Итоги первого года совместной работы Медико-генетического научного центра имени академика Н.П. Бочкова и ООО «Биотек кампус»

Состоялась сателлитная конференция «Опыт применения полногеномного секвенирования в клинической практике», посвященная итогам первого года некоммерческого научного сотрудничества Медико-генетического научного центра имени академика Н.П. Бочкова и ООО «Биотек кампус» в рамках Национальной инициативы «100 000 + Я».

Цель инициативы «100 000 + Я» – секвенировать 100 000 геномов россиян в высоком качестве, создать базу данных, а также эффективные инструменты для ее анализа до конца 2025 года. Работа проводится на базе геномного центра ООО «Биотек кампус», созданного в рамках технологического партнерства ПАО «НК «Роснефть» с Правительством РФ в рамках Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на 2019-2030 годы. Партнерами инициативы выступают ведущие медико-генетические исследовательские центры:

• Медико-генетический научный центр имени академика Н.П. Бочкова
• НМИЦ детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева
• Томский национальный исследовательский медицинский центр РАН
• Уфимский федеральный исследовательский центр
• и другие

Геномный центр ООО «Биотек кампус» оснащен самым крупным в стране парком секвенаторов последнего поколения, которые могут выполнять секвенирование как коротких, так и длинных прочтений. Производственные мощности центра позволяют секвенировать до 1200 полных геномов в неделю. Данные обрабатываются и хранятся в собственном защищенном дата-центре, архитектура которого была разработана специально для этого проекта. Объем хранилища дата-центра – 65 петабайт, дата-центр входит в топ-50 суперкомпьютеров России.

70% участников инициативы «100 000 + Я» – добровольцы из числа сотрудников компании ПАО «НК «Роснефть» и члены их семей.

30% участников инициативы «100 000 + Я» – добровольцы из числа пациентов медицинских учреждений и научных организаций, партнеров проекта.

Каждый волонтер программы подписывает согласие на обработку персональных данных и добровольное информированное согласие. Дети могут принять участие в проекте только по решению родителей, которые подписывают добровольное информированное согласие от их лица. Для подростков в возрасте от 14 лет разработана отдельная форма документов, где подросток может выразить свое мнение относительно участия в Инициативе. Волонтер может выбрать, желает ли он получать информацию о вторичных находках, которые влияют на его здоровье, либо нет. При работе с пациентами медицинских организаций протокол исследования проходит процедуру одобрения локального этического комитета. Обнаруженные специалистами генетические варианты поступают в базу данных медицинских находок Биотехнологического кампуса, это позволяет в дальнейшем при поступлении пациентов со схожей клинической картиной быстрее проводить диагностику.

Медицинская квота возможно будет расширена

На сегодняшний день в рамках проекта уже секвенировано более 40 000 полных геномов, около 20 000 из них – это геномы волонтеров, 21 000 – образцы от научных и медицинских организаций-партнеров, из которых около 3 000 – образцы, полученные в ходе этнологических экспедиций.

При секвенировании полного генома волонтеров в 1-1,5% случаев выявляются патогенные варианты в генах, которые связаны с повышенным риском развития онкологических заболеваний, болезней сердца и сосудов и других. Например, на сегодняшний день у участников проекта обнаружены варианты, приводящие к наследственному раку груди и яичников. Этим волонтерам рекомендовано регулярное обследование: маммография, УЗИ молочных желез, органов малого таза и другие.

В среднем от МГНЦ ежемесячно для полногеномных исследований в проект поступает 400 – 500 образцов пациентов со «сложной» клинической картиной, которая не укладывается в определенный фенотип, и членов их семей, либо пациентов с отрицательными результатами первичной молекулярной диагностики. Проект идет высокими темпами, и есть вероятность, что медицинскую квоту необходимо будет расширять.

«Создать базу данных планируется к концу 2025 года, в настоящее время прорабатываются различные варианты продления Инициативы с учетом потребностей системы здравоохранения и врачей, работающих с данными полногеномного секвенирования. «С точки зрения наполнения медицинскими образцами он [Проект] уже перевалил за половину, медицинская квота может выбрана еще до его завершения. Мы планируем с партнерскими организациями, в частности, с МГНЦ, изменить соотношение 70\30 в сторону увеличения медицинских образцов», – рассказал генеральный директор ООО «Биотек кампус», д.б.н., профессор Константин Северинов.

Проект делает доступными полногеномные исследования не только для самих пациентов медицинских организаций-партнеров, но и для родителей пациентов, их братьев и сестер. Это так называемые исследования дуо, трио, квадро. Они важны для клинических целей, поскольку помогает сократить сроки диагностики пациентов и повысить ее качество.

Полногеномные методы для медицинских целей

В ходе совместной работы специалистов МГНЦ и Инициативы «100 000 + Я» 3 970 пациентам МГНЦ было рекомендовано секвенирование генома. Получены данные 2587 геномов, из них сегодня проанализировано 2352 образца пациентов из более чем 900 семей. Значительная часть – это геномы трио, в отдельных случаях квадро и пента. Выявлены 999 вариантов в 586 генах, из них более 60% вариантов еще не описаны в научной литературе. По оценке специалистов МГНЦ, часть неописанных вариантов можно отнести к патогенным, поскольку они приводят к потере функции гена, остальные требуют дальнейшего функционального анализа.

«90% выявленных в рамках проекта вариантов были расположены в кодирующей области генов и в прилежащих областях. Остальные — это глубоко интронные варианты, сложные структурные перестройки, увеличение числа повторов и др. В нашей выборке в 39% случаев мы можем поставить молекулярный диагноз, в 61% это крайне затруднительно по разным причинам. Либо это случай рецессивного заболевания, и один из выявленных у пациента вариантов относится к вариантам неясного клинического значения, либо вариант неясного значения выявляется в случае доминантного заболевания. Поэтому сегодня крайне важно для таких случаев знать, унаследованы они или нет и от кого, иметь данные об их распространенности в различных популяциях, и иметь возможность проводить для них функциональный анализ, определять патогенность подобных находок, - подчеркнула заведующая ЦКП «Геном» МГНЦ, к.м.н. Оксана Рыжкова.

Участие в проекте помогает использовать информацию из научной части проекта, получаемую при обработке данных волонтеров, для определения патогенности не описанных ранее вариантов. Сведения о частоте встречаемости вариантов в популяции крайне важны для клинических целей, однако сегодня в таких базах данных, как ExAC, UK Biobank, gnomAD, содержатся сведения об африканской, азиатской, латиноамериканской популяциях, а также по большей части представлены европейские данные. При этом практически нет российских данных. Заведующая ЦКП «Геном» МГНЦ, к.м.н. Оксана Рыжкова отметила, что для биоинформатиков это представляет большую проблему, однако проект «100 000 + Я» сможет помочь ее решить. Также подобные проекты смогут изменить сегодняшнюю ситуацию, когда большая часть полногеномных исследований проводится не для клинических, а для научных и ресурсных целей, таких как биобанкирование.

– На сегодня в мире секвенировано более 1 000 000 геномов преимущественно для научных исследований, для клинических целей секвенировалась небольшая их часть. Проект «100 000 геномов + Я» дает медицинским организациям доступ к полногеномным исследованиям, что выводит на новый уровень качество молекулярной диагностики. Немаловажно, что проект позволяет анализировать данные родственников пациентов. Результаты первого года работы показывают, что в случаях секвенирования трио вероятность постановки молекулярного диагноза повышается на 8%, – отметила Оксана Рыжкова.

Участие в программе «100 000 + Я» позволяет поставить диагноз в крайне редких случаях, например, в случаях сочетания наследственных синдромов. В МГНЦ был направлен ребенок с подозрением на синдром Робинова. У девочки отмечался низкий рост, укорочение конечностей, задержка психоречевого развития, эпилепсия, врачи также обратили внимание на широкие кисти и стопы, короткую шею, высокий лоб, глубоко посаженные глаза, эпикант, удлиненный нос, неправильный рост зубов.  Клиническая картина пациентки не укладывалась в классическое описание синдрома Робинова так как у девочки так же отмечалась выраженная задержка психоречевого развития и другие особенности, поэтому врачи МГНЦ предположили сочетание двух синдромов, второй из которых – синдром Фелан-Макдермид. Диагноз Фелан-Макдермид подтвердился цитогенетическим методом, а для поиска причины остальных проявлений семье провели полногеномное исследование трио. В результате был выявлен патогенный вариант в гене WNT5A в гетерозиготном состоянии, который ассоциирован с аутосомно-доминантной формой синдрома Робинова. Кроме того, анализ позволил выявить протяженный участок потери гетерозиготности участка длинного плеча хромосомы 22, что соответствует делеции, которую выявили ранее, это позволило так же подтвердить синдром Фелан-Макдермид. Оба патогенных варианта отсутствовали у родителей и возникли у пациентки de novo. Такое сочетание синдромов ранее не было описано ни в России, ни в мире. На данном примере было показано, как одно полногеномное исследование позволяет поставить несколько диагнозов как на молекулярном, так и на хромосомном уровне. Диагностический поиск, который ранее мог длиться много лет, сейчас возможно провести в короткие сроки.

Совместная работа специалистов МГНЦ и команды инициативы «100 000 + Я» на сегодняшний день позволила установить молекулярный диагноз в 300 семьях со сложной и ультраредкой наследственной патологией.

Запись конференции доступна по ссылке - https://www.youtube.com/watch?v=ENHuDgNa5fU&t=761s