«Наука для здоровья»

Гость программы: Николай Мюге, директор департамента генетики и геномной селекции ГНЦ РФ ФГБНУ «ВНИРО».
Ведущие: Анатолий Смирнов, президент и генеральный директор ООО «Компания Хеликон»,
Наталья Демиденко, директор по развитию ООО «Компания Хеликон».

Анатолий Смирнов:
Николай Сергеевич, скажите, пожалуйста, какая все-таки самая главная рыба в России или для России?

Николай Мюге:
Курица. Мы ее выращиваем и едим пять миллионов тонн, а рыбу мы ловим тоже пять миллионов тонн, но едим при этом гораздо-гораздо меньше, потому что вылавливаем ее в Тихом океане, и она вся уходит на экспорт, по большей части, или на рыбную муку, и поэтому мы едим в основном аквакультурную рыбу.

Анатолий Смирнов:
А какие главные аквакультурные рыбы? Карп? Форель?

Николай Мюге:
Ну, традиционно в России был карп. Всегда его с царских времен выращивали. Последние 20-30 лет стали выращивать активно осетра. Еще позже очень активно пошла в рост аквакультура лососевых: семга и форель. На минимальном уровне она всегда была в советское время, но сейчас она за последние 10 лет удвоилась, если не утроилась в масштабах и обогнала карп. Это вот та индустриальная аквакультура, очень быстро развивающаяся, которая сейчас мировой тренд.

Анатолий Смирнов:
Если говорить о лососевых рыбах и о геномной селекции, которую вы в некотором роде сегодня за нашим столо представляете, то откуда у нас сейчас малек? Это отечественный малек, или все-таки, как и прежде, большая часть малька покупная, иностранная?

Николай Мюге:
Малек у нас весь сейчас отечественный. Малек у нас отечественный, но вылупленный из импортной икры. Почти весь.
Если раньше мы закупали и малька, что называется посадочный материал, у финнов, у норвегов, это близко, можно было перевезти целиком рыбку, причем эта рыбка была уже готовая для выращивания в садках, уже вакцинированная, достаточно крупная, то сейчас везут очень дальними путями, и можно провести только оплодотворенную икру, и уже выращивают, инкубируют и подращивают малька в России.

Поэтому малек у нас отечественный, но для форели 90% это импортная икра. А по лососю, по Атлантической семге – 100% пока импортная икра.

Анатолий Смирнов:
То есть получается, что в том, что касается селекции, роли нашей страны пока что в лососевых рыбах нет?

Николай Мюге:
Просто это не время одного-двух лет. Сейчас у нас создан, например, Центр геномной селекции форели в ВНИРО, в нашем институте. Одновременно частная компания, крупнейший производитель лосося, делает свои программы, начинает вести по лососю, и этот процесс идет.
Он идет уже несколько лет, но для того, чтобы этот результат был, надо несколько поколений форели. К 30-му году, я думаю, что что-то будем уже иметь существенное. Сейчас в данном случае это поддерживается и программами развития геномных технологий. Один из таких довольно больших грантов у нас именно на геномной селекции форели, как ускоренный способ создания селекционных линий. Процесс идет.
Но мы до недавнего времени вообще об этом не задумывались в стране, потому что было много малька и посадочного материала со стороны. Но сейчас это стало очень актуально.

Анатолий Смирнов:
Я читал по дороге всегда Ваши интервью 21-го года, где Вы пишете, что получили грант на 300 миллионов. Вас вся толкают к лососевым рыбам, к осетрам, карпам. И Вы говорите, что это дело будущего.

Николай Мюге:
Будущее потихоньку наступает.

Анатолий Смирнов:
21-й год - 26-й год. Не так много в масштабе научных исследований?

Николай Мюге:
Да.

С другой стороны, главная беда – начать. То, что мы сейчас сделали с 21-го года, это мы собрали панели геномных маркеров для форелей, для лосося, для карпа. Мы это делали по первому гранту. И то, что мы делали, на самом деле это страшно интересно. Если мы возьмем сельское хозяйство, то сельскохозяйственные коровы, курицы и так далее, они сотни лет или тысячи лет в селекции. И в общем-то уже и диких предков не осталось. И мы не знаем, что там было в начале, от чего начиналось. Мы можем только сейчас посмотреть генетику.
А с рыбами вся аквакультура началась, пп форели — это начало 20-го века. Для лосося это вообще конец 20-го века, 80-е годы. И в селекции было очень небольшое количество поколений. А все дикие популяции, от которых они произошли, они все есть. Они не изменились за это время.
И то, что мы сделали в рамках этого гранта, это мы набрали генетический материал от диких популяций. Взяли самые-самые разные, все, что нашли: импортные, наши линии,, форели или семги. А также сделали это по карпу, по трем разным видам.

И посмотрели, а что поменялось. За считанное количество поколений. Это такая эволюционная биология. Это как видообразование, как селекция в природе, только человеческая.
Когда селекцией форелей занимались в 20-е века, геномики точно не было. Была такая генетика. И отбирали по быстрорастущим: корову и так далее. Но отбирали же не по генам, отбирали по лицу, по фенотипу. И тут выяснилось довольно много всего интересного, вот именно какие гены поменялись. Это отдельная история.

А сейчас для чего нам это надо? Раз они менялись, они были под отбором, они для чего-то нужны. И тут есть два направления. Первый понять, а в то же они делали и для чего они нужны, но это больше такая научная, фундаментальная работа. Потому что геном человека нам не до конца понятен. Мы про все гены знаем, что они делают, про большинство не знаем, что они делают. А для рыбы это еще более темный лес. Одна история.
А другая история, вот эти маркеры, которые явно менялись, и они еще не до конца поменялись. Они вот присутствуют, это как бы варианты генов. Новые гены не появляются, появляются новые варианты этих генов. Аллели называется. И аллели менялись, очень редко встречаются в дикой популяции, например. И мы видим, что очень часто встречаются в аквакультурных хороших стадах.
Раз поменялись, значит зачем-то нужна. Но она еще не достигла фиксации, не достигла 100%. Значит, можно двигать их дальше. И это будет направление ускорения этой селекции. Это одна из таких основ, на чем мы базируем нашу геномную селекцию.
Мы сейчас отбираем тех рыб, которые по своему генетическому профилю дальше всего ушли под дистанцией от дикарей к аквакультуре. Это одно из направлений.

Анатолий Смирнов:
Я знаю, что в КРС применяют чиповую технологию. А с рыбами что-то подобное существует?

Николай Мюге:
Чипы, да, есть. Да, 50 тысяч снипов есть для форели. Они разрабатываются, они делаются. Но, к сожалению, у нас, как и с КРС, эти чипы, это все в основном две фирмы в мире их производят. И сейчас они у нас санкционными делами, они стали не очень доступны. Это одна история.

А другая история, то, что даже там, где они доступны, они не покрывают весь геном. Они покрывают только довольно плотно, 50 тысяч снипов. А геном форели, например, это 2,5 миллиарда букв нуклеотидов. То есть мы видим, как редко они встречаются по геному. Могут пропустить какие-то важные гены, которые важны для селекции, к примеру.

Поэтому лучше смотреть целиком. Но тогда, когда развивалась вся эта индустрия чипов, тогда смотреть целиком полногеномное секвенирование, это было очень большие деньги, это было дорого. Чипы, это была дешевая замена, относительно дешевая.
А сейчас, особенно с развитием китайских секвенаторов, платформы там MGI и то, что называется DNB-SEC, это стало дешевле. Вообще вся технология секвенирования дешевеет, не только китайская, но и все новые направления, все приборы, каждый раз выходят дешевле и дешевле.

Это почему я всем своим коллегам настоятельно не рекомендую покупать никакие секвенаторы. Потому что через 3-4 года прибор устареет, придумают что-нибудь более новое. Через 5-10 лет технология будет несколько дешевле. А вы будете уже купили тот прибор, и будете на нем вынуждены работать себе в убыток. Но неважно.
В общем, сейчас секвенирование стало дешевле. И создались центры геномного секвенирования, где действительно люди покупают приборы, и на них работают, и получают прибыль. Эффективно их используют. И в мире это такая мировая тенденция.

Но стало дешевле это делать. И поэтому прочитать геном сейчас стоит, если классическим вариантом, мы в Москве делаем геном форелли, это в районе 30 тысяч рублей.

Анатолий Смирнов:
А каким покрытием?

Николай Мюге:
Ну, покрытие примерно 15-20 х. Прилично, да. А последние год-два те же китайцы сейчас вышли на новый набор. Агрихай это называется. Это называется технология лоу-пасс. Секвенирование с низким покрытием. То есть с низким покрытием можно было секвенировать всегда. Лоу-пасс не то, чтобы китайцы его изобрели. Он изобречен давно. Но просто непонятно было, что с этим делать. Это во-первых.

А во-вторых, секвенирование стало реально дешевым, когда вот эти очень мощные секвенаторы, дешевые, должны получить сразу не меньше, сколько-то терабайт данных. Для этого надо сделать такой набор, который позволит вам секвенировать, например, на одной ячейке четыре старые индивидуально помеченных библиотек.

И во-вторых, должно быть дешево. Вы получаете покрытие в теории от 0,5х, но реально мы получаем 1,5х, то есть полтора размера генома. То есть большинство участков генома не секвенировано, оказывается. Или отсеквенировано всего одним, двумя ридами, что раньше считалось, что это брак. Такое мы всегда отфильтровывали.
А сейчас появилась технология импутации.
Дело в том, что геном кроссинговер, переменная перетасовка хромосом, происходит довольно редко. В основном мы все наследуем участками-блоками некоторыми. И если мы сделаем хорошую базу данных фазированных гаплотипов, то есть участков генома, которые содержат уже некоторый набор СНИПов, однонуклеотидных полиморфизмов. СНИПы — это некий сленг. Мы можем восстановить целиком весь геном.

Наталья Демиденко:
А у вас есть эта база или вы ее как раз создаете?

Николай Мюге:
А по рыбам мы начали это все с нуля, и поэтому мы просто создали по нашим рыбам нашу базу. И поэтому, когда мы сейчас делаем вот эти лоу-пасс секвенирования, то мы получаем и потом сравниваем эту же особь с секвенированностью с высоким покрытием, совпадение до 99%.

Анатолий Смирнов:
Получается, что в рыбном деле происходит то же самое, что с КРС, только вы впереди. Потому что то же самое у нас идет с крупным рогатым скотом, но, как я понимаю от ваших слов, там чуть-чуть медленнее, чем у вас.

Николай Мюге:
С одной стороны, да, вы правы. Потому что мы как минимум имеем уже нашу свою базу для импутации, и мы это уже делаем просто на мази с колес, грубо говоря, две недели, и мы получаем 400 геномов. Отгенотипируем 400 рыб.
А для КРС две проблемы есть на самом деле.

Первая проблема — это то, что базы у нас своей нету, либо китайцы предлагают свою, либо какие-то международные, но международные тоже не очень доступны.
А вторая проблема, которой я недавно совсем с ней столкнулся, что для генотипирования КРС уже важнее даже не сколько полногеномные, а просто выяснить, нет ли там редких мутаций, которые наследственные какие-то болезни, заболевания, которые вам надо выявить.

Анатолий Смирнов:
У нас есть такая таргетная панель на КРС. По идее можно разработать такую на рыб.

Николай Мюге:
Вот тут-то мы отстаём очень сильно. У нас нет наследственных заболеваний рыб, которые мы должны бы как-то контролировать.

Анатолий Смирнов:
Очень интересный рассказ про лосося. Но на самом деле, спрашивая про главную рыбу, я имел в виду о сетрах. А со осетрами что-то подобное ведётся вообще? Какая ситуация в России с осетровыми рыбами?

Николай Мюге:
Осетры, наверное, это главная рыба, сё-таки когда мы говорим про российский рыбный бренд, это будет черная икра. Хотя сейчас этот бренд скорее становится китайским, но об этом можно поговорить.
Осетры это уникальные рыбы, конечно, которые уникальны тем, что это живые ископаемые. Они не родственники всем другим рыбам, они как бы более древняя группа. И соответственно они, всё остальное разнообразие, оно возникло отдельно, позже. Они ответвились раньше. У них хорда такая мягкая.

Анатолий Смирнов:
Тогда они не рыбы?

Николай Мюге:
Они, но они не костистые рыбы, так скажем. Они хрящевые гоноиды. По-разному их называют.
Самое интересное, что они практически не изменили свою ни биологию, ни экологию, ни внешний вид. С тех вот этих двухсот миллионов, но двести миллионов, мы не знаем, как они выглядели. Отпечатки есть шестьдесят миллионов, и они, ну, осётры-осётры.

Более того, сейчас у нас есть, по-моему, тридцать семь видов, я могу ошибаться, по-моему, тридцать семь считается видов осетровых в мире. Не специалист путает виды, просто потому что они все очень похожи.
Они действительно живые ископаемые. Но они живые ископаемые не только по внешнему виду, они ещё живые ископаемые по ДНК. Потому что даже эти виды, которые давно образовались, они настолько давно, что они, у нас есть там кланы, например, Тихоокеанская лосось и Атлантическая, они разошлись тогда, когда ещё вот Гондвана была, и когда были разные тектонические плиты, и они совсем и с тех пор не встречались.

Так вот, по некоторым генам у них последовательность белокодирующих генов, например, сходится до буквы, то есть вообще не изменилось. Это такое некое уникальное явление, что действительно они каким-то образом замедлили свою молекулярную эволюцию, они просто не мутируют. Но это такая одна из загадок осетровых.

Мы не знаем, что у них с генами репараций. Мы даже пытались как-то поискать, но, честно говоря, результат пока не знаем. Но что-то такое там есть уникальное.

А с точки зрения осетровых как фауны, у нас действительно когда-то было всё Каспийское море, это была самая половина, если не три четверти всей биомассы осетровых, это было Каспийское море, и Чёрное море было чуть поменьше, но это Понто-каспийский остаток, ещё Понто-Каспия, древнего общего моря.

И вот там обитают виды, которые практически просто не обитают нигде.
Есть немножко видов, которые мы видим, что родственники этих понто-каспийских ушли в Америку, там озёрный осетр какой-то, белый осётр. А потом кто-то вернулся обратно в Каспийское море.
Это был действительно парк юрского периода, Каспийское море, они современники динозавров, и они не изменились со времен динозавров.

А дальше возникли все экологические проблемы, которыми мы тоже занимаемся, последствий этих проблем. Потому что когда стали строить гидроэлектростанции, например, Волгоградскю, ее построили когда-то в 50-х годах, перегородили всю нерестовую, практически все нерестовые площади для всех осетров Каспийского моря. Потому что Волга была основной осетровой, нерестовой рекой. Туда поднимались и русские осётры, и булуга, и севрюга, шип, и поднимались довольно высоко, вплоть до Москвы, по притокам, и нерестились.

Когда построили Волгоградскую плотину, вы, соответственно, лишили какие-то виды, 100% всех нерестилищ, Белугу, например, какие-то 90%. Потому что кто-то нерестился ниже, чем Волгоградская ГЭС.
Но тогда, в советское время, как-то этим озаботились, потому что все-таки тогда уже это был бренд, важный элемент экономики, в том числе экспорта, один из немногих.

И тогда сразу же, чтобы поддержать популяцию осетровых, построили шесть осетровых рыборазводных заводов в дельте Волги. И заменили Волгу, как нерестовую территорию, этими заводами.
То есть рыба по-прежнему собиралась идти нереститься в Волгу, тут её на входе в Волгу ловили, забирали икру, оплодотворяли эту икру прямо с самцами, и эту икру, оплодотворённую икру, инкубировали на лотках специальных, на этих заводах.

На этих заводах были огромные пруды сразу построены, подращивали до трёх грамм. То есть вот самый узкий момент жизненного цикла осетра, когда вот он ещё икрой его съедают, мелкой личинкой его съедают, когда он беззащитен, когда вокруг куча хищников.
И оказалось, что это был на самом деле один из успешных, не так много у нас примеров успешных, экологических манипуляций человечества. Успешно, потому что настолько эти осетровые заводы хорошо работали, что уловы осетров популяции даже выросли по сравнению с периодом до Волгоградской ГЭС. То есть мы сумели полностью возместить их.

Ну а потом наступили 90-е годы, где-то заводы стали работать гораздо меньше, выпускать. Потом начало браконьерство, потому что чёрную икру ловили самолётами, отправляли по всёму миру. Это была браконьерская икра.
И к 2006-2010 годам осетров стало настолько мало, что вообще никто не шёл в Волгу. В море их практически не осталось, только ловили браконьеры где-то ещё далеко от моря. И заводы уже не смогли работать так, как они привыкли работать. Ловить входящих самок. И всё это провалилось.

И проваливалось до того момента, в 2006 году, если я правильно помню, просто лов запретили коммерческий, но браконьерский-то остался. Браконьерский был 30 раз, даже когда он был коммерческий, браконьерский оценивался в тридцать раз больше, чем коммерческий. А когда запретили коммерческий, браконьерский остаётся. Но долавливали то, что было, доловили.

Но заводы в тот момент ещё из остатков того, что ещё ловилось, сумели, это тоже была достаточно интересная история. Вот эти пруды для выращивания мальков, они переделали немножко некоторые из них и стали там оставлять самок и самцов, которых они поймали в реке. И создали таким образом аквакультуру.
Они создали маточное стадо. Осетр получает икру не каждый год, через два года, через три года самка опять дает икру, и вы тем самым замещаете, начинаете работать на этой икре, которая у вас содержится на маточном стаде.

Каких-то мальков вы выпускаете по-прежнему, немножко оставляете, подращиваете, и вы тем самым пополняете и замещаете стадо.
И вот сейчас эти заводы стали работать на своих. Но в какой-то момент провал был очень сильный.

Наталья Демиденко:
А с точки зрения геномного разнообразия, из-за того, что пошли заводы, как-то поменялось? Не стал ли весь осетр одинаковым?

Николай Мюге:
Это хороший вопрос и очень актуальный на самом деле вопрос.

Рыба осетр до нереста время занимает 15-16 лет для русского осетра. Это вам не курица. Поэтому это сейчас начинают подрастать поколения, которые, грубо говоря, на этом заводе растут от икры. А до этого это были пойманные, даже не всегда брали половозрелых, молодых рыб отловили в эти пруды для маточного стадо, но это были дикари, это были природные.

И в какой-то момент у нас возник этот вопрос. Что происходит с генетикой этих осетров выпускаемых? Не рушим ли мы просто генетический баланс?
И мы поехали на эти заводы. Там примерно 8 тысяч этих осетров, уже больших. Там 3 тысячи самцов, 5 тысяч самок на всех 6 заводах вместе. Каждый - килограмм там по 30, 40, 50. Это огромные рыбы на самом деле.

Они все чипированы. У них как у кошечек-собачек, специально под кожей такой уникальный номер. Мы у каждого отобрали плавничок и сделали генетический анализ.

И во-первых, мы посмотрели, у нас есть огромные сборы для ресурсной коллекции, где генетические образцы с Каспия собирались с 90-х годов. У нас сейчас суммарно 166 тысяч образцов, но из них довольно много осетров. Сравнили генетику.

Еще был проект, который, наверное, интересно рассказать. Когда был вот этот провал, и все начали говорить: ну смотрите, эти заводы ничего не делают, вот они выпускают свои миллионы, они просто дохнут. Вот мы видим, что заводы работают. Они действительно в 90-е годы продолжали делать вид, что работают. А осетры падали практически до нуля. Может быть, эти заводы и не нужны, тогда сказали. Это было такое довольно общее мнение.
И мы взялись посмотреть, а что делают эти заводы. Мы поехали на эти заводы, как я сказал, отобрали вот плавники, записали, какую самку с каким самцом на этой нерестовой компании скрещивали. И сделали паспорт, грубо говоря, для каждой особи. И если мы знаем самца и самку, то мы можем определить любую рыбку, которую мы поймали, если она потомок этой пары, мы можем сказать, что она потомок этой пары. То есть, какого числа, с какого завода ее выпустили.

И когда мы сделали эту работу, потом у нас вот филиал Каспийский, он на каждый год на суднах выходит в море, проводит обследование всей экваторию Каспии, по всем видам рыб. В том числе и мальковая съемка по осетрам есть, недалеко от севера Каспии. Куда они обычно, когда скатываются из Волги, они там вот первый год, два, три активно откармливаются.
И когда туда вышли и стали ловить и поймали, мы посмотрели, что вот этих мальки осетров, которые сигалетки называются, это осетры того же года - 80%, как минимум, мы точно знали, кто мама, кто папа, это все заводские.

Но другая смешная история, что мы тогда, когда наловили вот этих мальков, они все были сигалетки. И в этот момент, когда мы этим всем занимались, что-то поменялось на заводах. Видимо, стали работать, немножко по-другому стал контроль. И если первый год мы увидели, что мальки все одного года, сигалетки, двухлеток нет, трехлеток нет. Через год мы повторили, мы тоже продолжили эту работу по генетике, повторили, и уже увидели и сигалеток и двухлеток.

Они подросли. Они, во-первых, пошли. Когда мы на третий год увидели, что есть уже три когорты, а других-то нету, и они все заводские, то я пришел в лабораторию и говорю, ребята, мы неожиданно восстановили русского сетра, потому что он появился просто благодаря тому, что люди стали за ним заниматься.

Осетровые заводы работают. Единственное, что мы сейчас можем делать, чтобы помочь этой генетике, мы смотрим их стадо. Действительно, какие-то рыбки уже подросли, и братья и сестры тоже присутствуют в этом стаде.

И то, что мы делаем каждый год для вот этих шести заводов, такая довольно большая работа, мы пишем стоп-листы. Кого с кем нельзя оплодотворять, чтобы не оказалось братья и сестры. Все остальное, пожалуйста.