесі бар жетекші ғалымдардың штаты бар.
Профессор Дос Сарбасов ұзақ уақыт американдық MD Anderson Cancer Center ірі онкологиялық орталығында жұмыс істеп, 27 жылдан кейін Қазақстанға оралды. Назарбаев Университетінің Ұлттық зертханасында оның командасы тоқ ішек қатерлі ісігімен ауыратын науқастарда қалыпты жасушаларды қатерлі жасушаларға айналдыру мүмкіндігі бар KRAS прото-онкогеніндегі мутациялар бойынша зерттеулер жүргізеді. Сонымен қатар, аз мөлшердегі мышьякпен С витаминінің D-формасын біріктіруге негізделген KRAS-мутантты қатерлі ісікке қарсы емдеу жолдарын зерттеуде. Қазақ онкология және радиология ғылыми-зерттеу институтының дәрігерлерімен бірге НУ ғалымдары препараттың клиникалық сынақтарының бірінші кезеңін сәтті аяқтады. Қазіргі уақытта топ екінші кезең – препараттың тиімділігін зерттеуге кірісті.
Жүрек-қан тамырлары аурулары Қазақстан тұрғындарының өлімінің екінші себебі болып табылады. Біздің елімізде, сондай-ақ бүкіл әлемде аритмия жүректің ишемиялық ауруы, инфаркт және инсульттан кейін өлімнің ең көп тараған себебі болып табылады. Аритмия тек бастапқы емес, осы жүрек-қан тамырлары ауруларына байланысты болып табылады. Ауруға бейімділікке жауапты мутацияларды анықтау науқасқа қандай ем тағайындау керектігін анықтауға мүмкіндік береді - ол аритмияға қарсы дәрілер, бета-блокаторлар немесе басқа арналардың блокаторлары немесе жүрек бұлшықетіне имплантацияланған жасанды кардиостимуляторды тағайындайды. Бұл науқастың әрі қарай емдеу тактикасына да әсер етуі мүмкін. Қазір Ұлттық ғылыми кардиохирургия орталығының кардиологтары гендік диагностика қажет болған кезде ырғағы бұзылған науқастарды бізге жібереді. Бұл әрекеттегі жекелендірілген геномдық медицинаның практикалық мысалы.
Нанопор секвенирлеу технологиясын қолда отырып генетика және биоинформатика ғалымдар топтары қазақстандықтардың 500 толық геномын зерттеді. Бұл зерттеу Қазақстандағы қазақтардың генетикалық құрылымы мен айырмашылығы туралы түсінік алуға бағытталған. Геномдық талдау нәтижелері Орталық Азия аймағының генетикалық айырмашылығы мен ландшафтын жақсырақ түсінуге құнды үлес қосады. Сонымен қатар, бұл деректерді ғылыми қауымдастықпен бөлісу салыстырмалы популяциялық зерттеулер мен биомедициналық зерттеулер үшін құнды ресурс болып табылады.
Басқа зерттеулерге келсек, Қазақстанда алғаш рет биоинформатика зертханасының ұжымы биоинформатика саласындағы Q-Symphony немесе «Qazaq symphony of bioinformatics» үлкен геномдық деректерге және геномды зерттеу мәселелерін шешуге арналған жоғары өнімді биоинформатика есептеу платформасын іске қосты. Платформа адам геномының ауқымды деректерін жедел талдауға және құрылымдық геномдық нұсқаларды анықтауға, кешенді салыстырмалы және популяциялық талдау жасауға мүмкіндік береді.
Сонымен қатар, Назарбаев Университетінде қант диабеті, туберкулез, COVID-19, нейродегенеративті аурулар және т.б. басқа да әлеуметтік маңызы бар ауруларға генетикалық зерттеулер жүргізілуде.
El.kz: Елімізде бұл сала қаншалықты дамыған?
Ақбота Айткулова: Қазақстандағы генетиканың даму жағдайы туралы айтатын болсақ, генетикалық зерттеулер ең қымбат зерттеулердің бірі екенін және осы саладағы зерттеулерді қаржыландыру көлемі оның дамуына тікелей әсер ететінін ұмытпау керек. Республикалық бюджеттен ғылымды қаржыландыру жыл сайын артып келеді, ал 2021-2023 жылдары ол екі есеге жуық өсті. Бұл, әрине, генетиканы сабақтас ғылымдармен интеграциялауда ауқымды зерттеулер жүргізуге, соңғы технологиялар мен реагенттерді сатып алуға және әлемдік трендтерге ілесуге мүмкіндік береді. Халықаралық ынтымақтастық және тәжірибе алмасу аясында, сондай-ақ докторлық диссертация бойынша ғылыми-зерттеу жұмыстары аясында Ұлыбритания, Франция, Ресей елдерінде әлемнің жетекші ғылыми орталықтарында тағылымдамадан өту мүмкіндігіне ие болдым және сенімді түрде айта аламын - Қазақстанның материалдық-техникалық базасы жағынан олардан ешбір кем емес және олармен тең болуға әлеуеті жоғары. Мысалы, NLAның Геномдық және дербестендірілген медицина зертханасы ең соңғы NovaSeq 6000 келесі ұрпақ секвенирлеу және PromethION нанопор секвенирлеу технологияларын пайдалана отырып, адам геномын небәрі 44-72 сағатта оқуға мүмкіндік беретін құралдармен жабдықталған. Айтпақшы, әлемдік атақты ғылыми орталықтардың барлығында мұндай мүмкіндік жоқ.
Сонымен қатар, жаһандық COVID-19 пандемиясы Қазақстан халқының денсаулығы мен әл-ауқатын сақтауда молекулалық биология мен генетиканың маңыздылығын көрсетті. Нәтижесінде Жоғары білім және ғылым министрлігі Қазақстанның жоғары оқу орындарында «Генетика» мамандығы бойынша мамандарды даярлау бағдарламасын енгізді. Сондай-ақ, соңғы жылдары жас ғалымдарды қолдау және оларды ғылымға тарту шаралары артты – жас ғалымдардың қолданбалы және іргелі зерттеулерін гранттық қаржыландыруға «Жас Ғалым» байқауы өткізілуде, PhD докторларын даярлауға арналған білім гранттарының саны өсуде, жоғары білікті кадрларды даярлау үшін «Болашақ» стипендиялық бағдарламасы табысты жұмысын жалғастыруда. Жоғарыда аталған шараларды жүзеге асыру жақын болашақта Қазақстан генетикасының дамуына ықпал ететіні сөзсіз.
El.kz: Шет елдерде бұл ғылым саласында қазір қандай ауқымды жұмыстар атқарылып жатыр?
Ақбота Айткулова: 30 жылдан астам уақыт бұрын халықаралық ғылыми қоғамдастық адамның алғашқы толық геномын ашуға бағытталған «Адам геномы» жобасын іске қосқаннан бері генетикалық зерттеулер күн сайын белсенді түрде кеңейіп, дүние жүзіндегі көптеген адамдардың өмірін жақсартуға үлкен үлес қосуда.
Ең белсенді дамып келе жатқан және әлем ғалымдарының үлкен қызығушылығын тудыратыны – геномды өңдеу және гендік терапия саласындағы зерттеулер. Гендік терапия деп әртүрлі аурулар тобын адам геномын өңдеу арқылы емдеу – зақымдалған гендерді ауыстыру, жаңа гендерді енгізу немесе олардың экспрессиясын өзгерту болып түсініледі. Адам геномын өңдеудің әлеуетті артықшылықтарына тезірек және дәлірек диагноз қою, неғұрлым мақсатты емдеу және генетикалық аурулардың алдын алу кіреді. Ауруды емдеу үшін науқастың ДНҚ-сын өзгертуді қамтитын соматикалық гендік терапия АҚТҚ-мен, орақ жасушалы анемиямен және транстиретин амилоидозымен күресу үшін сәтті қолданылды. Бұл әдіс әртүрлі онкологиялық ауруларды емдеудің тиімділігін де айтарлықтай арттыра алады. Қазіргі уақытта әлемде мидың қатерлі ісіктерін, меланоманы, өңештің жалпақ жасушалы карциномасын, тұқым қуалайтын ретинальды дистрофияны және балалардың жұлын бұлшықетінің атрофиясын емдеуге бағытталған вирустық векторларға негізделген бірнеше генотерапия препараттары тіркелген және сәтті қолданылған.
Сонымен қатар жапондық топ ғалымдардың стоматология саласындағы соңғы жаңалықтарын атап өтпеу мүмкін емес. Олар USAG-1 генімен жаңа тістердің өсу процесін тежеу молекулалық механизмін анықтады. Осы білімге сүйене отырып, кеміргіштерде зерттеу жүргізіп, зерттеу тобы USAG-1 жұмысын блоктайтын әртүрлі моноклональды антиденелерді алды және сынады. Сәйкес антидене 2018 жылы табылды, сонымен бірге ғалымдар күзендерде сау тістермен бірдей жаңа тістерді өсіре алды. 2024 жылы препаратты агенезге шалдыққан - тістердің пайда болуының туа біткен генетикалық патологиясы бар еріктілерге сынақ өткізу жоспарлануда.
Жасанды интеллекті (бұдан әрі – АI) әртүрлі салаларда қолданудың қазіргі әлемдік трендтеріне келетін болсақ, АI геномдық зерттеулерде міндетті болып табылады. Генетикалық деректер биоинформатикалық талдау әдістерін қолдану арқылы ғана өңдеуге болатын үлкен ақпараттық массиві. Сонымен қатар, машиналық оқыту алгоритмдеріне негізделген AI молекулалық биологияның омикалық деректері негізінде функционалдық геномдық элементтердің кодтарын болжауға, сондай-ақ эпигенетикалық код элементтерімен маңызды байланыстарды анықтауға мүмкіндік береді. Сәйкесте, бұл әдістерді ғалымдар дербестендірілген медицина саласындағы зерттеулерге белсенді түрде енгізуде. Мысалы, Юта денсаулық және ұлпа геномикасы университетінің және Сан-Диегодағы Рэди балалар ауруханасының тобы AI технологиясы ауыр науқастарда сирек кездесетін ауруларды тез және дәл анықтай алатынын көрсетті. Дүние жүзінде жыл сайын жеті миллионға жуық нәресте ауыр генетикалық бұзылулармен дүниеге келеді. Туылғаннан кейінгі алғашқы 48 сағат ішінде диагнозын белгілеу бұл науқастардың емделуіне үлкен мүмкіндік береді. Зерттеу авторлары ауруларға әкелетін ДНҚ қателерін іздеу үшін АI жаңа алгоритм әзірледі. Бұл нәтижелер - технологиялардың дәрігерлерге аурудың негізгі себебін тез анықтауға және ықтималды емдеу шараларын тағайындауға көмектесуі, медицинаның келесі кезеңі болып табылады.
El.kz: Сұхбатыңызға рақмет!