Вы когда-нибудь задумывались, как учёные разбираются в процессах, происходящих внутри человеческого тела? Чтобы это объяснить, представьте своё тело как полноценную компьютерную игру-стратегию, где игроки собирают ресурсы, строят сооружения, преодолевают препятствия и пытаются остаться последним выжившим. Внутри человеческого тела всё так же активно, различные системы постоянно работают вместе. Понимание работы тела подобно наблюдению за каждым движением в игре и попытке понять, что делает каждая система и почему.
Сердце перекачивает кровь по венам, словно постоянно работающая станция ресурсов, лёгкие вдыхают кислород, как будто пополняют запасы, необходимые для следующего шага, а желудок перерабатывает последний съеденный обед, подобно использованию аптечки для восстановления сил. Мозг при этом одновременно организует все эти действия, как игровой сервер, поддерживающий ход игры. Пока всё это происходит, человек может слышать звуки вокруг себя, думать о работе или планировать, какой скин использовать на следующем этапе игры.
ДНК в клетках содержит код и правила игры, даёт инструкции о том, как всё должно органично работать. Белки в организме подобны игрокам на поле в футбольном матче- это труженики организма, которые вырабатываются в соответствии с инструкциями, заложенными в генах. Кровь — транспортная система. Она перемещает важные вещества, такие как кислород, питательные вещества и сигналы, туда, где они необходимы. Но в теле ещё также живут крошечные живые существа, такие как бактерии и грибы — они подобны неигровым персонажам или особым событиям в этой стратегии. Иногда они помогают вашему организму, а иногда усложняют жизнь, но они всегда рядом.
Если самому человеку так сложно заметить всё, что происходит внутри его собственного тела, представьте, насколько это сложно для учёных, изучающих тела сотен или даже тысяч людей. Для учёных понимание человеческого тела сродни попытке одновременно следить за сотнями игроков. Учёные хотят знать, кто побеждает, кто проигрывает и что является причиной таких результатов. Это огромная задача. Чтобы по-настоящему понять всю проблематику функционирования, исследователи не могут рассматривать только одну его часть. Им нужно увидеть, как все части работают вместе, одновременно. Именно поэтому учёные используют группу научных инструментов, называемых омиксными технологиями. А совместное использование их различных типов называют мультиомикой.
Каждый омикс-инструмент даёт различное представление о работе организма. Геномика изучает ДНК, которая содержит инструкции о том, как функционирует организм. Транскриптомика показывает, какие из этих инструкций ДНК, называемых генами, используются в данный момент времени. Протеомика изучает белки, созданные на основе этих инструкций, которые выполняют реальную работу. Метаболомика изучает результаты работы белков, например, сколько энергии вырабатывается или какие изменения происходят в клетках. Микробиомика изучает крошечных живых существ, таких как полезные бактерии, в вашем организме и то, как они взаимодействуют с вами. Эпигеномика изучает химические сигналы, которые могут включать или выключать гены, например, используя временные настройки, которые меняют ход болезни.
Использование только одного инструмента может дать учёным часть картины, но не всю, а мультиомиксная технология расширяет горизонт видения — это все равно, что получить полный доступ к воспроизведению игры, обзору карты, статистике игроков и местам будущих схваток/потрясений/происшествий одновременно. Мультиомика позволяет понять, что на самом деле происходит в организме, а не только то, что указано в инструкциях. А полное представление помогает понять, что происходит правильно или неправильно и что может произойти дальше. Такой подход уже помог людям решить множество важных задач — например, во время недавней пандемии мультиомика помогла прояснить загадку, почему при заражении одним и тем же вирусом организмы людей реагировали по-разному, соответственно одни люди тяжело болели, а другие нет. Эта информация помогла вирусологам создать более совершенные вакцины и методы лечения. В исследованиях рака стратегия комплексного исследования позволяет исследователям находить клетки, которые ведут себя, как плохие игроки, дестабилизирующие усилия всей команды.
В некоторых случаях, в комбинации с обработкой больших массивов информации нейросетями на серверах дата-центров, мультиомиксные технологии используются для диагностики редких заболеваний, которые проявляются нечасто и поэтому из затруднительно вовремя обнаружить и чётко диагностировать. Если проводить аналогию с компьютерной игрой — то это похоже на выявление скрытых ошибок в игровом коде, которые проявляются только в очень специфических ситуациях. Инновационные инструменты более успешно выявляют эти редкие проблемы, сопоставляя информацию из разных частей тела. Тренеры и физиологи также используют мультиомику для изучения эффекта от различных физических упражнений. Они хотят знать, как организм набирается сил, как он использует энергию и когда ему нужен отдых. Тренеры видят, какие изменения происходят в организме во время тренировок, например, как игрок набирает нужные кондиции после травмы или быстрее восстанавливается после усиленных физических нагрузок.
Возможно, что в будущем люди смогут использовать такие методы для выявления заболеваний ещё до появления каких-либо симптомов. Это все равно, что знать о приближении шторма ещё до начала его возникновения. Мультиомика также может помочь в создании персонализированных индивидуальных методов лечения, разработанных специально для конкретного человека, в соответствии с его особенностями или ограничениями, дабы избежать побочных эффектов — нежелательной реакции на лечение или лекарства. Специалисты прогнозируют, что скоро при рождении каждому человеку будет создаваться цифровой двойник, а инновационные технологии будет отслеживать, как меняется тело с возрастом, корректируя потребности по мере того, как оно стареет и набирает различных болячек. Учёные также смогут использовать мультиомику для изучения того, как еда, сон, эмоции и места, где проживает человек, влияют на здоровье.
