Персонализированная медицина помогает понять, какое лечение и обследование будет лучше для конкретного пациента

Как выглядит персонализированная медицина, чем отличаются риски рака и диабета в славянской популяции, зачем нужны молекулярные паспорта и эндокринные карты, как математики и программисты приходят на помощь врачам — читайте в репортаже InScience.News с заседания Президиума Российской академии наук.

Персонализированная медицина помогает понять, какое лечение и обследование будет лучше для конкретного пациента. В начале 2000-х годов, когда завершился проект «Геном человека», ученые надеялись, что очень скоро мы получим ответы на все вопросы о наследственных предрасположенностях. Но за двадцать лет выяснилось, что дьявол в деталях, с которыми придется разбираться еще очень долго: образ жизни, история болезни, эпигенетика и другие параметры создают уникальный набор характеристик, которые не всегда получается свести к простым закономерностям. Медицина начинает работать сообща с другими науками — биоинформатикой, клеточной и молекулярной биологией. О российских достижениях в этой сфере поговорили на собрании РАН.

«Это новый инструментарий для врача»

Персонализированная медицина в мире переживает подъем: как рассказал академик Евгений Шляхто, в ближайшие пять лет список персонализированных лекарств расширится на 69%. Уже сегодня 27% одобренных FDA лекарств имеют отдельные индивидуальные показания, а 50% из них — таргетные препараты, у которых к тому же и вероятность одобрения сейчас выше. В России в 2019 году были запущены три геномных и четыре математических НЦМУ. «Цель НЦМУ "Персонализированная медицина" — не выполнение конкретных исследований и получение данных и публикаций (хотя это очень важно и нужно). Основная задача, которая стоит сегодня перед нами, — создать научную биомедицинскую экосистему, которая будет внедрять в практику здравоохранения новые технологии диагностики и лечения заболеваний», — поясняет Шляхто.

Три основных блока клинических проблем, которыми занимается персонализированная медицина, — это заболевания с генетической предрасположенностью (в том числе — редкие и неизвестные), онкологические заболевания и инфекции, анализ метаболитов и экспрессии различных генов. «От медицины проб и ошибок, интуитивной медицины мы движемся к персонализированному здравоохранению, которое становится больше наукой, чем искусством», — говорит Шляхто. Он рассказал, что при помощи информационных технологий и математического анализа в России создаются компьютерные программы для поддержки принятия решений (как биоинформатическая программа GPrior) и биобанки, где собираются тысячи образцов. В будущем эти технологии позволят генотипировать и фенотипировать каждого пациента и соотнести изменения с образом жизни и другими параметрами.

Такие биостатистические программы могут включать и молекулярные паспорта, и цифровые двойники заболеваний. «Мы разрабатываем молекулярный паспорт пациента, чтобы разработать образ патологического процесса. Это новый инструментарий для врача. Анализ данных, который мы проводим до 2025 года, поможет сформулировать структурированные и аннотированные решения, связанные с особенностями течения заболевания, данных медицинских тестов и так далее», — рассказал Андрей Свистунов, первый проректор МГМУ им. Сеченова, где в 2020 году создали НЦМУ «Цифровой биодизайн и персонализированное здравоохранение». Развивается и компьютерное распознавание гистологических изображений — так, ученые в МГМУ им. Сеченова объединили две нейросети c разной архитектурой для обнаружения рака.

Если одни медики хотят сделать фокус на индивидуальных особенностях конкретной патологии, то другие хотели бы сместить его на самого пациента. «Целостный физиологический портрет больного очень важен для лечения — но не болезни, а больного», — уверена академик РАН, директор Института физиологии им. И.П. Павлова РАН Людмила Филаретова. — В организме все взаимосвязано, и чрезвычайно важно это учитывать». Она напомнила, что у истоков интегративной физиологии стоял сам Павлов, так что российская научная школа по этому направлению имеет богатую историю.

«Каждый второй россиянин имеет эндокринную патологию»

Огромное пространство для индивидуальных различий представляют эндокринные, то есть гормональные, нарушения. «Каждый второй россиянин имеет эндокринную патологию, свыше 4 миллионов человек страдают сахарным диабетом. <...> Мы активно работаем над созданием персональной эндокринной карты пациента», — заявила член-корреспондент РАН, создатель и научный куратор Российского регистра первичного гиперпаратиреоза Наталья Мокрышева.

Исследователи обнаружили, что этнические особенности сильно влияют на предрасположенность к сахарному диабету, причем в России эти данные отличаются от европейских. Мокрышева и ее коллеги сравнили генетические варианты-полиморфизмы у жителей разных регионов, и оказалось, что с диабетом у них связаны не одни и те же мутации. С самым высоким риском башкирской и, например, вологодской популяции будут связаны разные варианты, а связанные с низким риском варианты у этих популяций общие. Медики в ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России также разработали панели и для скрининга диабетических нефропатий и других заболеваний и нарушений, нашли мутации, связанные с раком щитовидной железы, и создали анкету, которая позволяет оценить риск предиабета.

Другие полиморфизмы повышают риск кровотечений при применении оральных антикоагулянтов (препаратов от тромбоза), что очень актуально для пациентов с COVID-19. Как оказалось, они также зависят от этнической группы. Например, чувствительность к варфарину у коренного населения нашей страны возрастает с запада на восток, и по такой же закономерности возрастает частота «защитной» последовательности.

В онкологии персонализированная медицина работает в двух направлениях: диагностика наследственных опухолевых синдромов и подбор препаратов. Опухоль возникает из-за мутаций, и методы выявления этих изменений ДНК обладают огромной чувствительностью. Но для каждой разновидности рака существуют свои особенности и маркеры. «Если мутация унаследована от одного из родителей, человек долго остается здоровым, но количество событий, ведущих к раку, сильно сокращается», — рассказал член-корреспондент РАН Евгений Имянитов.

От генов предков, по словам ученого, зависит спектр заболеваний этнической группы. К примеру, уже десять лет назад стало известно, что с риском наследственного рака молочной железы связан ген BLM. Дети с двумя дефектными копиями гена страдают тяжелым аутоиммунным заболеванием — синдромом Блума. Человек с одной копией относительно здоров, но у него повышен риск рака. В славянских популяциях тоже встречаются мутации и поломки гена, но подобных больных в России не находили. Оказалось, что определяющий признак синдрома, эритема на лице, у людей со «славянской» мутацией не проявляется, и все эти люди оставались без диагностики и лечения. Кроме того, большинство препаратов от рака применяют в высоких дозах, что мешает продолжать нормальную жизнь, но их эффективность может быть всего 5–10%. Поэтому изучение мутаций помогает найти подходящие препараты или их сочетания.

Член-корреспондент РАН, ректор Уральского медицинского университета Ольга Ковтун рассказала об изучении острых нарушений кровообращения у детей. В 2020-м Научный центр мирового уровня объединил 9 университетов, 10 институтов и 39 индустриальных партнеров Свердловской, Челябинской и Курганской областей. Обследовав 317 детей на 14 полиморфизмов, ученые центра построили прогностические программные модели, которые позволяют (с учетом факторов риска у матери) выделить 13 нормативных параметров из 129, которые прогнозируют ишемический инсульт до 15 лет с вероятностью до 92%. Этот же подход экстраполировали и на выбор терапии, и на протяжении 5 лет у пациентов не было ни одного рецидива. Другое направление работы центра — выявление и коррекция моногенных наследственных заболеваний, поиск генетических нарушений при планировании беременности. Медики провели таргетное секвенирование 399 новорожденных, выявили 219 детей с тяжелыми жизнеугрожающими заболеваниями, у 157 нашли орфанные болезни. Помочь от таких нарушений могут расширение неонатального скрининга (в идеале — до 30 показателей), ранняя диагностика, обследования у семей, уже имеющих таких детей, предимплантационные технологии.

Но на генетике человека персонализированная медицина не заканчивается. Интересным направлением стала микробная терапия — изучение микробиоты для диагностики и лечения. Человек существует не сам по себе, а вместе с огромным консорциумом микроорганизмов: бактерий, архей, вирусов бактерий и так далее. Их миллиарды. От того, насколько человек научится сосуществовать с полезными и противостоять патогенным, зависит его состояние здоровья. «Антимикробная терапия — не мыло Safeguard, убивать все микроорганизмы нет необходимости», — пошутил профессор РАН, директор Института экспериментальной медицины Александр Дмитриев. К тому же старые добрые антибиотики приводят к нарушению нормальной микрофлоры, а резистентность к ним появляется очень быстро. Им на смену приходят иммунизация населения, бактериофаги и другие методы.

«Медицина должна приносить реальные плоды»

Когда же персонализированная медицина станет ближе к пациентам в нашей стране? Выступившие ближе к концу представители Минздрава дали понять, что от отрасли ждут скорой отдачи. Так, руководитель Федерального медико-биологического агентства Вероника Скворцова отметила, что «прорывное развитие биомедицинских технологий за последние несколько лет — залог того, что мы увидим совершенно иные качественные ступени в развитии персонализированной медицины». Она выразила надежду на дальнейшее сотрудничество РАН и ФМБА России.

Заместитель министра здравоохранения РФ, кандидат медицинских наук Татьяна Семенова заявила, что «мы должны воспитывать абсолютно новую парадигму наших специалистов», чтобы прикладные исследования скорее получили результат, который мы увидим в больницах. «У Минздрава есть ключевая задача — консолидировать всех для одной ключевой цели. Медицина должна приносить реальные плоды, и регулятор должен быть квалифицированным заказчиком именно таких исследований», — заявила она.