Российская команда Moscow, состоящая в основном из студентов МГУ, получила золотую медаль на конкурсе биотехнологий iGEM 2020. Команда представила на суд экспертов проект прибора, определяющего различные генетические варианты вируса гепатита C. Это первая подобная система в России.
Вести.Ru взяли эксклюзивное интервью у участниц команды и амбассадора конкурса. На наши вопросы ответили члены команды Moscow: студентка МГУ им. М. В. Ломоносова Марина Марченко и студентка МГМУ им. Сеченова Анастасия Кислова. Также мы поговорили с и амбассадором конкурса iGEM Максимом Боковым, участником iGEM 2019.
Максим Боков рассказал о целях и особенностях конкурса.
– В чём цель конкурса iGEM?
Максим Боков: одной из целей конкурса является объединение школьников, студентов и аспирантов со всего мира для создания проектов по решению самых актуальных проблем человечества с помощью методов генной инженерии. Вдобавок организаторы хотели собрать сообщество людей, которые публикуют свои результаты для бесплатного и открытого пользования.
Важная особенность конкурса iGEM – это комплексность выполняемых проектов. Уникальность конкурса заключается в том, что люди не только работают в лаборатории и решают задачи бионформатики, но и активно взаимодействуют с потенциальными пользователями разработки, научными экспертами и представителями бизнеса. Также участники проводят образовательные мероприятия и популяризируют науку в целом.
– Каковы итоги конкурса в этом году?
Максим Боков: в этом году в соревновании участвовало 249 команд из более чем 40 стран. Из них 168 команд получили золотые медали, 45 команд получили серебро и 26 – бронзу.
– Что получают победители конкурса?
Максим Боков: помимо медалей и строчки в резюме, участники конкурса получают бесценный опыт и знакомства. Студенты узнают, как организовать проект, как представлять его общественности и коммерциализировать идею. Ребята учатся работать в команде, ставят мини-цели, распределяют ресурсы и ответственность, общаются со СМИ, НИИ, крупными компаниями, бизнесменами и прочими представителями бизнес-сектора. Иногда даже создают полноценный стартап.
– Есть ли примеры успешного внедрения в практику разработок, представленных на конкурс?
Максим Боков: да. За всю историю конкурса около 150 проектов стали полноценными стартапами, выросшие в успешные бизнес-проекты.
В конкурсе iGEM 2020 приняли участие команды более чем из сорока стран.
Иллюстрация iGEM/Google Maps.
Далее на наши вопросы отвечали участницы команды Moscow.
– Расскажите о разработке, представленной вашей командой на конкурс. Каково её назначение, как она работает и в чём ваше ноу-хау?
Анастасия Кислова: в этом году мы работали над HaploSense – детектором на разные генетические варианты вируса гепатита С, которые необходимо определять для назначения оптимальной терапии. Генетические варианты – это мутантные разновидности одного вируса, которые могут обладать разными свойствами и требовать разных подходов к лечению. Особую актуальность проблеме придает существование уникального для территории России генетического варианта RF2k/1b. Зачастую он ошибочно определяется как генотип 1b, что приводит к выбору неверной стратегии лечения. Мы работаем над довольно новым в мировой практике и еще не набравшим обороты методом детекции на основе CRISPR/Cas систем. Часть проекта была сфокусирована на совершенно новом для прикладного научного поля белке CasX.
В конечном итоге мы должны получить небольшой и простой в использовании для обычного медицинского персонала прибор. В него можно будет поместить образец крови и через некоторое время по индикатору на экране понять, заражен ли пациент искомым генетическим вариантом.
Важно, что система детекции на основе CRISPR/Cas при необходимости можно перенастроить на другой вирус.
Марина Марченко: наша команда представила на международном конкурсе iGEM прибор HaploSense. Он представляет собой универсальный детектор на разные генотипы РНК-содержащих вирусов, на примере гепатита C.
Как это работает? Напомню, что гепатит С передаётся через кровь, поэтому для начала нужно сдать кровь в медучреждении. Затем вирус из крови пациента инактивируется при высокой температуре.
Вирус гепатита С хранит наследственную информацию в РНК, а не в ДНК, но для анализа нужна именно ДНК. Поэтому выполняется специальная процедура, которая переписывает генетическую информацию с РНК в ДНК.
Далее в дело вступает белок из семейства Cas, того самого, которое используется для редактирования генов. Этот белок настроен так, чтобы расщеплять только молекулы ДНК с определёнными генами. Эти гены и являются признаком штамма, на который нацелен тест.
Пробу со смесью переносят на тест-полоску, содержащую две зоны связывания. Нерасщеплённые молекулы ДНК прикрепляются к первой зоне, а расщеплённые – ко второй.
Если вирус в крови пациента относится к целевому штамму, то белок семейства Cas расщепит часть его ДНК. В этом случае обе зоны связывания получат свою «добычу», и на тесте окажется две полоски. Если же в пробах нет целевых генов, то ДНК не расщепится, и полоска будет только одна. Более подробно о работе детектора можно прочитать на официальном сайте нашей команды.
В случае гепатита С очень важно определить, каким именно генетическим вариантом заразился человек. От этого зависит оптимальная стратегия лечения заболевания, способного привести к циррозу или даже раку печени.
К сожалению, универсальной, быстрой и точной системы детекции на штаммы вирусов на сегодня не существует. Именно поэтому наша команда решила разработать HaploSense. Ведь прибор сможет ускорить постановку диагноза и поможет подобрать оптимальное лечение в разы быстрее, чем это происходит сейчас.
Также, если потребуется, детектор можно будет настроить на детекцию других РНК-содержащих вирусов, таких как SARS-CoV 2 или ВИЧ.
Участники конкурса приобрели уникальный опыт.
Фото Дарьи Смоляровой.
– Какой вы видите дальнейшую судьбу разработки? Есть ли планы по её внедрению, конкретные шаги в этом направлении?
Марина Марченко: мы надеемся, что наша разработка принесёт пользу обществу, и её будут использовать, чтобы помочь бороться с гепатитом С и, возможно, другими вирусными заболеваниями.
В этом году мы полностью проработали теоретическую часть проекта: работу в области биоинформатики, дизайн проекта и макет прибора. В лаборатории же не было доступа из-за пандемии COVID-19. Нам нужно вернуться в лабораторию. Мы планируем протестировать и валидировать прототип нашей системы. Если прототип будет работать согласно расчётам и не менее эффективно, чем существующие аналоги, то нам нужно будет заранее позаботиться о патентовании и зарегистрировать нашу тест-систему.
Так как раньше нам никогда не приходилось иметь дело с реализацией такого крупного проекта, мы обратились к экспертам компании «Биокад» по вопросам патентования и маркетинга.
Если всё получится, то HaploSense станет первым в России детектором генетических разновидностей вирусов, основанным на технологии CRISPR/Cas.
Анастасия Кислова: в ходе проработки проекта мы тесно взаимодействовали с экспертами крупной биотехнологической компании «Биокад». Они провели для нас серию семинаров по маркетингу и внедрению продукта на рынок. Но нужно понимать, что проект начался совсем недавно, и прежде чем думать об открытии стартапа, нужно проделать ещё очень много работы.
– Расскажите о своей команде. Сколько в ней человек, в каких вузах и на каких факультетах они обучаются? Есть ли планы по дальнейшему сотрудничеству между собой?
Анастасия Кислова: в итоговом составе 15 человек. Так как формировалась она на базе биологического факультета МГУ, то ядро составили именно его студенты. Но всё же команда получилась скорее сборной. В её составе есть также ребята и из Сколтеха, и из Тяньцзиньского университета в Китае. Сама я из МГМУ им. Сеченова. Более того, не все из нас студенты: одна из участниц – одиннадцатиклассница, другая, напротив, уже аспирантка.
Однажды собравшись над проектом, члены команды оказываются уже довольно прочно связаны друг с другом общими знакомствами и социальными сетями. Нам как минимум нужно вместе продолжить проработку нашего проекта. Также мы планируем заниматься развитием iGEM-сообщества в России. Это поможет создать удобную стартовую площадку для новых, только собирающихся команд, а также поспособствовать дальнейшей популяризации биоинженерии. Кстати, львиная доля работы команды в этом году пришлась на проведение образовательных и просветительских мероприятий.
Приведёт ли опыт совместного ведения проекта в дальнейшем к новым научным коллаборациям или совместным стартапам, покажет лишь время.
Марина Марченко: официально в составе команды iGEM Moscow 15 участников. В основном это студенты старших курсов биологического факультета МГУ, но также есть студенты Сеченовского и Тяньцзиньского университетов, а кроме того ученица школы №1517.
Также у команды также есть инструкторы – участники конкурса iGEM 2019 года. Руководителями команды являются Алексей Константинович Шайтан, ведущий научный сотрудник кафедры биоинженерии МГУ, кандидат физико-математических наук, и Дмитрий Сергеевич Карпов, старший научный сотрудник Института молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН, кандидат биологических наук.
Конкурс iGEM закончился, но перед нами стоит ещё множество задач. Нужно вернуться в лабораторию и выполнить запланированные эксперименты с детектором. Кроме того, нужно собрать команду на следующий год, рассказать ребятам про структуру iGEM и помочь новым командам из России с участием в конкурсе iGEM.
Сотрудничество, начатое благодаря конкурсу iGEM 2020, может стать основой для будущей научной работы.
Фото Дарьи Смоляровой.
– Каковы ваши личные впечатления от участия в конкурсе?
Марина Марченко: конкурс iGEM стал для меня уникальным опытом, потому что позволил выйти за пределы научной лаборатории. Необходимо было общаться с экспертами, компаниями, спонсорами, писать тексты для медиаресурсов, рассказывать о нашем проекте и iGEM на лекциях, мастер-классах, фестивалях. В том числе мы участвовали в таких значимых мероприятиях, как День биолога, Geek Picnic и Nauka 0+. Также мы взаимодействовали со школьниками на биошколе «Пилигрим» и посредством лекториев «Перспектива» и BioBoot Camp. В качестве своеобразного итога всех мероприятий участники нашей команды разработали игру по биоинженерии BioLego Go. Она позволяет собирать свои экспериментальные конструкции онлайн.
С уверенностью могу сказать, что iGEM – лучшее событие в 2020 году. На конкурсе я познакомилась с замечательными ребятами, причём как со своими соотечественниками, так и с участниками из-за границы. Мы все вместе стали большой командой и частью сообщества людей, интересующихся биоинженерией и биотехнологиями.
Анастасия Кислова: iGEM стал лучшим событием в моём 2020 году. Всё началось со случайно открытой лекции на Дне биолога и щелчка мыши, подтвердившего отправку заявки на участие, а закончилось… Знаете, трудно подобрать слова. Но ощущение такое, словно я прошла через приключение. А из хорошего приключения невозможно вернуться домой тем же человеком, которым в него когда-то отправился.
Проще говоря, iGEM меняет людей. Меняет в лучшую сторону. Сложно сказать, благодаря чему именно. Возможно, дело в уникальности критериев оценивания проектов. Я не знаю другого конкурса, который мотивировал бы студентов создавать что-то настолько практикоориентированное. Может быть, всё дело в людях, с которыми я попала в одну команду. Или же в iGEM-сообществе, объединённым искренним порывом создать не просто что-то интересное, а сделать мир своими разработками чуточку лучше.
iGEM дал опыт, много опыта, и не только в решении научных задач. И самое главное: iGEM оставил за собой ощущение, что всё было не зря.
