Всероссийская коллекция биообразцов наследственных заболеваний пополнилась новыми клеточными культурами и 3D изображениями
Сетевой центр коллективного пользования «Всероссийская коллекция биообразцов наследственных заболеваний» объединил коллекции Медико-генетического научного центра имени академика Н.П. Бочкова и Томского НИМЦ. На сегодняшний день она сопоставима по размеру с аналогичными биобанками мирового уровня, такими как EuroBioBank, объединяющий 25 биобанков из 11 стран мира. Создание Всероссийской коллекции поддержано грантом Минобрнауки России в рамках реализации отдельных мероприятий Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на 2019-2030 годы.
На момент начала работы в 2021 году коллекция насчитывала 4558 образцов крови, 103 культуры фибробластов, 3 культуры миобластов, 2 культуры уринального эпителия почечных канальцев.
На сегодняшний день собрано более 48000 образцов крови, более 5700 образцов ДНК, получено более 2000 культур фибробластов, 20 культур миобластов, 35 линий индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.
Клеточные культуры, хранящиеся в биоресурсной коллекции, находят широкое применение, как в научной работе, так и в клинической практике. Поэтому в этом году специалисты расширили спектр собираемых культур. Одним из новых направлений стала работа с клетками эпидермиса – кератиноцитами.
«В 2024 году одной из наших основных задач было разработать стандартную операционную процедуру их получения. Теперь из одного образца кожи пациента мы можем выделять культуры из разных зародышевых листков – фибробласты и кератиноциты. В них экспрессируются разные гены, и это дает возможность расширить спектр возможных молекулярных исследований. На сегодняшний день в рамках разработки методики уже получены две культуры кератиноцитов, и в 2025 году мы будем активно их собирать», – рассказал заведующий лабораторией функционального анализа Отдела функциональной геномики МГНЦ, к.м.н Петр Спарбер.
Еще одной уникальной частью коллекции стали клетки назального эпителия. Для их получения в МГНЦ также разработали стандартную операционную процедуру. Донорами первых 15 культур стали пациенты с предположительным диагнозом «первичная цилиарная дискинезия».
С начала 2024 года в биоресурсную коллекцию вошли иммортализованные фибробласты – клетки, у которых при делении не сокращаются теломеры, таким образом, количество делений клетки практически не ограничено. Это позволит вести научные эксперименты, которые требуют длительного культивирования культур или клонирования клеток. Специалисты МГНЦ получили более 20 таких линий.
Всероссийская биоресурсная коллекция пополнилась уникальными 3D-структурами –легочными органоидами, полученными из клеток кожи пациентов с муковисцидозом. Технология их создания разработана в лаборатории редактирования генома МГНЦ. Легочные органоиды могут заменить образцы биопсии и служить в качестве модели легких для подбора терапии и различных исследований.
«По всем клеточным культурам мы продолжаем собирать клиническую информацию в терминах международной системы описания фенотипа HPO (Human phenotype ontology). Это важно для полноценного предоставления информации об образце: пользователи биобанка получают сведения не только о типе клеток и их характеристику, но и описание клинических проявлений болезни. В 2024 году добавлено более 3000 терминов, из которых 881 является уникальным, это говорит о широком охвате различных заболеваний с разнообразной клинической картиной в биоресурсной коллекции», – отметил эксперт.
Впервые в России в рамках сетевого биобанка создана коллекция 3D-изображений пациентов с наследственными заболеваниями. Многие наследственные болезни имеют характерные внешние проявления. Их описание в общепринятых терминах HPO, а также наглядные визуальные изображения помогают врачам-генетикам в ежедневной работе. В 2024 году коллекция пополнилась двадцатью тремя 3D-изображениями и их описанием, таким образом, их общее количество составило 143.
Коллекция биобанка широко востребована различными пользователями, в том числе, научными институтами. При этом частота запросов растет, в 2024 году было более 300 обращений.
Образцы коллекции используются для функциональных исследований, позволяющих уточнить диагноз конкретного пациента. Кроме того, биобанк позволит рассчитать частоту встречаемости заболеваний в конкретном регионе в ходе эпидемиологических исследований. Новые клеточные модели помогают в фундаментальных научных экспериментах. Например, из легочных органоидов в лаборатории редактирования генома МГНЦ получили базальные клетки легких и показали, что в них эффективность редактирования гена CFTR выше, чем в индуцированных плюрипатентных стволовых клетках. Также коллекция используется для разработки методов коррекции сплайсинга, что в будущем поможет в создании ультраперсонализированных лекарственных препаратов. Кроме того, на кишечных органоидах, хранящихся в биобанке, индивидуально подбирается таргетная терапия при муковисцидозе.
Одним из главных достижений стало создание с помощью образцов Всероссийской коллекции биообразцов наследственных заболеваний высокоточных диагностических систем, которые сегодня используются по всей стране в рамках федеральной программы расширенного неонатального скрининга на 36 наследственных заболеваний и их групп.
Коллекция продолжит пополняться новыми культурами, эксперты планируют разработать процедуру получения клеток, отвечающих за пигментацию меланоцитов. Это клетки нейронального происхождения, в которых экспрессируются многие гены. Последние, в свою очередь, экспрессируются в нервной системе. Клетки могут использоваться для исследования наследственных нейромышечных заболеваний.
