Рынок геномики в 2013 году оценивался в одиннадцать с лишним миллиардов долларов, и он будет расти быстрее, чем можно себе представить. Рональд У. Дэвис, директор Стэнфордского центра технологии генома и профессор биохимии и генетики Стэнфордской школы медицины, уподобляет сегодняшнее состояние геномики положению электронной коммерции в 1994 году, когда был основан Amazon, а создатели Google были простыми студентами, еще даже не начавшими работать над своей системой интернет-поиска. В дополнение к падающей стоимости секвенирования Дэвис также называет стимулом для грядущего подъема нашу растущую способность извлекать знания из терабайта данных, заложенных в геноме.
Осознать потенциал новых продуктов и предприятий, которые возникнут под влиянием геномики, мне помог Берт Фогельштейн – человек, которого я встретил на площадке для игры в бадминтон в центре Балтимора. Немного растрепанный даже по стандартам ученых Берт носит коленный бандаж поверх мешковатых серых тренировочных штанов и таскает свою бадминтонную экипировку в спортзал в потертом старом чемодане Samsonite. Очень долго я считал его просто тощим чудаком, который на седьмом десятке вдруг заинтересовался спортом. А оказалось, что он – профессор онкологии и патологии Университета Джона Хопкинса и эксперт по раку и геномике. К тому же он – один из самых цитируемых ученых в мире. За последние 40 лет он опубликовал более четырех с половиной сотен научных работ, а другие ученые в своих трудах ссылались на него более 200 тысяч раз.
В 1980-е годы Фогельштейн и его коллеги объективно подтвердили, что рак обусловлен мутациями в ДНК соматических клеток. С тех пор на основе его труда было идентифицировано более 150 генов, которые чаще всего ответственны за развитие рака. Доказав взаимосвязь между поврежденной ДНК и раком, Фогельштейн начал активно заниматься исследованием значения этой корреляции, пытаясь выяснить, как обнаружить рак на как можно более ранней стадии развития, чтобы его можно было победить прежде, чем он станет неизлечимым.
Самую недавнюю из своих разработок он называет «жидкой биопсией». Образец крови проверяют на наличие мельчайших частиц ДНК опухоли. С помощью жидкой биопсии Фогельштейна можно засечь опухоль размером в одну сотую от того, что «видит» МРТ, которая в настоящее время служит наиболее надежным способом обнаружения рака. Она может быть настолько мала, что рак обнаруживается еще до появления каких-либо симптомов. На практике это означает, что анализ крови на рак может стать частью ежегодного медицинского обследования каждого человека, если цена упадет достаточно низко – а Фогельштейн полагает, что так и будет. По результатам тестирований, проведенных на сегодняшний день исследователями двух десятков медицинских учреждений, метод Фогельштейна позволил обнаружить 47 % заболеваний на ранних стадиях. Хотя до совершенства еще далеко, даже эти первые шаги являются удивительным прорывом по сравнению с существующими методами скрининга. Вот что говорит Фогельштейн: «Если бы был создан препарат, который излечивал бы половину случаев рака, в Нью-Йорке бы уже парад с фейерверком устроили». Цель Фогельштейна – увидеть мир, в котором рак находят и лечат в подавляющем большинстве случаев до того, как он начинает представлять смертельную угрозу.
Главным соратником Фогельштейна в разработке жидкой биопсии стал его коллега по университету Луис Диас – 45-летний ученый, который поразительно похож на актера Роберта Дауни-младшего (если бы у последнего был брат-близнец, который выглядел бы как настоящий ученый). Диас разработал методику молекулярного мазка, с помощью которого можно обнаружить рак яичников и эндометрия на относительно ранней стадии. По словам Диаса, если рак яичников замечают на первой стадии, когда он еще не распространился за пределы яичников, показатель эффективности лечения составляет 95 %. Но к четвертой стадии, когда рак выходит за пределы яичников, показатель резко падает до 5 %. Проблема, как считает Диас, заключается в том, что большинство видов рака обнаруживают на третьей и четвертой стадиях. Более совершенная техника генетического диагностического тестирования позволит врачам ловить рак на ранних стадиях и проводить лечение с гораздо более высокими показателями эффективности, и Фогельштейн с Диасом уже далеко продвинулись в создании тестов, которые, возможно, спасут миллионы жизней.
Поначалу Фогельштейн и Диас достигли ощутимого прогресса в своих изысканиях. Однако для того чтобы их открытия начали помогать множеству людей, а не просто повторялись в лаборатории в научных целях, им пришлось привлечь к делу рыночные силы частного сектора. Поэтому в 2009 году Диас и несколько его коллег по Университету Джонса Хопкинса основали Personal Genome Diagnostics (PGDx), где Фогельштейн выступает в качестве научного консультанта-учредителя. Сегодня PGDx предлагает услуги по секвенированию рака – процедура такая же, как в случае Лукаса Уортмана, – а также поддерживает исследовательское подразделение.
Штаб-квартира PGDx расположена на набережной в Восточном Балтиморе. Диас и дюжина его коллег снимают это помещение уже довольно давно, однако офис выглядит на удивление необжитым: все слишком заняты сплайсингом опухолей и обработкой данных, чтобы развесить картины на стенах. У них есть Миссия, и она становится ясна, как только Диас врывается в офис.
«В настоящий момент рак представляет собой первостепенную мишень в деле секвенирования генома», – объявляет Диас в просторном (и тоже совершенно минималистичном) конференц-зале PGDx. О зарождении компании он говорит следующее: «Мы увидели, что к нам в группу поступают запросы о секвенировании от пациентов, от VIP-персон, и нам стало ясно, что мы не сможем заниматься еще и этим [помимо исследований]. Мы – научная лаборатория, поэтому нам нужны были специалисты. Мы увидели, что в этом есть потребность».
Если у вас диагностировали рак, PGDx может стать вашим специалистом. Ваш онколог посылает в лабораторию образец опухоли и пузырек со слюной для сравнения раковых и нормальных клеток. После того как PGDx получает ваши образцы, ее ученые начинают свои магические обряды геномного секвенирования. Они очищают ваши образцы до состояния полной готовности к длительному процессу анализа в аппарате для секвенирования. Потом в недрах механизма запускается долгий и молчаливый процесс «переваривания», в ходе которого каждый самый крохотный фрагмент вашей ДНК перерабатывается в данные. На выходе ваша ДНК представляет собой сотни гигабайт информации – «большие данные», готовые к анализу.
Такую подготовку может провести любая компания, занимающаяся секвенированием. PGDx отличает от других существование собственной компьютерной программы, разработанной в Университете Хопкинса, которая действует как чудовищно быстрый и эффективный полицейский детектив. Она находит точное место в ДНК, мутация в котором приводит к изменению белка. Позволяет понять, почему развивается рак. Дает вам столько информации об опухоли, сколько не сможет дать ни один онколог.
Если дела складываются удачно, команде PGDx удается рассказать вам, почему у вас рак и какие лекарства могли бы компенсировать мутацию. Иногда нужный препарат уже имеется на рынке. Бывает и так, что как раз сейчас проводится клиническое тестирование подходящего перспективного препарата. Но часто нужного лекарства не существует. «На протяжении многих лет мы изучали по одному гену за раз. Потом по десять, а теперь можем изучать 20 тысяч генов одновременно, – объясняет Диас. – Но в том, что касается лекарств, мы по-прежнему можем разрабатывать единовременно только один препарат. Должна произойти какая-то революция в создании лекарственных средств, которая изменит ситуацию так, чтобы лекарств стало больше, чем генов». Сегодня существует глубокий разрыв между сравнительно медленным процессом разработки лекарств и высокой скоростью и точностью исследований, которые стали возможны благодаря геномике. Именно этой проблеме и посвящает свои упорные исследования Лукас Уортман, который понимает, как ему повезло, что «Сутент» во время его болезни уже был на рынке.
Уортман много размышляет о разработке лекарственных средств от рака, и цель его амбициозна – навсегда покончить с химиотерапией. «Слишком много людей все еще умирают от рака, – говорит он. – Степень успеха традиционной химиотерапии недостаточно высока, поэтому я думаю, что ключевая задача заключается в том, чтобы как можно больше понять о заболевании – все, что только можно. И это реально, если воспользоваться комплексом технологий секвенирования. Дальше мы сможем скоординировать лечение в соответствии с конкретными изменениями в раковых клетках».
