Геномный сыщик

Как игра в «найди предмет» может помочь в борьбе с тяжёлыми заболеваниями.

Привет! Я Евгений Шилинг, и я работаю в проекте «Люди науки», где мы рассказываем, как люди без профильного образования и особых навыков могут поучаствовать в настоящих исследованиях. Можно подумать, что учёные занимаются исключительно сложными, практически недосягаемыми вещами. Не без этого, но даже исследователи нередко обращаются за помощью к неспециалистам — и тогда оказывается, что кое-что в науке не так уж и хитро. Например, поиск мутаций в геноме можно сравнить с игрой в «найди предмет»: просто смотришь на четыре строчки из букв и ищешь необходимые символы. Хотите поиграть, потренировать внимание и при этом помочь науке? Сейчас расскажем, как это сделать.

Мал да удал

Каждому из нас хоть раз в жизни прописывали антибиотики. И, наверное, каждый из нас хотя бы раз в жизни не допивал курс. Однако делать этого не стоит, ведь в такой ситуации наш организм становится «фабрикой» по производству супербактерий — тех, что устойчивы к действию сразу нескольких лекарств. Это одна из причин, почему многие люди даже в странах с развитой медициной до сих пор умирают от бактериальных инфекций, несмотря на положительный эффект от массовой вакцинации и доступность противомикробных препаратов. То, насколько это опасно, стало ясно во время пандемии COVID-19, когда антибиотики прописывали повсеместно, а переполненные пациентами с ослабленным иммунитетом больницы становились идеальной средой для развития бактерий.

Поэтому учёные со всего мира стремятся узнать больше о ДНК микробов. Некоторые гены бактерий могут определять их способность заражать живые организмы или кодируют механизмы устойчивости к антибиотикам. А с учётом того, что бактерии не только разных штаммов, но даже разных видов могут эффективно обмениваться генами, проблема антибиотикорезистентности может очень быстро перерасти в глобальную катастрофу.

В знаниях сила

Только известных учёным бактерий насчитывается около 10 тысяч видов. Кроме большого разнообразия, одна из трудностей в изучении геномов бактерий заключается в том, что их ДНК могут заметно отличаться даже от особи к особи внутри одной популяции. Бактерии очень быстро эволюционируют. Для исследования изменений в бактериальных генах, в 1998 году группа учёных с кафедры зоологии в Оксфордском университете создала базу данных разнообразия микробных геномов PubMLST — общедоступный ресурс с инструментами для анализа.

Генетики, специалисты в области здравоохранения и врачи используют PubMLST для мониторинга бактериальных инфекций и исследований по борьбе с устойчивостью к антибиотикам. Информация из базы данных помогает разрабатывать вакцины, подбирать новые мишени для антибиотиков и изучать то, как бактерии вырабатывают устойчивость к действию лекарств.

Вместе мы можем всё

Сейчас PubMLST хранит данные почти 700 000 генов более 100 видов бактерий, в то время как каждый день исследователи по всему миру расшифровывают тысячи генов, которые необходимо упорядочить и каталогизировать. В основном для этого используют автоматизированные алгоритмы, но результат их работы всё равно требует проверки человеком. Это очень большие объемы данных, и одним лишь учёным с ними не справиться.

Поэтому команда исследователей, работающая над базой данных, создала проект гражданской науки Genome Detectives (с англ. — «геномные детективы»). В нём волонтёрам предлагают расшифровать гены более 100 болезнетворных бактерий, по сути играя в игру «найди предмет».

Поиграем?

Авторы Genome Detectives утверждают, что волонтёры справились с обработкой первого набора генов возбудителя гонореи Neisseria gonorrhoeae всего за три дня! Мы решили поиграть в генетических сыщиков, а заодно внести вклад в науку. Делимся инструкцией:

1. Заходите на страницу проекта и нажмите на кнопку «Get Started» или перейдите по ссылке.

2. Пройдите небольшой обучающий курс и не откажитесь от просмотра двухминутного ролика, с рассказом об основах молекулярной биологии или перейдите на эту страницу — там всё тоже самое, но текстом.

3. После вводного инструктажа вам откроется окно со скриншотом расшифрованного гена и кодируемого им белка в виде набора букв: у генов это нуклеотидные основания (A, G, C, T), а у белков — аминокислоты (например, M — метионин, а V — валин). Справа будет панель с вопросами — читайте их и отвечайте, есть ли на скриншоте те или иные буквенные последовательности или символы. Например, старт-кодон подсвечен зелёным, стоп-кодон — красным, а связанные с ним мутации — красной звездочкой.

4. В среднем у нас на расшифровку одного гена уходило около трёх минут. После нескольких «игр» нам сообщили, что большинство генов, которые мы обработали, принадлежат бактериям Neisseria meningitidis, Streptococcus pneumoniae и Haemophilus influenzae — они вызывают менингиты и пневмонии.

Вам могут попасться те же геномы, а может, вы внесёте вклад в борьбу с возбудителями половых инфекций, сепсиса или пищевого отравления. Так что дело за вами!

Материал подготовлен в партнёрстве с проектом «Люди науки» — платформой научного волонтёрства в России. Ищите другие проекты гражданской науки на сайте citizen-science.ru. Проект «Люди науки» — Победитель Международной Премии #МыВместе, премия.мывместе.рф.