Геном — всему голова. Биоинформатика в России проникает в кровь и в нефть

Как биоинформатика стала наукой

— Объясните, что такое биоинформатика в принципе?

Алексей Комиссаров: Биоинформатика — это наука, которая использует методы информатики в биологии, смесь программирования и биологии. У этой науки есть достаточно точная дата рождения — начало двухтысячных, когда была расшифрована большая часть генома человека. Конечно, исследования в этой области проводились и раньше, ещё 40–45 лет назад, однако отдельной наукой, анализирующей геномные данные, биоинформатика стала около 20 лет назад.

Данил Зилов: Это происходило одновременно с развитием технологий, которые давали ответы на разные биологические вопросы.

— Насколько эта наука сегодня интегрирована в бизнес-процессы?

АК: Это очень интересная история. С самого начала в этой области шло соревнование между государством и частной компанией. Частная компания эту гонку выиграла в 2001 году.

ДЗ: Это компания Celera Corporation из США (основана в 1998 году американским генетиком, биотехнологом, биохимиком Джоном Крейгом — прим. ред.). Но я бы сказал, что она условно выиграла. История такая: был и есть руководитель этой компании, который работал в одной из лабораторий, где учёные всего мира объединили усилия, чтобы собрать геном человека. Он открыл институт при поддержке государства, придумал новый метод секвенирования (определение аминокислотной или нуклеотидной последовательности белков и нуклеиновых кислот — ДНК и РНК — прим. ред.). И так вышло, что он намного быстрее давал информацию, чем международный проект HGP, который параллельно собирал геном человека усилиями тысяч учёных со всего мира. В итоге он нашёл венчурные инвестиции у фармацевтических компаний и основал компанию «Селера». Буквально за пять лет им удалось секвенировать и собрать геном человека.

У них были самые современные серверы, лучшие программисты, они стали быстро собирать геном. И как бизнесовые ребята против научных ребят очень быстро начали выдавать результат. Но был нюанс: тогда в сети выкладывались данные всех учёных в течение 24 часов после их получения. И, скорее всего, Крейг эти данные тоже использовал.

— Воровал?

ДЗ: Точнее, использовал открытые данные. Когда геном в 2001 году представили в Белом доме, там был Крейг и вторая команда из National Institutes of Health (NIH). И Клинтон запретил патентование генов. А на это надеялся Крейг. Акции его компании упали. Данные остались открытыми, что для науки — плюс, но минус для бизнеса. Хотя Крейг не отчаялся и потом открыл новую компанию в сфере биоинформатики — Human Longevity. Они исследуют вопросы старения и продления жизни. Пытаются по геному определить, как выглядит человек и какие у него есть заболевания. Они хотят сделать алгоритм, позволяющий по геному составить портрет человека: возраст, вес, рост, заболевания.

Зачем биоинформатики бизнесу

— Биоинформатики сегодня работают в частных компаниях?

ДЗ: Да, в основном это генетическое тестирование. В России, например, работают компании «Генотек», «Атлас», 23andMe, Nebula. И в ИТМО сейчас запускается такой стартап.

АК: Вообще стартапов в биотехе достаточно много. И за рубежом, и в России. Причём им не нужно большое финансирование на старте, что очень похоже на ситуацию с развитием искусственного интеллекта. Скорее, просто нужна команда из программистов и биоинформатиков, что уже позволяет начинать делать некий продукт.

— Сколько времени нужно для того, чтобы стартап начал зарабатывать деньги? И как посчитать минимальные вложения: сколько программистов нужно, сколько стоит в месяц работа одного, сколько в РФ зарабатывают таким бизнесом?

АК: Обычно считается, что если начинать с нуля, то через год уже можно продукт кому-то продать. Но всё сильно зависит от команды. Минимально нужны один программист-биоинформатик и один продажник, который, собственно, эти результаты и продаст. Мне кажется, что в одном человеке эти роли очень редко уживаются. Разброс зарплат очень большой, сильно зависит от конкретного человека, какого-то устоявшегося принципа нет, но, по моим наблюдениям, за одну и ту же работу зарплата может быть или меньше 40 тысяч, или больше 100 тысяч рублей.

— Какие продукты, связанные с биоинформатикой, делаются в России?

ДЗ: Классическое использование геномных данных — поиск родственников, определение национальности, этнической принадлежности. Предрасположенность к заболеваниям. Поиск маркеров.

АК: Очень много проводится анализов, связанных с онкологией. Появляются стартапы, которые по генетическим данным человека и его опухоли могут подобрать оптимальное эффективное лечение. Не придётся перебирать, как раньше, всё подряд. И тем самым можно сэкономить драгоценное время, необходимое для лечения. Также активно развивается область персонифицированной медицины: скоро можно будет лечить каждого человека индивидуально, исходя из его генома, а не по стандартным протоколам. Например, секвенирование тканей из опухолей прямо во время операции, чтобы понять, как именно её лечить.

ДЗ: Помимо геномной биоинформатики есть ещё структурная биоинформатика. Она занимается структурами белковых молекул. И в российской компании «Биокад» изучают молекулы, которые могут быть потенциальными лекарствами. В сельском хозяйстве биоинформатика помогает генотипировать растения.

АК: Биоинформатика идёт рука об руку с биотехнологиями. Сложно найти компанию, связанную с биотехнологиями, без биоинформатики. И если это не просто анализ данных, тогда там будет и биоинформатика, как в том же «Биокаде». И «Атлас», и «Генотек», и «Биокад» используют биоинформатику.

ДЗ: Есть еще Knomics, компания, которая генотипирует коров. Это резидент «Сколково». Сейчас большое финансирование на исследование генома человека выделила Роснефть.

АК: Этот проект называется «100 000 геномов». Руководитель — Константин Северинов. Они планируют секвенировать геномы людей в России.

— Зачем это Роснефти?

АК: Биотех и искусственный интеллект — две области, куда вкладывают деньги все серьёзные компании. Вся нефтянка, Газпром. С помощью биоинформатики разрабатываются приложения, которые помогают в разведке месторождений. В России этим точно занимается «Татнефть», один из магистральных партнёров — Передовая инженерная школа в ИТМО. У нас общие проекты. Бионформатика есть в «Сбербанке». У них свой институт искусственного интеллекта, который занимается очень современной биоинформатикой и применением искусственного интеллекта в биологии. Мы с ними сотрудничаем.

— И всё же, в чём выгода для «нефтянки» от биоинформатики?

АК: Например, есть бактерии, которые разрушают нефть, питаясь ею. Тут стоит сразу две задачи: нужно придумать систему, которая будет разрушать нефтяные загрязнения. Но в то же время нужны бактерии для качественной транспортировки нефти. Оба этих решения рождаются из биоинформатики, метагеномики, а следом биотехнологий, превращаясь в конечный продукт.

Другой пример — использование метагеномики и биоинформатики, чтобы понять, где вообще имеет смысл добывать нефть, предсказывать, каким будет уровень добычи, будет ли она вообще. Есть работы, которые пытаются понять наличие нефти просто по скринингу почвы. По бактериям можно определять и качество нефти.

— Что в данном случае является конечным продуктом?

АК: Конечный продукт — добавка. Для второго случая это можно назвать «пробиотик для нефти». А для первого нужно что-то, что растворит нефть. Это было очень актуально, когда случилась катастрофа с разливом нефти в Мексиканском заливе. Множество работ появилось после этого разлива. Но там было попроще, там океан, то есть сравнительно однородное пространство. А если разлив нефти в реке или на почве, то гораздо сложнее понять, как действовать.

У России пока нет своего секвенатора

— Можно понять объёмы рынка? Насколько я понимаю, пока везде стартапы?

АК: Рынок потенциально очень большой для бизнеса. Правда, точных данных о его объёмах нет. В США речь идёт о десятках миллиардов долларов.

— Какие сложности возникают у российского бизнеса, использующего биоинформатику?

ДЗ: На сегодняшний день непонятно, что будет с поставками оборудования и химии. Оборудование всё импортное. Китайское ещё можно заказать, американское — уже нет.

АК: На протяжении всего времени существования биоинформатики и биотехнологии в России пытаются сделать свои отечественные секвенаторы. Но для этого нужно просто больше времени. Есть группа, которая этим занимается давно. Деньги им выделяют.

Пока свои секвенаторы научились делать в США, Великобритании и в Китае. Только три страны. Это не простая технология.

В России есть даже опытные образцы. Но на этом всё застряло. В том же «Сколково» были разработки. Скорее всего, не хватает времени, чтобы развиться до продукта. Для секвенатора нужны и компьютерные технологии, и производство микрочипов. Но это всё вместе пока сложно сделать в одной стране.

— Дорого?

ДЗ: Сотни миллионов долларов.

АК: В России пока достаточно много секвенаторов. У нас в ИТМО есть, в Китае купили. Но есть проблема с обслуживанием. Нужны отдельно обученные люди для такого сложного оборудования.

ДЗ: И химия под каждый секвенатор специфична.

АК: Тут история такая же, как с принтерами. Сам принтер не очень дорогой, а картриджи к нему дорогие, и ты не можешь их перезаправлять. А брать новые неоткуда.

— Санкции мешают?

ДЗ: Запреты на поставку в Россию.

АК: Но это скорее про биотехнологов, нам, биоинформатикам, нужны только компьютеры и данные.

Для диеты и дейтинга

— Насколько серьёзен дефицит специалистов в вашей отрасли?

АК: Во всём мире не хватает биоинформатиков, не только в России. Потому что надо знать программирование, математику и биологию. И сейчас у нас одна из задач — обучение.

ДЗ: Оценить кадровый дефицит сложно. Но молодёжи много, а опытных — мало. У нас в ИТМО есть образовательная программа «Прикладная геномика», где мы пытаемся доводить ребят до уровня, который позволяет связывать их с работодателем. Научные институты стараются пристраивать своих студентов для научной работы уже со второго курса.

— Сколько вузов обучает биоинформатике в России?

ДЗ: Есть программа в МГУ, есть в Вышке, в ИТМО две программы. В «Сириусе» есть, в Новосибирске и Томске. То есть во всех больших институтах есть профессионалы-биоинформатики, которые либо обучают, либо позволяют студентам участвовать в научных работах.

АК: Но эти программы — это вторая ступень образования. Не бакалавриат, а магистратура. А вот бакалавриата по биоинформатике мало. Есть в Алферовском университете и в МГУ, Новосибирске. Чтобы стать биоинформатиком, нужно 3–4 года.

— Каких прорывов вы ожидаете от биоинформатики в ближайшее время?

АК: Самые успешные кейсы, связанные с биоинформатикой, — медицинские. Вот-вот должны появиться продукты, связанные с диетами, похудением, с опорой на геном. Но там пока слабая наука. Мы не до конца понимаем, как гены связаны с выбором диеты. Хотя потенциал у рынка огромный, значит, он будет развиваться.

На Западе уже есть много стартапов, связанных с домашними анализами. Смесь биоинформатики и приборостроения. Приборчик, который тебя тестирует дома, отправляя данные в облако. Популярны регулярные домашние анализы мочи и крови. В России ещё нельзя купить такую подписку на анализы для регулярного контроля здоровья.

Но вообще в России — одна из лучших систем по классической сдаче анализов. Спасибо частному бизнесу, который развился в последние годы. На Западе компаний такого уровня почти нет: когда ты сам можешь сдать недорого любые анализы, без назначения врача.

Есть ещё стартапы, которые связаны с дейтингом. Это поиск людей, с которыми будет хорошо находиться рядом. Рано или поздно это и в Россию придёт. Хотя пока в России мало людей, которые понимают, зачем это нужно. Будем надеяться, что это временная история.

Маргарита Моржакова для MASHNEWS