Некоторые истории, которые нам рассказывают в детстве, откладываются в памяти и оставляют задел на будущую профессию. VOT представляет историю Алишера Абдуллаева, доктора биологических наук, который исследует хлопчатник, участвует в международных программах по обмену ученых в Америке и Китае, сегодня работает в Центре передовых технологий заместителем директора по коммерциализации.


Дисциплины: генетика, молекулярная биология, биология растений.


Генетическая предрасположенность к науке

Помню, еще в третьем классе мне в руки попала книга по палеонтологии «По путям развития жизни на Земле». Я влюбился в динозавров: изучил ее вдоль и поперек, перерисовывал картинки и делился своим интересом со своим другом.


Родился в семье ученых: мама — химик, а папа — селекционер, я пошел по стопам своих родителей, которые прививали мне наблюдательность с детства. Однажды прогуливаясь со мной по даче, отец обратил мое внимание на две растущие рядом урючины. Посмотрев на них, он мне говорит: «Видишь, на дереве ширра. Одно поражено насекомыми, а второе дерево нет. Как думаешь, почему, ведь они растут рядом?». Я не знал, что ответить. Он начал объяснять: «Значит, у растения есть генетические механизмы, которые позволяют либо отторгать насекомых, либо бороться с болезнью».



Папины истории занесли меня в Ташкентский государственный университет (в настоящее время Национальный университет Узбекистана) на биологический факультет по специализации «генетика». Тяга к исследованиям подпитывалась во время учебы, особенно в процессе исследования. Мы часто выезжали в горы для изучения флоры и фауны. Наши преподаватели говорили: «Будучи урбанизированными, люди банально перестают замечать деревья вокруг себя. Подумаешь, дерево как дерево. А вот в горах они намного меньше. По какой причине?». Они объясняли, что среда обитания сильно влияет на фенотип дерева (внешнее проявление того или иного объекта или субъекта). Вот интересный пример. Однояйцевые близнецы практически неотличимы, однако, если близнецов поместить в разную среду — место и образ жизни, стресс, питание, климат и так далее, — то их внешность может меняться.


После получения высшего образования я пришел к моменту написания своей докторской диссертации по хлопчатнику — одному из самых сложных этапов в моей жизни. В то время я совмещал руководящую должность в Институте генетики и экспериментальной биологии растений Академии наук, вел несколько проектов и занимался стройкой дома. Я буквально высох.



Написание докторской диссертации — это усилия не одного человека, а целого коллектива. Материал собирается на протяжении 5–6 лет. В дополнение защита требует наличия публикаций в международных изданиях, которые тоже надо было оформлять. На пути я столкнулся с огромными бюрократическими и правовыми трудностями. Но я честно могу сказать, что сам написал свою диссертацию, справившись со всеми трудностями.


Работа руководителя подразумевает довольно загруженный график, поэтому в будние дни очень мало провожу времени с семьей, но выходные и праздничные дни посвящаю исключительно родным и близким. Я всегда нахожу время выехать на природу, стараюсь сделать наш досуг интересным и разнообразным.



Моя профессия связана с большим количеством командировок. Мы с супругой недавно подсчитали, оказалось, что за период нашей с ней совместной жизни я провел в зарубежных стажировках и командировках в общей сложности более шести лет. Столько времени вне семьи, без возможности быть рядом из-за важных мероприятий! Моя жена, конечно, не всегда рада такому, но она прекрасно понимает и поддерживает меня, поскольку сама ученый, доктор медицинских наук, врач-кардиолог.


Старший сын, ему уже 21 год, пока не пошел в науку, но мы ему привили тягу к знаниям, чтению книг. Дома большая библиотека, где представлена как научная, так и художественная литература, собранная в основном моими родителями. С детства вкладывали многое в его воспитание, образование, что позволило ему поступить и на отлично окончить лицей при Вестминстерском университете. Сейчас он учится в одном из престижнейших университетов Китая, в совершенстве владеет английским и китайским языками, а по выходным преподает английский китайцам, параллельно занимается личными проектами.

Что изучает генетик?

Любое нарушение жизненно важного гена или белка может привести к смерти человека либо развитию раковых опухолей, а возможно, и к улучшению механизма работы человека. Дело в том, что геном человека содержит в себе три миллиарда нуклеотидов (генетические буквы), тогда как генов всего около 20–25 тысяч. Средний размер гена составляет 3–4 тысячи пар нуклеотидов. Получается, что свыше 97 процентов генома человека не кодирует гены, что значит, что изучение одного гена не всегда даст ключ к разгадке проблемы.


Задача генетика — выявить закономерности в геноме человека и предложить решение проблемы. Вот случай из фармакогенетики. У двух людей было сердечно-сосудистое заболевание. Страдая от повышенного давления, они обратились к врачу за лечением. Симптомы у них одинаковые, диагноз один, поэтому врач назначил идентичные препараты. Но на одного пациента препарат подействовал, а у второго вызвал побочные эффекты. Так в чем же проблема? После генетической экспертизы мы выявили, что у первого больного ответ на воздействие препарата лучше, чем у второго. За то время, когда мы проводили экспертизу, второй больной потерял время, соответственно, у него продлился период болезни. Если бы мы знали генетическую информацию заранее, то можно было бы назначить альтернативные препараты, оказывающие более эффективное воздействие на больного. Данный подход относится к разряду современного направления в терапии заболеваний, известного как персонализированная медицина.



Да, у человека может быть генетическая предрасположенность к табакокурению, алкоголизму или наркомании. Например, некоторые люди могут находиться в обществе курильщиков, вдыхая дым, а некоторые даже могут пару раз выкурить сигарету «за компанию», но у одних не возникает привыкания или тяги к курению в дальнейшем, а у других сразу начинает формироваться зависимость. Бывает так, что некоторые люди всю жизнь курят и пьют и живут долго, а бывает, курильщик умирает от сердечно-сосудистого заболевания в достаточно молодом возрасте. Такой информацией обладают гены, изменения в которых обуславливают степень влияния внешних факторов на человека.


За последнее десятилетие в мире произошел большой рывок в генетике за счет фундаментальных открытий: был расшифрован геном человека, сделаны открытия в генетике наследственных заболеваний, появились новые понятия: геномика, протеомика, метаболомика и, конечно же, биоинформатика. Были разработаны новые методы расшифровки генома — так называемое секвенирование нового поколения, что значительно увеличило скорость и снизило стоимость расшифровки геномов. Однако для ученых наибольший интерес представляет не сама расшифрованная последовательность генома, а понимание того, как он функционирует: какие гены и области генома обеспечивают жизнедеятельность клетки, как происходит регуляция (включение или выключение генов) или какие генные пути начинают работать в ответ на стрессовые факторы и так далее.


Мировые ученые активно изучают технологию «CRISPR-Cas9». Это прорывная технология встраивания и замены определенного участка гена или всего гена. Представим, что у человека наследственные нарушения в гене, которые в последующем приведут к онкологическому заболеванию. Он приходит к врачам-генетикам за помощью, и они посредством безвекторного внесения изменения словно ножницами вырезают поврежденный участок гена и встраивают нормальный фрагмент, который позволит гену полноценно функционировать.

Чего мы не знаем о хлопчатнике?

Докторская степень — моя гордость. Тот хлопчатник, который мы привыкли видеть на хлопковых полях Узбекистана, — это один из 52 видов, который называется Gossypium hirsutum, он более известен как средневолокнистый хлопчатник. Всего же культивируемых из 52 всего четыре, два из которых наиболее широко возделываются в хлопкосеющих странах: Gossypium hirsutum (90 процентов всех хлопковых площадей в мире) и Gossypiumbarbadense (5–7 процентов).



Дело в том, что волокно хлопчатника G.hirsutum не такое хорошее, как у G.barbadense, однако у G.hirsutum более высокая урожайность, он менее прихотлив и более скороспелый, что очень важно для нашего региона, так как хлопок должен успеть созреть до наступления холодов. Хлопчатник вида G.barbadense — второй возделываемый по площади в мире, известен так же, как египетский, перуанский или длинноволокнистый (тонковолокнистый) хлопчатник. Его отличительная особенность — более длинное, тонкое, приятное на ощупь и в то же время очень прочное волокно. Благодаря уникальным свойствам из тонковолокнистого хлопчатника (при одинаковом объеме сырца) получается в два раза больше ткани наивысшего качества. Например, из одной тонны средневолокнистых сортов получается около 800 м2 обыкновенной ткани, тогда как из тонковолокнистых сортов получается свыше 1 500 м2 батиста, такой вид тканей не получить из волокна G.hirsutum. Однако длинноволокнистый хлопчатник требует особых агротехнических мероприятий, имеет долгий период созревания, чувствителен к холоду и дает невысокий урожай. Например, в Египте климатические условия идеально подходят для выращивания длинноволокнистого хлопчатника, чем они и занимаются. Цена такого хлопкового волокна в среднем составляет $2 600 за тонну, в то время как тонна средневолокнистого хлопчатника стоит около $1 700. Финансовая выгода налицо. Однако в условиях Узбекистана для фермеров выращивание сортов G. barbadense представляет определенные трудности.


Моей задачей (задачей нашей команды исследователей) было определить участки генома (геном — это совокупность генов) у вида G. barbadense, отвечающие за различные признаки качества волокна (длина, тонкость, прочность, однородность и т. д.), чтобы в будущем их перенести в коммерческие сорта хлопчатника вида G.hirsutum, тем самым значительно улучшив их.



Селекционная работа по улучшению хлопчатника не прекращается в мире ни на минуту, в том числе и у нас. Вот вам яркий пример. Если вы спросите ваших бабушек и дедушек, они подтвердят, что собирали хлопок вплоть до декабря. На нынешний день хлопковый сезон заканчивается в конце октября — начале ноября. Это говорит о том, что ученые Узбекистана приложили усилия в целях сокращения вегетационного периода, тем самым создав современные скороспелые сорта хлопчатника.

Идентификация будущего в Узбекистане

Несмотря на все перспективы, Узбекистан, к сожалению, еще не готов конкурировать в области генетики. Не поймите меня неправильно. У нашей страны очень хороший потенциал; сильные ученые, получившие как образование, так и опыт за рубежом, однако нам еще далеко до Израиля или стран Европы.


Вот простая истина: наука требует больших материальных ресурсов. Передовые ученые стартовали раньше, тогда как мы потеряли много времени. Сначала развал СССР, потом переходный период, и таким образом прошло более 20 лет. Невозможно наверстать все за 5–10 лет.



Все же, как мне кажется, будущее генетики в Узбекистане за медицинской, сельскохозяйственной генетикой и генетикой животных. Конечно, нам далеко до передовых стран, но мы ставим целью, чтобы в ближайшем будущем лечение и профилактика осуществлялись на основе интегрированных данных генетического скрининга, диагностики и рутинных анализов, и чтобы это стало такой же обязательной и стандартной процедурой, как общий анализ крови, а также доступной для простых людей.


Параллельно мы развиваем актуальное во всем мире направление — агродиагностику с применением современных молекулярно-биологических и биохимических подходов. Данная сфера в республике, к сожалению, находится на начальных этапах развития.


На сегодняшний день я работаю над тремя проектами. Совместно с Синьцзянским Институтом экологии и географии Китайской академии наук изучаем физиологические и молекулярно-биологические изменения у хлопчатника на различных типах почв с разной степенью засоления, причем эксперименты ведутся на трех разных стадиях — прорастания семян, в тепличных условиях и в поле. Мы также ведем похожий проект, только по выявлению генов устойчивости к вредителям у генетического разнообразия плодовых культур Узбекистана, в частности, у яблони и груши.



Еще один проект — преимплантационная и пренатальная генетическая диагностика. Некоторые семьи не могут иметь детей естественным путем, поэтому прибегают к различным методам искусственного оплодотворения. Но нередки случаи, когда плод не закрепляется или ребенок рождается с генетическими отклонениями. Также есть пары, которые могут иметь детей, но находятся в группе риска, так как в роду у одного или обоих родителей встречались генетические заболевания или они подвергались воздействию неблагоприятных внешних факторов. Наш проект нацелен на раннее выявление таких генетических изменений, что позволит парам иметь здоровых, без генетических отклонений детей.


Также планируем разрабатывать генетико-диагностические панели для скрининга. Это будет специфичный генетический диагностикум, созданный для узбекской популяции. Иными словами, мы хотим выявить предрасположенность к определенным заболеваниям среди узбекского населения на генетическом уровне.



— Зачем человеку идти в науку?

— Мне тяжело ответить на этот вопрос. Наука — это таинственность, знания, которые доступны узкому кругу людей. Именно таинственность приводит людей к науке, придает мотивации работать, открывать и предлагать прорывные решения. Сколько раз я ни пытался покинуть науку, зачастую из-за финансовых соображений, но постоянно возвращался.


— Можно ли заработать на науке?

— Вполне. Более того, нужно! Но не без труда, конечно. Новые открытия предполагают за собой патентование, внедрение и коммерциализацию, продажу лицензии на услуги или продукцию.


— Каким вы себе представляете будущее генетики?

— Мне кажется, в ближайшем будущем будут созданы различные организмы с комбинацией заданных свойств и новые виды организмов. В будущем генетика позволит избавиться от многих наследственных болезней, значительно увеличить продолжительность жизни людей. Я не футуролог, однако предполагаю, что в отдаленном будущем значительно изменится население земли. И все будет, конечно, упираться в этические вопросы, но люди и транснациональные корпорации при помощи геномных технологий будут создавать людей, у которых будет отличное здоровье, высокий интеллект, идеальное телосложение и долголетие.


Текст: Жахонгир Азимов
Фото: Абдумавлон Мадмусаев


Дополнительные материалы:

1. Официальная страничка на ResearchGate

2.Ссылка на загрузку автореферата докторской диссертации (на узбекском, русском и английском языках)

3.Научно-популярный и познавательный интернет-ресурс Биомолекула, где представлены тематические разделы по многим биологическим и медицинским дисциплинам, в том числе биологии