Human Technopole, исследования с человеком в центре

Этот текст является частью альбома Italian Tech «В поисках лучшего будущего» в газетных киосках Repubblica с 4 мая.

Бесконечно малое. С микроскоп стоимостью 5 миллионов евро, высотой 3 метра, в Научно-технологическом парке Милана человеческие клетки делятся на невидимые человеческому глазу частицы, атомы и молекулы, предварительно заморозив их при температуре -180 °C. Цель расшифровать каждый аспект генома, генов и белков.
Это последний рубеж науки: понимание функционирования человеческой машины помогает искать лекарства от самых серьезных заболеваний, от опухолей до неврологических патологий. Таким образом, под сенью Древа Жизни, в месте, которое в 2015 году с Экспо ознаменовало начало возрождения Милана, теперь началось уникальное научное приключение в Европе, Campus Human Technopole, научно-исследовательский институт наук о жизни, расположенный в центре инновационного района Mind Milano, своего рода Силиконовая долина медицинских и биологических наук.
Полностью итальянский центр, но интернациональное место. Удалось вернуть на родину столько ученых, эмигрировавших за границу специалистов в области передовых исследований. Сила притяжения, которая убедила вернуться даже ученого, который сейчас является директором, Марино Зериал. Итальянец по происхождению, но немец по усыновлению, до недавнего времени возглавлял Институт молекулярно-клеточной биологии и генетики им. Макса Планка в Дрездене.
В его штат входят исследователи в возрасте около тридцати лет (одному из руководителей отдела — 38 лет) с опытом работы за границей не менее десяти лет. Они приходят из тридцати разных стран, большинство из них итальянцы, но половину лет они провели в европейских, азиатских и американских центрах передового опыта. Официальный язык? Английский язык науки.

Они приезжают рано утром на метро и входят в Технополис человека, в том месте, где был итальянский павильон во время выставки, белый космический корабль площадью 35 000 квадратных метров, который был полностью перепрофилирован. Глядя, как они болтают за чашечкой кофе, они выглядят как студенты любого университета, но, попав в лаборатории, вы видите их такими, какие они есть: учеными, способными секвенировать даже сотню нитей ДНК за 48 часов. Мы доверяем им исследования по предотвращению и борьбе с главными убийцами нашего века. Проблем предостаточно.

Технополь выглядит как американский кампус с Декуманусом, улицей с видом на павильоны Штатов, превращенной в велосипедную дорожку. Однако далеко не безмолвие и белые халаты традиционных исследовательских центров. На строительство ушло четыре года. С нуля. Когда начался карантин, там работало 19 человек, сегодня 380. между учеными, администраторами и техниками. В начале набора они нанимали по международным тендерам примерно по одному ученому в неделю.

За один год было собрано 8,5 млн средств, в основном европейских.
Чтобы дать представление о том, насколько итальянский исследовательский мир сосредоточен на Человеке, достаточно указать фиксированное годовое финансирование, выделяемое правительствами: в среднем 120 миллионов евро. В течение десяти лет. Цель: двойная миссия создания полюса передового опыта в научных исследованиях и центра поддержки лабораторий по всей Италии посредством создания национальных платформ.

Такое ощущение, что входишь в космический корабль с голубыми огнями. Там Sono Cinque Microscopi: Titan Krios, Spectra, Glacios, Talos e Aquilos. Титан Криос расположен в Северном павильоне, одном из зданий, унаследованных от Экспо. Там, где когда-то был ресторан, теперь есть место, где фиксируются даже малейшие колебания. Забудем привычный нам образ классического микроскопа, здесь речь идет об электронных криомикроскопах. Машины основаны на исследованиях лауреатов Нобелевской премии по химии 2017 года Жака Дюбоше, Жоакина Франка и Ричарда Хендерсона.

“Я среди самых сложных в мире – объясняет Алессандро Ваннини, заведующий центром структурной биологии, первая открытая кафедра – . Мы подробно изучаем молекулярные механизмы белков, и с помощью этой технологии мы можем заглянуть на уровень атома. Мы изучаем как форму и функцию генов, так и белки, играющие ключевую роль в регуляции генов. Эти механизмы вовлечены в многочисленные патологии и дают ценную информацию для изучения патологий человека, таких как нейродегенеративные патологии и опухоли».

Испытание, услышанное от профессора Ваннини, восемь лет проведшего в Соединенном Королевстве в качестве главного исследователя и заместителя главы отдела в Институте исследования рака в Лондоне, кажется прыжком в будущее. Образцы клеток сначала «режут» на еще более тонкие срезы и замораживают в жидком азоте при температуре -180 градусов. Помещенная внутрь машины наночастица подвергается воздействию электронных лучей, что позволяет проанализировать ее. Изображения поступят на экран компьютера через пару дней. Супермикроскопы, которые также анализируют вирусы и бактерии, никогда не выключаются.
В космическом корабле «Милан», который приносит домой утечку мозгов, есть также здание геномика где изучают секвенирование ДНК. Увидев это отсюда, путь к широкомасштабной персонализированной терапии для предотвращения наследственных заболеваний или борьба с некоторыми видами рака больше не кажутся химерой.

«Конечно, науке нужно свое время, — предупреждает профессор Николь Соранзо, в течение многих лет профессором генетики в Кембриджском университете, а сейчас руководителем исследовательского центра медицинской и популяционной геномики — и мы не можем ожидать результатов через несколько лет. Это займет 10-15 лет».

Тем временем, однако, сотрудничество с Европейским институтом рака в Милане стало очевидным, и теперь крупная больница отправляет слайды с образцами пораженных тканей в Технополис человека. И здесь, заглянув в бесконечно малую часть клеток, как это делают исследователи под руководством профессора Сотторива, можно наблюдать за эволюцией болезни, понять, где застрял механизм белка, можно расшифровать информацию, почему возникает резистентность к лекарствам и прийти к той все более персонализированной точной медицине, которая станет терапевтическим подходом будущего.
Группа подходит к раку как к сложной системе. Также проводятся исследования органоидов, материи, по которой прослеживается примордиальная стадия клеток, на которых тестируются лекарства, мы наблюдаем, как они реагируют на токсические агенты, какое влияние оказывают факторы риска.

Этакая машина времени, которая показывает нам, где что-то идет не так. Объединение лабораторных данных с математическими моделями уступит место созданию новых стратегий лечения. Это также означает, что мы приближаемся к тому времени, когда секвенирование ДНК будет похоже на анализы крови, и это может проложить путь к профилактике наследственных заболеваний.
Но к каким заболеваниям итальянцы более предрасположены? Профессор Николь Соранцо, вошедшая в 2016 году в число самых влиятельных исследователей и ученых Италии, пытается дать ответ на этот вопрос. Вы давно занимаетесь изучением роли генетической составляющей в развитии метаболических и кардиометаболических заболеваний.

«Потому что, — объясняет он, — существует не только один геном, который применим ко всем — северным европейцам, южным европейцам, азиатам, африканцам, — но много геномов, которые имеют небольшие вариации между собой. Важно для некоторых путей развития болезней».
В Италии он работает над создание базы данных, начиная с анализа 25 000 ДНК, чтобы выяснить, может ли и как может существовать корреляция между конкретной генетической вариацией и риском заболеть. Это о Моли-сани проект, под руководством Соранзо и профессора Пьетро Карнинчи, одного из крупнейших ученых в области ДНК и РНК, заместителя директора исследовательского центра Riken в Японии, а ныне советника центра геномики.
Двадцать пять тысяч человек в Молизе предложили свою ДНК для научных целей. Они годами проходят испытания и изъятия. «Мы не хотим звучать слишком оптимистично, но у нас есть программы секвенирования ДНК для полумиллиона человек. Это займет время. Наша цель — создать инфраструктуру, аналогичную Британскому биобанку, который хочет охватить 5 миллионов человек, чтобы исследовать пеструю генетику нашей страны».

Объем данных будет расшифрован Иорио, Центром вычислительной биологии. Отстать в построении этой карты геномов человека на итальянском населении невозможно, учитывая, что большинство этих исследований проводится в странах, которые больше всего инвестируют в секвенирование генома. Изучение геномов как можно шире означает понимание того, вызываются ли те или иные заболевания конкретными вариантами определенной популяции. А затем попытаться предотвратить их и знать, как с ними бороться.
Свет, супермикроскопы, технологии. Космический корабль, приземлившийся на окраине Милана, никогда не останавливается. Однако для части итальянского академического сообщества они все еще чужие.

Это, безусловно, заставляет задуматься о том, что такие ученые, как профессор Соранцо или профессора Ваннини и Карнинчи, решили вернуться на родину, оставив позади престижную карьеру. «Я исключал возвращение, но возможность открыть исследовательский центр с нуля была уникальной возможностью, — говорит Ваннини, — на этот раз я уверен: все по-другому».
«Я вернулся в Милан с тем же убеждением, — кивает профессор Соранцо. — Каждый из нас оставил позади лаборатории передового опыта, но потом мы сказали друг другу: «Пришло время создать исследовательский центр высокого уровня и в Италии»“.
С тех пор было создано своего рода научное сообщество, готовое подняться на борт космического корабля Human Technopole, великого исследовательского центра наук о жизни. Но не только. Для нашего здоровья и благополучия в будущем.