dGTEx: NIH выделил $38,5 млн на карту генов у детей

MIT Technology Review рассказывает историю Дианн Тейлор, директора биоинформатики Детской больницы Филадельфии (CHOP), которая с 2017 года добивается, чтобы медицинская наука перестала считать детей просто маленькими взрослыми. В 2017 году Тейлор побывала на презентации Human Cell Atlas, масштабного проекта по картированию всех клеток человеческого тела, и обнаружила, что его авторы планировали изучать только взрослых. Она включилась в волонтёрскую команду проекта, написала раздел о детях для его программного документа, собрала коалицию педиатрических исследователей из разных больниц и в 2019 году возглавила статью, обосновавшую необходимость изучать детское развитие отдельно.

Усилия принесли результат: в 2021 году NIH выделил грант в $38,5 млн на Developmental Genotype-Tissue Expression Project (dGTEx), инициативу по созданию первой полной базы данных экспрессии генов в здоровых тканях детей. Проект собирает образцы тканей у изначально здоровых детей, которые умерли, и чьи родители согласились на донорство; команда Тейлор курирует и стандартизирует данные о каждом образце (историю семьи, детали ткани), а анализ самих образцов проводит отдельная группа, включая некоммерческий Broad Institute. Итог, база данных, показывающая, как экспрессируются примерно 20 000 генов человека во всех основных системах органов у здоровых детей. Данные dGTEx в итоге войдут в Human Cell Atlas, у которого благодаря Тейлор и соавторам статьи 2019 года теперь есть педиатрический раздел.

Почему это принципиально: детские клетки экспрессируют гены иначе, чем взрослые, включают и выключают их или меняют интенсивность работы по-другому, и это может вызывать резко иные, порой смертельно опасные реакции на препараты, которые взрослые переносят нормально. В статье приводится пример: из-за особенностей работы генов, отвечающих за сердце, у детей химиотерапия может повреждать не только опухоль, но и развивающееся детское сердце, вызывая пожизненные последствия. Другие виды лечения способны спровоцировать обратимый, но потенциально смертельный иммунный ответ, синдром высвобождения цитокинов.

Помимо dGTEx, Тейлор, главный исследователь Kids First Data Resource Center, который секвенирует образцы больных тканей детей из других исследований по всей стране, и сотрудничает с проектом HubMAP, чтобы получить финансирование на 3D-карты детских клеток по аналогии с уже созданными картами для взрослых. Сара Тайхманн, соучредительница Human Cell Atlas, отмечает, что понимание детского развития критично для медицины: ключевые клетки мозга, астроциты, формируются в первые пять лет жизни, а иммунная система дозревает в подростковом возрасте. По её словам, детальная картина работы отдельных клеток «изменит педиатрическую медицину».

Саму координацию dGTEx Тейлор описывает как работу «пастуха для кошек»: проект объединяет некоммерческую организацию, которая получает образцы тканей вскоре после смерти ребёнка, патологов CHOP, оценивающих качество и тип каждого образца, и внешние лаборатории вроде Broad Institute, которые анализируют экспрессию генов. По словам педиатрического патолога CHOP Ребекки Линн, в проекте участвует «множество людей с разными целями», и часть роли Тейлор, объяснять исследователям, почему, например, невозможно разделить крошечные ткани месячного младенца между двадцатью разными группами. Конечная цель, дать врачам здоровый возрастной эталон экспрессии генов, с которым можно сравнивать клетки больного ребёнка, находя биомаркеры для диагностики и мишени для лекарств, а в перспективе, искать в детстве ранние сигналы взрослых хронических заболеваний, чтобы выявлять и лечить их за годы или десятилетия до появления симптомов.

Ключевые факты

В 2021 году NIH выделил $38,5 млн на dGTEx, проект по созданию первой полной базы данных экспрессии генов в здоровых тканях детей.
Инициатива выросла из кампании Дианн Тейлор, директора биоинформатики CHOP, которая с 2017 года добивалась включения детей в проект Human Cell Atlas.
dGTEx собирает образцы тканей у умерших детей (с согласия семей) и картирует, как работают около 20 000 генов человека во всех основных органах.
Различия в экспрессии генов объясняют опасные реакции детей на лекарства: например, химиотерапия может повреждать не только опухоль, но и детское сердце из-за особенностей работы генов, отвечающих за сердце.
Данные dGTEx войдут в педиатрический раздел Human Cell Atlas; Тейлор также руководит Kids First Data Resource Center и сотрудничает с HubMAP над 3D-картами детских клеток.

Почему это важно

Медицина долго исходила из того, что дети, это просто маленькие взрослые. На деле их клетки экспрессируют гены иначе: включают, выключают и регулируют интенсивность их работы по-другому, а это меняет реакцию на лекарства, вплоть до смертельно опасной. Human Cell Atlas, амбициозный проект по картированию всех клеток человеческого тела, изначально вообще не включал детей в план исследований, именно это заметила Дианн Тейлор в 2017 году и потратила следующие годы на исправление пробела.

Кому это важно

В первую очередь, педиатрическим исследователям и врачам, которые получат эталонную карту здоровой экспрессии генов у детей вместо экстраполяции взрослых данных. Дальше, фармкомпаниям и онкологам: понимание того, как детские гены реагируют на терапию, напрямую влияет на дозировки и выбор препаратов при лечении рака и других тяжёлых состояний у детей. И в конечном счёте, семьям детей с редкими и хроническими заболеваниями, для которых точная диагностика сейчас ограничена нехваткой педиатрических данных.

Как это применить

База dGTEx даёт возможность сравнивать клетки больного ребёнка со здоровым, возрастным эталоном и находить биомаркеры для диагностики или мишени для лекарств. Данные проекта войдут в педиатрический раздел Human Cell Atlas, а параллельные инициативы Тейлор, Kids First Data Resource Center и сотрудничество с HubMAP, расширяют этот подход на секвенирование тканей больных детей и 3D-карты клеток. В перспективе такой подход может позволить находить в детстве ранние сигналы взрослых хронических болезней и лечить их за годы до появления симптомов.

Можно ли доверять

Материал, большой очерк MIT Technology Review о конкретном учёном и федерально финансируемом проекте: грант NIH на $38,5 млн подтверждаем и датирован 2021 годом, ключевые цитаты приписаны названным по имени участникам, самой Тейлор, соучредительнице Human Cell Atlas Саре Тайхманн и патологу CHOP Ребекке Линн. Это не пресс-релиз компании и не анонс продукта, а профильная научная журналистика с проверяемыми фактами.

Риски и подводные камни

Координация dGTEx описывается его же участниками как «работа пастуха для кошек», десятки организаций и лабораторий с разными приоритетами, а часть тканей физически невозможно разделить между всеми, кто хочет их использовать. В статье не названо ни финансирование Kids First и HubMAP (кроме гранта на сам dGTEx), ни то, сколько детей или образцов уже собрано, ни сроки завершения педиатрического раздела Human Cell Atlas, судить о том, насколько проект близок к результатам, пока рано.

«Мы просто более взрослые дети. Игнорируя педиатрическую сторону вопроса, люди упускают окно для вмешательства в развитие болезней человека.»

— Дианн Тейлор, директор биоинформатики Детской больницы Филадельфии