Биоинформатика —
профессия будущего

Камиль Исаев рассказал «Учёбе.ру», почему биоинформатика сейчас
особенно перспективна для абитуриентов и какой будет медицина будущего.
Ксения Яковлева
Ксения Яковлева, Редактор проекта Учёба.ру
08 апреля 2015

Камиль Исаев, выпускник МГУ и кандидат физико-математических наук, много лет работал на руководящих должностях в компаниях Intel, Coca-Cola Export Corporation и Lancer International Sales, а в мае 2013 года стал вице-президентом компании EMC и генеральным директором Центра исследований и разработок EMC по облачным технологиям и большим данным в «Сколково». EMC — одна из крупнейших в мире корпораций на рынке продуктов, услуг и решений для хранения и управления информацией.

Что такое биоинформатика и чем она занимается?

Биоинформатика, как можно понять из названия, — наука об информации, заключенной в наших клетках (в генах и других составных частях клетки). Человеческий геном составляет свыше трех миллиардов пар нуклеотидов, расположенных в определенной последовательности, в которой зашифрованы как наследственная информация, так и данные обо всем, что касается старения тела человека. Из этой последовательности можно узнать, из каких органов оно состоит, как функционирует, какие процессы протекают в клетке. Биоинформатика — наука как о биологических объектах, так и об информации, которая содержится внутри клетки, в первую очередь, в геноме.

Почему это направление актуально и перспективно именно сейчас?

Биоинформатика всегда была актуальна, поскольку это наука о том, как устроено наше тело, из каких органов оно состоит и как функционирует. Однако сейчас она особенно востребована, так как уровень знаний человека об этом за последнее время сильно вырос. Геном человека, то есть все три миллиарда пар нуклеотидов, был прочитан почти пятнадцать лет назад, однако «прочитан» не означает «понят».

Информация, заключённая в геноме, — это колоссальные объёмы данных, которые необходимо анализировать. Это по-настоящему трудоемкий процесс — понять, что стоит за каждым нуклеотидом, к чему приводит отсутствие или мутация одного из них. Для того, чтобы сделать какие-то выводы, необходима статистика. Нужно изучить геном не одного человека, а сотен тысяч — только тогда можно будет выявить закономерность и понять, какое влияние они оказывают на здоровье человека.

Сегодня наука подошла к такому рубежу, когда этих знаний становится достаточно много, и уровень понимания постоянно растет. Именно поэтому биоинформатика становится всё более актуальной и перспективной. С накоплением информации о геноме человека возникают условия для трансляции этих научных знаний в практическую (клиническую) медицину.

Что еще, помимо информации о заболеваниях, можно узнать из генома?

Можно узнать, чем обусловлено долголетие. Если взять, например, тысячу долгожителей (а лучше — сто тысяч) и исследовать их гены, можно сделать заключение о том, какой нужно иметь геном, чтобы долго жить. Другими словами, можно определить геном здорового человека, который успешно сопротивляется заболеваниям, живет «долго и счастливо». Проблема долголетия серьезна, и она изучается таким же способом, что и происхождение человека.

Эволюционная генетика изучает геномы не только людей, но и самых разных животных и живых организмов. Сопоставляя их между собой, исследователи делают выводы о том, как шла эволюция, как из первобытных микроорганизмов получился человек.

Есть наука, которая изучает микроорганизмы, живущие внутри человеческого тела (а их так много, что вместе они весят несколько килограммов). От того, какие это организмы и как они функционируют, также зависит очень многое — самочувствие, здоровье человека.

Я уже не говорю о том, что селекция чрезвычайно важна: элементы биоинформатики присутствуют и в сельском хозяйстве, и в генной инженерии. Биоинформатика играет особую роль, когда речь идёт о создании генно-модифицированных организмов, устойчивых к вредителям и различным заболеваниям.

Где можно учиться по этому направлению?

В прошлом году мы вместе с нашими партнёрами из фонда «Сколково» представили альманах, посвящённый омиксным технологиям — перспективному направлению прикладной биомедицины, тесно связанному с биоинформатикой. В этом альманахе перечислены десятки университетов только из России, где в той или иной степени можно получить такую специальность. Безусловно, это можно сделать в МГУ, в СПбГУ, в Санкт-Петербургском государственном экономическом университете. Я назвал вузы, с которыми мы сотрудничаем, но есть и десятки других учреждений.

Как лично вам образование помогло в карьере?

Я — кандидат физико-математических наук, закончил физфак МГУ. Есть такая замечательная поговорка: «Образование — это то, что останется, когда все выученное будет забыто». Если вас научили правильному подходу к решению задач, он будет годиться для решения самых разных проблем, с которыми вы столкнетесь в жизни. Поэтому могу сказать, что мое образование помогает мне чрезвычайно сильно, хотя физикой профессионально я занимался лишь первые три года, после окончания аспирантуры (вместе с аспирантурой получается шесть лет).

Опыт решения физических задач очень помогает мне в жизни — преодолевать проблемы, с которыми я сталкиваюсь. Кроме того, довольно сильно помогает и ученая степень: ее можно сравнить с неким интеллектуальным знаком качества. Очевидно, что человек, получивший ее, представляет из себя что-то — как в интеллектуальном, так и в общечеловеческом смысле. Ученая степень — это определенный рубеж, и, если вы его преодолели, значит, сможете преодолеть и другие.

Почему вы решили поступать именно на физфак МГУ?

МГУ — лучший вуз страны, и был им тогда, когда я туда поступал. С одной стороны, учиться в МГУ — круто. С другой — в то время, в начале 1980-х, выбор был не очень большим. Экономики как таковой тогда не существовало, бизнеса — тоже. Общественные дисциплины, например, история, были политизированы. Естественно-научные и инженерные дисциплины становились естественным выбором для подавляющего большинства молодых людей. Разумеется, можно было пойти учиться в МАИ или МЭИ — неплохие вузы, но, скажем так, «попроще», чем МГУ. В то время очень «крутым» считалось учиться на физфаке МГУ или в МИФИ.

На самом деле, решение поступать в МГУ было принято за пару месяцев до поступления. Однако я не пожалел о нем ни разу в жизни, потому что физика — это не наука, а мировоззрение: ровно то, что остается, когда все выученное забыто.

Квантовая механика мне не нужна в моей повседневной жизни, а биологию, которая нужна, я не учил.

Однако биология, химия, физика — естественно-научные дисциплины, — на мой взгляд, очень близкие вещи, поэтому мой физический бэкграунд помогает мне ориентироваться достаточно хорошо для того, чтобы сейчас делать свою работу.

Как вам удается успешно работать в сфере биоинформатики при том, что вы не изучали биологию?

Существуют современные исследования, которые доказывают, что, если человек хочет иметь успешную карьеру, на протяжении своей жизни он должен менять специальность 5-6 раз. В моём случае это утверждение абсолютно справедливо.

Я был научным сотрудником в Академии наук, оттуда ушел в компанию Coca-Cola, где работал преподавателем учебного центра. Затем я перешел в технический отдел и стал отвечать за определенное оборудование, которое Coca-Cola поставляет на рынок, чтобы продавать свои напитки. После этого я пришел в компанию Intel, в которой занимался академическими программами, работой с правительством, маркетингом (был директором по маркетингу). Потом, так сказать, вернулся чуть ближе к своей специализации: стал генеральным директором по исследованиям и разработкам Intel в России. А сейчас я — генеральный директор Московского центра исследований и разработок EMC по облачным технологиям и большим данным.

Несмотря на то, что после окончания аспирантуры я всего три года работал по специальности, моя карьера достаточно успешна. Я учусь по ходу дела. Главное — понять принцип обучения. Сейчас все мы живем в информационном потоке. Искусство заключается в том, чтобы уметь выхватывать из этого потока одну сотую информации, которая на самом деле нужна. Пока вы читаете толстую книжку по информационным технологиям, реалии меняются до неузнаваемости, поэтому нужно схватывать происходящее буквально на лету.

Как вы считаете, нужно ли образование современному человеку?

Конечно — образование нужно каждому человеку. Инвестиции в образование — самые высокоокупаемые инвестиции в будущее. Вопрос только в том, какое это образование. Оно должно готовить человека к современной жизни. Если человек работает не по специальности, это скорее плюс, чем минус. Это означает, что он умеет учиться и переучиваться. А как он научится это делать, не побыв студентом вуза в течение определенного времени?

Вернемся к биоинформатике: почему абитуриентам стоит идти учиться именно на это направление?

В науке в каждый момент времени существует одно или несколько направлений, которые являются системообразующими. Если говорить о советской науке, которой мы по-прежнему гордимся, в послевоенный период времени (после Второй мировой войны) такими «драйверами» были космическая и ядерная программы. Они «подтягивали» под себя физиков, математиков, инженеров самых различных специальностей. Компьютерные науки тоже возникли на этом поле, развивались вместе с этими направлениями.

В современном мире биоинформатика является одним из таких «драйверов», потому что она де-факто очень хорошо финансируется практически всеми государствами (во всех развитых странах и большом количестве развивающихся стран).

Это направление активно развивают университеты и академии, а также различные компании. Эта наука сейчас играет такую же роль, какую в свое время играли и космические, и ядерные проекты. В этой области трудится множество математиков, программистов, биологов, физиков, химиков. Будет ли это направление развиваться дальше? Конечно же, будет. Будет ли оно финансироваться? Конечно, будет. Если вы получаете образование в этой области, если у вас есть голова на плечах и страсть к предмету, то вы получите не только интересную работу, но и, скорее всего, достойный заработок.

Если говорить более конкретно, кем и где могут работать выпускники этого направления?

Можно мечтать о работе в каких угодно компаниях, спектр широк: от крупных IT-компаний (Google, Intel, Microsoft, ЕМС) до крупных фармкомпаний.

Нельзя забывать и о стартапах. В «Сколково» их количество исчисляется тысячами, из них 200 работают в биомедицинском кластере. В Америке также есть крупные центры — в Бостонском университете, Гарвардском университете, Калифорнийском университете. Вокруг них существуют огромные научные парки со множеством стартапов.

Индустрию стартапов можно сравнить с гонкой, в которой участвуют десятки и даже сотни тысяч людей. Быть первым — это настоящий вызов. Однако если у вас получится оставить всех позади, вы сможете выиграть огромный приз, просто гигантский. Это интересно, захватывающе, но и тяжело, потому что требует колоссальных интеллектуальных и физических сил.

С чего стоит начинать выпускнику, который окончит это направление?

Советовать сложно, потому что каждый человек сам должен решить, что ему нужно. Могу сказать, с чего точно стоит начать: позитивно относиться к жизни, иметь пытливый ум и широкий взгляд. Возможности возникают, появляются на горизонте в сфере вашего внимания. Надо уметь их идентифицировать и хвататься за них. Если вам повезет, вы схватитесь именно за ту возможность, которая вам подходит. Это очень общий совет, но более конкретного я не могу дать.

Ваш Центр исследований и разработок фокусируется именно на биоинформатике?

Да, технологии, которые мы разрабатываем, предназначены для решения задач в области энергоэффективности и биоинформатики, в частности, медицины будущего. Анализ информации, заключённой в геноме, серьёзно поможет в лечении различных заболеваний.

Каким образом?

Есть метод исследования генома, который называется «секвенирование». Сейчас существуют устройства для секвенирования нового поколения. Это мощные, достаточно сложные устройства, которые позволяют анализировать геном в самых разных видах — от одного маленького гена до всего человеческого генома (всех генов, которые есть у человека).

Секвенаторы — машины, обрабатывающие огромное количество данных. Для того, чтобы в них разобраться, существует программное обеспечение, алгоритмы для идентификации мутаций для сравнения с базой. Анализ мутаций может серьёзно помочь в изучении наследственных заболеваний.

С помощью такой диагностики наши партнеры в Санкт-Петербурге, компания Parseq Lab, уточняют и подтверждают диагнозы по трем наследственным заболеваниям — муковисцидоз, фенилкетонурия, галактоземия. Исходя из этого назначается необходимое лечение. Особенность этих заболеваний заключается в том, что их необходимо выявить на ранней стадии жизни. Если вовремя диагностировать их и, например, предложить человеку определенный образ жизни и диету, то он может жить нормальной жизнью. Если, не дай бог, этого не сделать, то последствия могут быть катастрофическими.

Проблема генных заболеваний заключается в том, что лечить их в привычном смысле тяжело: если есть мутация, ее нельзя «выдернуть» и вставить на ее место здоровое звено.

Тем не менее, существуют подходы, которые могут сильно облегчить течение заболевания. Для них нужна точная диагностика, причем на максимально ранней стадии. Даже в одном гене может быть сто разных мутаций. От того, о какой именно мутации идет речь, зависит течение заболевания, рекомендации по образу жизни и лечению.

Кто занимается исследованием этих заболеваний?

Помимо компании, о которой я уже говорил, Parseq Lab, мы сотрудничаем также с Алгоритмическим университетом РАН в Санкт-Петербурге.

Специалисты этого университета под руководством Павла Певзнера, одного из ведущих мировых ученых в области биоинформатики и вычислительной биологии, создали один из лучших в мире геномных ассемблеров SPAdes. Он собирает воедино разрозненные данные, полученные после успешных секвенирований.

Мы объединили усилия для того, чтобы создать эффективную и удобную в применении облачную платформу, применимую в клинической медицине для анализа геномных данных. Такая разработка позволит выявлять мутации, которые, как правило, являются причинами возникновения злокачественных опухолей. Помимо всего прочего, их обнаружение позволит значительно упростить диагностику онкологических заболеваний.

Какие еще заболевания может помочь вылечить биоинформатика?

Например, врождённый иммунодефицит. Ребенок, страдающий от этого заболевания, уже рождается с нефункционирующей из-за некоторых мутаций иммунной системой. Любой вирус — банальная простуда — может быть для него смертельным. Такой ребенок может родиться у абсолютно здоровой матери.

Это заболевание лечится трансплантацией костного мозга. Однако принципиально важно сделать ее как можно раньше — примерно в возрасте трех месяцев. Если диагностика сделана в первые дни жизни, такого ребенка помещают в bubble-baby ( специальный стерильный пластиковый пузырь— Прим.ред.), он живет там до достижения трехмесячного возраста, набирается сил, и затем ему делают трансплантацию, после чего он становится полностью здоровым человеком. Если ему не сделать диагностику в этом возрасте, он начинает болеть, и к первому году жизни настолько ослабевает, что операция уже не может пройти успешно. Ребенок умирает. Поэтому диагностика критически важна — ее нужно сделать как можно раньше и как можно точнее.

Поскольку количество мутаций у такого больного очень велико, с помощью одного только анализа крови невозможно определить, в чем проблема. От того, о какой мутации идет речь, зависит то, какой режим надо соблюдать для ребенка и как готовить его к операции. Совокупность клинических данных — анализов крови, анализов иммунной системы и генетических данных — позволяет рано определить точный диагноз и этим спасти жизнь ребенка.

Как Вы считаете, как биоинформатика будет развиваться в будущем?

Будущее не будет состоять только из биоинформатики. Медицина будущего будет совсем не такой, как сейчас. Как происходит лечение в данный момент? У человека заболела голова: он приходит к врачу. Тот знает пять лекарств, которые могут вылечить больного, и по некоторым соображениям прописывает ему одно из них. Есть и другой вариант: больной лечится самостоятельно. Если же человек заболел чем-то более серьезным, процедура точно такая же. Врач знает, что гепатит лечится одним способом, туберкулез — другим, и назначает лекарство, слушая жалобы пациента.

Претенциозная медицина, медицина будущего, знает, что существуют диагностика и терапия. Допустим, есть пять лекарств, которые лечат данное заболевание. Если говорить об онкологии, каждое из этих пяти лекарств стоит сумасшедших денег — десятки тысяч долларов в месяц. Ошибка в такой терапии стоит гигантских денег, не говоря уже о жизни пациента. Для того, чтобы подобрать терапию, которая подходит именно этому пациенту, необходимо узнать, как устроены его клетки, какой именно у него геном, какая именно у него болезнь и как именно с ней бороться. Это и называется медициной будущего.

В нее входит не только биоинформатика, но и достаточно сложный комплекс дисциплин. Биоинформатика — только маленькая часть этого процесса. Тем не менее, она играет в нем важную роль, потому что изучаемые процессы очень сложны, информации о них очень много. Обычный человек, глядя на эти данные, мало что сможет понять. Здесь на помощь приходят информационные технологии, которые помогают собрать эти данные, систематизировать, проанализировать и выдать результат в понятном для обычного человека виде.

Ксения Яковлева
Ксения Яковлева, Редактор проекта Учёба.ру
08 апреля 2015

Обсуждение материала

Оставить комментарий

Cпецпроекты