Конференция MCCMB проводится традиционно с 2003 года, с 2021 — в Сколтехе. Каждый раз программа мероприятия охватывает традиционный набор направлений — биоинформатика, молекулярная эволюция, системная биология, структурная биология и так далее. Но появляются и новые темы. В этом году особенно ярко были представлены исследования транскриптомов единичных клеток и медицинские направления биоинформатики — от генетики до персонализированной онкологии.
Тема полногеномных исследований единичных клеток является одним из наиболее перспективных направлений современных научных исследований в области биологии и медицины, и особенно радует, что в последнее время она стала активно развиваться в отечественной науке.
Исходно молекулярная биология сводилась к исследованию отдельных элементов: ученые задавались вопросами, как именно включается и выключается активность тех или иных генов, пытаясь разгадать принципы их работы.
Вскоре возникла потребность выйти за рамки простого наблюдения отдельных генов и перейти к изучению целых комплексов взаимодействующих компонентов. Именно тогда родилась идея системной биологии, первым шагом к которой стала транскриптомика — исследование работы всех генов в комплексе. Впервые ученые увидели целостную картину функционирования живой системы, воспринимая ее не как набор отдельных частей, а как единый работающий механизм.
При этом долгое время исследователи ограничивались образцами, которые содержат огромное количество клеток, поэтому они выводили средние значения активности генов. Этот подход имел один важный недостаток: усреднение стирало мелкие детали и различия. Далеко не все клетки одинаковы даже в одной ткани или органе, где существует значительное разнообразие клеточных типов.
Культуры клеток могли обеспечить большую однородность, но это искусственная ситуация: биологи всегда различали эксперименты in vitro и in vivo. Настоящая революция произошла, когда появилось новое поколение технологий — методы анализа транскриптомов единичных клеток. Вместо усреднения ученые смогли увидеть всю работу генов непосредственно в каждой отдельной клетке.
Это открытие привело к радикальному продвижению: выяснилось, что клетки, выглядящие одинаково под микроскопом, могут обладать разными функциями и активностью генов. Одни клетки отвечают за синтез одних белков, другие — за выполнение совсем иных функций. Количество клеточных типов резко увеличилось, расширяя представления о сложностях многоклеточных организмов.
Сегодня эта методика стала незаменимой в исследованиях, связанных с раком и медициной в целом. Например, изучение фрагментов реальных опухолей показало, что опухоль состоит из разных клеточных клонов, некоторые из которых реагируют на лекарственные препараты, а другие остаются невосприимчивыми. Такие знания помогают создавать более точные прогнозы и подбирать эффективное лечение индивидуально каждому пациенту.
Первоначально подобные исследования выглядели весьма скромно: первая крупная работа, опубликованная в журнале Nature, описывала всего около трехсот клеток. Спустя десятилетие ситуация кардинально изменилась: современные исследования включают уже сотни тысяч клеток. В последние годы работы в этой области стали появляться и в России.
Была на конференции и очень сильная секция про изучение структуры хроматина. На ней много докладов представили молодые исследователи из научной группы доцента Центра молекулярной и клеточной биологии Сколтеха Екатерины Храмеевой. Отдельно также отмечу доклады о применении глубоких нейронных сетей в биоинформатике. В России есть несколько очень сильных научных групп в этой области.
По традиции конференция стала местом притяжения опытных исследователей и молодых ученых. Мы получили много благодарностей за ее организацию и в особенности за то, что на мероприятии коллеги узнают друг о друге, договариваются о новых совместных проектах и мероприятиях.
