Сергей Медведев: Когда я был ребенком и молодым человеком, я помню, как газеты постоянно трубили: вот-вот что-то будет, когда расшифруют геном человека, когда все эти кубики и кирпичики станут понятны… И вот геном человека расшифрован — что дальше? Появляется наука под названием «биоинформатика». Что это такое? Является ли расшифрованный геном человека неким конструктором, лего, из которого создана человеческая жизнь? У нас в гостях Михаил Гельфанд, биоинформатик, руководитель магистерской программы «Биотехнология» Сколтеха, заместитель директора Института проблем передачи информации РАН.

Михаил Гельфанд: Я еще профессор факультета компьютерных наук Высшей школы экономики и факультета биоинженерии, биоинформатики МГУ.

— Как я понимаю, в геноме три миллиарда букв. Нам известен код — что мы можем сделать с этим кодом? Это некая поваренная книга жизни, мы теперь можем приготовить человека, гомункула из пробирки?

— Это поваренная книга жизни в том смысле, что жизнь умеет воспроизводить себя по рецептам, которые содержатся в этой книге. Мы не умеем, мы в этом смысле плохие повара.

Вообще, эта метафора с расшифровкой и прочтением генома не очень удачна, потому что расшифровка предполагает понимание, а мы пока понимаем довольно плохо. Ту молекулу наследственности ДНК, которая была в живой клетке, а потом в пробирке, мы научились воспроизводить в компьютере, мы знаем, в каком порядке сочетаются эти буквы в этой молекуле. Но понимание смысла — это немножко другая вещь.

Биоинформатика появилась как самостоятельная наука ровно тогда, когда биология постепенно начала превращаться из науки, работающей с отдельными объектами, в науку, в которой очень много данных. В этот момент появляется необходимость хранить, осмыслять, анализировать эти данные и что-то с ними делать.

— Это примерно какие годы?

— В 1977 году разработали методы определения последовательности ДНК (я специально говорю: не «расшифровки», а «определения последовательности»). Биоинформатика начала зарождаться, по-видимому, в начале 80-х. Мне страшно повезло: когда я в 1985 году окончил университет, была такая чудесная область, в которой не надо было ничего учить, она начиналась с нуля, можно было просто брать и делать. Так очень редко бывает в истории.

— В ней больше применяются математические методы?

— Методы в ней математические в следующем смысле: думать надо. Там в каких-то местах есть красивые алгоритмы, красивая статистика, но, в принципе, математика там достаточно тривиальная, никаких математических волшебных палочек там нет. Нужен навык держать в голове много всего и пытаться это по-разному объяснять, и второй навык — задавать простые вопросы. Вот в этом смысле мне было очень полезно математическое образование, даже не столько, может быть, образование, сколько общение с моим дедом Израилем Моисеевичем Гельфандом, который был математиком и очень много работал в экспериментальной биологии.

— Сейчас записан геном, определена последовательность — что мы можем из этого сделать? Я слышал, есть новая технология: мы можем взять какую-то цепочку генов и починить ее, вставить вместо нее хорошую. То есть мы можем оперировать этими буквами?

— CRISPR — это техника генной инженерии, одна из очень продвинутых, очень современных технологий, которая позволяет делать весьма точные и конкретные манипуляции.

У людей просто появилось больше возможностей. В принципе, вставлять и вынимать гены люди умели и раньше, просто это было тяжелее экспериментально, не любые манипуляции были технически осуществимы. Сейчас расширился набор инструментов. Можно было строить дома, как в Спарте, только топором, а теперь есть еще пила и даже лобзик, вы можете выпиливать какие-то красивые наличники. В этом смысле технологическое продвижение очень большое, но пока что не очень содержательное. Какие-то вещи мы понимаем: что есть простая моногенная болезнь, в которой сломан один-единственный ген, — понятно, что если его починить, то будет нормальный эмбрион.

— И это уже лечится?

— Нет, это не лечится, нельзя манипулировать с человеческими эмбрионами — это просто законодательно запрещено.

— Но, как я понимаю, это движется. В Англии разрешили — с эмбрионами до 11 дней…

— В Китае даже спрашивать никого не будут. Вы не можете затормозить каток, подкладывая под него черепах: черепах жалко, но катку ничего не будет. В этом смысле, конечно, это будет двигаться, но человечеству надо это осмыслить. Это действительно серьезная вещь, которая требует осмысления.

Она не первая. Когда в середине 70-х годов только началась генная инженерия, когда стало ясно, что геномами можно манипулировать (тогда еще бактериальными), то уже была серьезная проблема: например, боялись, что случайно сделают какую-нибудь супербактерию, и она всех съест. Были специальные конференции, где вырабатывались правила, что мы делаем, а что не делаем. Всякий новый набор инструментов расширяет возможности, увеличивает ответственность, и он должен быть осмыслен.

— Ставит этические вопросы…

— А если говорить про биоинформатику, возвращаясь к тому, о чем вы спросили, то там немножко другая история. Там есть два аспекта. Оказалось, что мы можем отвечать на довольно многие классические биологические вопросы просто в компьютере.

Я много занимаюсь геномикой бактерий. Есть очень много бактерий, с которыми в их жизни был сделан один опыт, а именно: определили последовательность генома. Мы про них довольно много знаем: что они едят, что не могут есть, как они дышат, что им надо добавлять в среду, без чего они не могут выжить, а сами сделать не могут, и так далее.

Читать далее.