Что такое системная биология и какие возможности она открывает в изучении клетки? Как системная биология позволяет лучше понять механизмы рака и принципы его лечения? Какие существуют современные разработки в области лекарств против рака? Об этом рассказывает доктор биологических наук Михаил Гельфанд.
Новые технологии секвенирования, новые технологии определения последовательности нуклеотидов в геномах на самом деле можно применять не только для того, чтобы изучать сами геномы, но и изучать то, как устроена клетка, индивидуальные взаимодействия в клетках. И в последние годы появилось много экспериментальных техник, в основе которых лежит определение последовательности нуклеотидов в фрагментах генома, но изучаете вы при этом не геном, а всякие взаимодействия, которые в клетке происходят. Эту область принято называть системной биологией — в том смысле, что вы смотрите на клетку как на целостную систему: не на отдельный ген или белок, а сразу на все белки и взаимодействия.
Почему геномы одинаковые, а ткани и клетки разные? Ответ: потому что в них разные гены работают. У нас 25 тысяч генов, кодирующих белок, есть еще РНКовые гены. И нет такого, чтобы все гены в каждой клетке работали одновременно. И индивидуальность клеток, ткани определяется тем, какие гены в них работают, какие молчат. И вы можете просто смотреть, какие гены работают, с каких считывается информация, насколько интенсивно это считывание происходит. Вы можете смотреть на то, какие белки взаимодействуют с ДНК, это тот же самый прием, что и при анализе пространственной структуры. Вы берете много клеток, химически пришиваете белки к ДНК, те белки, которые в данный момент взаимодействовали с ДНК, оказываются пришиты плотно, потом режете ДНК, тянете за белки, которые к ней пришились, и определяете те последовательности, которые вытянулись вместе с этими белками. Сравниваете с геномом и видите, что конкретный белок, за который вы тянули, связан с геномом в таком-то наборе мест, с такой-то интенсивностью.
С одной стороны, мы стали понимать гораздо больше, мы впервые можем начать задумываться о том, как клетка устроена в целом — не как она выглядит, не то, что мы видим под микроскопом, а как в ней устроены молекулярные взаимодействия, как устроены все механизмы, сигнальные пути, работа генов, включения/выключения. А с другой стороны, стало ясно, как много мы не понимаем. В абсолютном исчислении мы стали намного умнее, а в относительном — намного глупее, потому что мы увидели, что-то, о чем мы думали, что понимали довольно хорошо, то, что осталось только немного доделать, оказалось, что там гораздо больше всего еще есть. Наше непонимание биологии очень сильно усилилось.
