От исследования микробиома оленеводов до лечения заболеваний: биоинформатик Анна Попенко ― о том, как и зачем изучать микробиоту кишечника

— Расскажите, пожалуйста, о своей области исследований.

— Я биоинформатик и уже более 10 лет изучаю микробиоту кишечника человека — у меня порядка 30 статей по этой теме. Микробиота — это совокупность микроорганизмов, которые занимают определенную экологическую нишу, в моем случае это кишечник человека. Я исследую, какие бывают составы микробиома, от каких клинических, демографических и экологических показателей он зависит.

— Зачем вообще исследовать микробиоту кишечника человека?

— Микробиота кишечника — самая обширная и разнообразная из всех микробиот человека. Она напрямую влияет на здоровье целого организма, поскольку связана с ним многочисленными метаболическими связями — через вещества, которые производит микробиота, потребляя остатки того, что человек не смог переварить. Состав микробиоты кишечника может влиять на развитие разных заболеваний, общий уровень воспаления в организме и даже на высшую нервную деятельность.

Исследования микробиоты могут быть полезны для лечения и восстановления после заболеваний, в том числе после антибиотикотерапии. Например, такие исследования могут помочь составить индивидуальный рацион при ожирении, ведь есть бактерии, которые ассоциированы с ожирением, а есть те, которые от него защищают. Кроме того, существует связь между составом микробиоты и развитием диабета второго типа, атеросклероза, воспалительных заболеваний кишечника. Также ученые активно изучают влияние микробиоты на течение или развитие различных нейродегенеративных заболеваний: болезней Альцгеймера и Паркинсона.

— Над какими проектами вы работаете сейчас?

— Самый необычный из них посвящен изучению микробиоты северных оленеводов — сельских жителей, в том числе якутов, с очень специфической диетой, в которой много мяса. Дело в том, что желудочно-кишечный тракт у северных народов функционирует немного иначе, чем у западно-российских городских жителей. Например, у обитателей Севера выше кислотность желудочного сока ― это нужно, чтобы лучше переваривать мясную пищу. Плюс часто зимой они едят сырую замороженную рыбу — это тоже может сказывается на составе микробиоты. Это исследование поможет лучше узнать о степени приспособления микробиома к различным типам питания.

Что касается прикладного значения, то мы изучаем микробиоту пациентов, которые прошли бариатрическую операцию (операция по удалению части желудка для лечения ожирения ― прим. автора). У нас есть данные о микробиоте таких пациентов в разных временных точках: например, через полгода и через год, а также метаболы — совокупность метаболитов, которые микробиота произвела. На основании этих данных мы ищем связь между составом микроорганизмов в кишечнике и состоянием пациентов после операции. Вероятно, на основе этих результатов в будущем можно будет разработать дополнительные этапы послеоперационной терапии для лучшего восстановления: от специальной диеты, которая поможет разнообразить микробиоту кишечника, до пересадки микробиоты.

— Опишите, как проходят ваши исследования.

— Мои индустриальные партнеры, например, компания Nobias Technology, организуют клинические исследования: берут образцы микробиоты кишечника в клинических центрах (обычно это образцы кала), выделяют из них ДНК (ученые отлавливают конкретный ген — 16S PНK, он удобен для определения родословной бактерии), секвенируют и передают данные мне. В ИТМО мы переводим результаты секвенирования в специальные таблицы; классифицируем, откуда, из какой бактерии или из какой археи пришла та или иная последовательность белков, и в итоге определяем таксономический состав бактерий, а затем проводим биостатистический анализ. На основании этой информации мы ищем закономерности и делаем биологические выводы, которые, возможно, в будущем как-то повлияют на составление медицинских гайдлайнов.

— А почему вы вообще решили заняться наукой и именно такой областью? 

— Наверное, я пошла в науку из каких-то романтических соображений: открывать новое и заниматься тем, что 99% людей не поймет — это круто. Сначала окончила факультет биоинженерии и биоинформатики МГУ, затем пошла в аспирантуру в НИИ физико-химической медицины в Москве, где написала диссертацию по теме биоинформатического анализа таксономического состава микробиоты кишечника человека. После этого год проработала в компании BostonGene в качестве биоинформатика, а потом бывший завлаб сделал стартап по разработке теста микробиоты «Кномикс», куда позвал и меня. Затем эту разработку выкупил международный биомедицинский холдинг Atlas, где после разработки теста я руководила развитием этого продукта. С сентября 2023 года я работаю в ИТМО.

— В ИТМО вы работаете по программе Fellowship. Как узнали о ней и почему в принципе заинтересовались сотрудничеством именно с этим университетом?

— Я недавно переехала в Петербург из Москвы. Не люблю Москву за ее безумный темп: даже сейчас, когда приходится приезжать туда по делам, прямо с перрона начинается какая-то безумная гонка, в которой я ничего не успеваю, — это сильно выматывает. В Петербурге спокойнее, лучший work-life balance, да и город красивее.

С переездом мне нужно было сменить и работу. Долгое время я работала в индустрии, где в приоритете бизнес-задачи, поэтому у меня образовался провал по публикациям. Я захотела разнообразить свою карьеру, вернувшись в академическую среду, и наверстать пул публикаций, повысить свой научный вес. С другой стороны, я очень боялась попасть в консервативную университетскую среду наподобие той, что царит в МГУ. ИТМО же имеет репутацию очень дерзкого, современного университета, где все очень живые, и поэтому я хотела попасть именно сюда. Я подала резюме на общую почту, и меня взяли. Про программу Fellowship я узнала, проработав в ИТМО два месяца по ГПХ.

— И какие у вас впечатления от работы в ИТМО?

— Более чем положительные. Я была очень удивлена, что мне сходу дали собственное направление и сделали руководителем научной группы. Было неожиданно, что ко мне потянулась масса студентов: сейчас я работаю с 10 ребятами, из них двое магистры-дипломники, которые будут в этом году защищаться. Также я привлекла индустриальных партнеров — это компании Nobias Technology и Novabiom.

― Что планируете дальше?

— Хочется развить полноценную биоинформатическую лабораторию. Сейчас данные о микробиоте для исследований поставляют мои партнеры, в будущем я бы хотела проводить самостоятельные исследования, а также изучать микробиоту других частей человеческого тела.