Развитие генетических исследований в Беларуси неразрывно связано с деятельностью Института генетики и цитологии НАН Беларуси, который уже 55 лет является флагманом отечественной генетической науки. Сегодня здесь открываются новые центры, закупается современное оборудование, достигнуты результаты высокого уровня.

Институт создан в 1965 году на базе Отдела генетики и цитологии АН БССР под руководством заслуженного деятеля науки БССР академика АН Беларуси и ВАСХНИЛ Н. Турбина. В разные годы научное учреждение возглавляли академики Л. Хотылёва, Н. Картель, А. Кильчевский.

Институт изначально формировался как многопрофильное научное учреждение для решения фундаментальных и прикладных задач в области генетики, цитологии и селекции. Классическая генетика в то время только начала возрождаться, поэтому разработка таких проблем, как явление гетерозиса, экспериментальная полиплоидия, мутагенез, нехромосомная наследственность позволили институту быстро завоевать известность и авторитет в стране и за рубежом. По генетике гетерозиса и проблеме взаимодействия ядерной и цитоплазматических генетических систем у растений его ученым удалось добиться впечатляющих результатов – циклы работ по этим направлениям были удостоены Государственной премии Республики Беларусь (1984, 2002 г.).

Славу одного из признанных центров в бывшем СССР в области математической генетики принесли институту работы академика АН БССР П. Рокицкого. Его учебники по биологической статистике стали классикой для биологов и генетиков и до сих пор востребованы специалистами разных областей знаний. В эти годы также велось изучение мутационного процесса на растениях, дрозофиле, мышах и микроорганизмах. Выполнялись работы по онкогенетике.

В конце 1970-х и 1980-е годы в соответствии с мировыми тенденциями развития биологии спектр исследований института существенно расширился за счет новых направлений – хромосомной инженерии, культивирования клеток и тканей растений in vitro, генетической трансформации растений. Впоследствии цикл работ по экспериментальному реконструированию и цитогенетическому исследованию геномов злаков был удостоен премии им. академика В.А. Коптюга (2007 г.).

***

В 1990-х годах в исследования института пришли молекулярно-генетические методы. В это время получены оригинальные данные по структуре, полиморфизму и роли в функционировании геномов растений некоторых простых повторяющихся последовательностей ДНК. В ходе совместных исследований с учеными из Германии впервые создана высоконасыщенная маркерами молекулярно-генетическая карта ржи. Получены трансгенные растения, проявляющие устойчивость к патогенам и насекомым, способные произрастать на почвах, загрязненных тяжелыми металлами.

Принимая во внимание опыт института в области биотехнологии и генной инженерии, в 1998 году на него были возложены функции Национального координационного центра биобезопасности.

С середины 2000-х годов институт переходит на молекулярный уровень исследований. Для обеспечения внедрения геномных разработок в практику создается Республиканский центр геномных биотехнологий (2011 г.); опытное поле для испытания трансгенных растений при их первом высвобождении в окружающую среду (2013 г.); Республиканский банк ДНК (национальное достояние Республики Беларусь).

***

За годы деятельности института многие из его фундаментальных работ нашли применение в практике. Для сельского хозяйства разработаны биотехнологические и молекулярно-генетические подходы для селекции, которые применены при создании сортов растений и улучшении пород животных. Результатом исследований по генетике микроорганизмов стали бактериальные препараты для растениеводства (Клеверин и Профибакт-Фито) и аквакультуры (Профибакт).

В интересах здравоохранения разработаны методы генетического тестирования по основным социально значимым заболеваниям, в т.ч. таким распространенным, как сердечно-сосудистые, диабет, остеопороз и др.

Разработки внедрены на базе Республиканского центра геномных биотехнологий, в котором уже прошли генетическое тестирование более 17 тыс. человек.

В числе постоянных партнеров института – крупные научно-исследовательские центры России, Украины, Казахстана, Молдовы, Азербайджана, Латвии, Польши, Турции, Испании, Болгарии и др. С 2017 г. институт входит в Международное общество генетики животных. Высокий уровень проводимых исследований и опыт решения научных проблем в области ДНК-технологий и биобезопасности позволили реализовать контракты с международными организациями UNEP, UNDP и CEI.

Сегодня научная стратегия развития института заключается в комплексном подходе к изучению живых организмов на основе интеграции молекулярных, клеточных, популяционных и биоинформатических подходов. Усилия сотрудников сконцентрированы на получении новых знаний в области геномных и постгеномных исследований растений, животных и человека; выявлении структуры, механизмов формирования, функционирования и взаимодействия сложных генетических систем. Полученные результаты станут основой для разработки новейших геномных биотехнологий для производственной и социальной сферы. Планируется продолжить работы и расширить спектр услуг по геномной селекции растений и животных, генетической паспортизации для персонифицированной медицины, по нутригеномике и генетике долголетия. Среди приоритетных задач на ближайшую пятилетку – расширение области применения геномных разработок института, в частности активизация исследований для целей криминалистики.

Бренды института

■ Генетический паспорт здоровья человека. Объединяет разработки по ДНК-диагностике генетической предрасположенности к заболеваниям, выявлению генетически обусловленных причин невынашивания беременности и мужского бесплодия, индивидуальной чувствительности к лекарственной терапии. Выдано более 17 тыс. генетических паспортов. Разработки удостоены Премии НАН Беларуси и Премии НАН Беларуси для молодых ученых 2019 года, трижды побеждали в конкурсе «100 идей для Беларуси».

■ Генетическая сертификация животных, растений и продукции животного и растительного происхождения. Предназначена для подтверждения их происхождения, получения данных о генах, ответственных за хозяйственно ценные признаки и генетически детерминированные заболевания. Проводится генетическая идентификация осетровых, угревых и лососевых видов рыб и продукции из них, анализ мясной продукции с целью выявления фальсификации. Осуществляется молекулярно-генетическая экспертиза сельскохозяйственных растений, в т.ч. по запросу таможенных органов Республики Беларусь.

■ Геномные технологии идентификации личности для криминалистики. Исследованы индивидуальные особенности генома человека, которые позволяют с высокой вероятностью определить по образцу ДНК индивида его возраст и фенотипические признаки (цвет глаз и волос) для целей судебно-медицинской экспертизы.

■ Биоинформатический анализ геномов. Анализ данных высокопроизводительного секвенирования ДНК и РНК, в т.ч с использованием разработанных оригинальных алгоритмов и референсной базы NGS-сиквенсов белорусов.

■ Республиканский банк ДНК человека, животных, растений и микроорганизмов и референсная база ДНК-штрихкодов Республики Беларусь. Фонды биобанка содержат более 14 тыс. ценных образцов ДНК и биоматериала, в т.ч. уникальные коллекции ДНК спортсменов национальных команд, болезнь-ориентированные коллекции по ряду заболеваний человека, образцы редких и исчезающих видов растений и животных и др. Является национальным достоянием Республики Беларусь.

С 2020 года на базе Института функционирует Республиканский научно-практический кластер геномных исследований. Его деятельность способствует формированию в стране конкурентоспособного сектора геномных биотехнологий.

Институтом с 2010 года на базе Республиканского центра геномных биотехнологий (на фото) оказываются услуги по генетическому тестированию человека, растений и животных на основе собственных научных разработок. Последние пять лет Институт выполняет в среднем около 38 тыс. генетических анализов в год. Проведенная в 2018–2020 гг. комплексная модернизация центра позволит увеличить количество анализов в 2,3 раза.

Руслан ШЕЙКО, директор

Елена СЫЧЕВА, заместитель директора по научной работе

Институт генетики и цитологии НАН Беларуси

Фото С. Дубовика, «Навука»