Генетика и биомедицина – это науки о каждом из нас. Над чем сейчас работают ученые? Какие инновационные методы применяются в борьбе с онкозаболеваниями? Можно ли создать условия для активного долголетия? Над какими проектами в этой области работают участники «Больших вызовов»? Поговорили об этом с руководителями направления.
Олег Демидов – руководитель группы в Университете Бургундии и Национальном институте здоровья и медицинских исследований INSERM (Франция), ведущий научный сотрудник Института цитологии РАН (Санкт-Петербург), доктор медицинских наук. Дмитрий Пышный – директор Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН (Новосибирск), член-корреспондент РАН, доктор химических наук.
В 2022 году Центр «Сириус» проведет программу в седьмой раз. Ребята будут работать над задачами по 13 направлениям.
Какие вызовы стоят перед молодыми учеными по вашему направлению?
Олег Демидов: Это направления, которые в дальнейшем смогут помочь медицине в борьбе с опасными заболеваниями, а также области, направленные на продление активного долголетия. Что касается генетических технологий, то в первую очередь это анализ одиночных клеток – Single-cell analysis. Объясню простыми словами: рак состоит не только из опухолевых клеток. Также есть клетки, которые поддерживают структуру этой опухоли. Это фибробласты, клетки сосудов, которые прорастают в опухоль, разные иммунные клетки. В общей сложности это десятки разных типов. Раньше мы анализировали весь образец, не различая специализации клеток. Сейчас технологии позволяют нам исследовать отдельные клетки и их функции. Так мы лучше понимаем, как опухоль развивается, что способствует ее росту и как мы можем корректировать этот процесс, влияя не только на опухолевые, но и на клетки, которые ее окружают.
Кроме того, сейчас, особенно на фоне пандемии коронавируса, есть очень большой интерес к изучению иммунной системы, ее вовлеченности в патогенез различных заболеваний – как инфекционных, так и другой природы, в том числе онкологических. Появление новых типов (РНКовых) вакцин стало одной из главных разработок недавнего времени. И, безусловно, на вакцины и ряд других иммунотерапевтических стратегий будет дальше обращать внимание научное сообщество.
Дмитрий Пышный: Перед молодыми учеными стоит вызов в том, что они должны набираться компетенций в выбранном направлении. Это нужно, чтобы была база, которую они в дальнейшем смогут использовать. А еще накапливать интерес в своей области и самое главное – не забывать о смежных областях. Сейчас все очень междисциплинарно. Хочешь разбираться в генетике, необходимо иметь знания и в математике, и в биоинформатике, больших данных. Сейчас молодые ученые идут в те сферы, которые актуальны и важны в мировом понимании. Конечно, в тренде генетические технологии, но важно понимать, что в их основе – естественные науки, математика, биоинформатика и даже отчасти физика. Все это важно постигать.
Когда мы слышим о генетических технологиях, мы часто имеем в виду медицину будущего: технологии генетической инженерии для создания высокоспецифичных лекарств и инструментов молекулярной диагностики. Можете рассказать о важных разработках в этих областях, которые были сделаны за последние годы?
Олег Демидов: Было очень много ярких и важных разработок. Эту сферу можно назвать еще одним трендом в нашей области. Один из важнейших научных прорывов заключается в том, что ученые научились создавать искусственные клетки, «вставляя» химерные антигенные рецепторы. Это генетическая и клеточная инженерия высокого уровня – CAR-T-клеточная терапия. Суть инновационного метода лечения в том, что собственные лимфоциты человека генетически программируются на уничтожение только определенного типа клеток, например, раковых. Такая методика для лечения определенных видов онкозаболеваний уже применяется в ряде стран, в том числе ведется работа и в России. При этом в будущем мы, с высокой долей вероятности, сможем применять такие технологии не только при лечении рака.
Теоретически «мишенью» можно сделать старые клетки нашего организма. Есть гипотеза, что если мы сократим количество старых клеток в том или ином органе, мы сможем продлить его молодость и жизнеспособность. Исследования старения клеток – очень перспективная область. И речь не только об эстетической стороне вопроса, очень важно создать условия для активного и здорового долголетия, ведь вероятность многих заболеваний существенно возрастает с возрастом. Здоровая старость – это важная цель биомедицинских исследований. Сегодня уже существуют и применяются сенолитики. Это вещества, которые способствуют гибели старых клеток. Они бывают и синтетические, и природного происхождения. Например, кверцетин, который содержится в ягодах и зеленых овощах, входит в состав одного из предложенных сенолитических коктейлей. Сейчас ученые создают различные сенолитические препараты в лабораториях, исследуют их эффективность при ряде заболеваний пожилого возраста и не только. Так, у стареющих клеток иммунной системы могут меняться свойства, и это может негативно отражаться на течении ряда заболеваний, включая онкологические. Удаление таких клеток может способствовать излечению и увеличивать эффективность уже существующих терапевтических подходов. Исследования по эффективности сенолитиков еще должны быть продолжены, а также должны быть определены показания и противопоказания к их применению.
Дмитрий Пышный: Хочется отметить еще такое направление, как разработка методов секвенирования нового поколения. Суть заключается в том, что можно «прочитать» единовременно сразу несколько участков генома, что является главным отличием от более ранних методов секвенирования. И второй момент – это предпосылки геномного редактирования. В этой области открываются большие перспективы. Многие знают трилогию «Геном» Сергея Лукьяненко. Где-то в этой плоскости могут лежать мечты ученых: что можно будет программировать те или иные генетические элементы. Но пока исследований в этой области мало. Необходимо четко понимать, что будет, если мы внесем изменения в определенную часть генома. Не вызовет ли это непредсказуемых последствий.
.jpg)
А над какими проектами работают школьники, которые участвуют в «Больших вызовах» на вашем направлении?
Олег Демидов: Один из проектов в прошлом году был посвящен природе аллергии. Ребята изучали изменения в иммунных клетках при этом заболевании. Еще один проект был нацелен на изучение лечения рака с помощью CAR-T-клеток. Это клетки, как мы обсуждали с вами ранее, генетически модифицированные в лабораторных условиях для того, чтобы связываться с антигенами на раковых клетках.
На «Больших вызовах» школьники работали над тестом, который поможет при разработке препаратов для лечения спинальной мышечной атрофии, а также изучали эволюцию микробов и ее влияние на резистентность к антибиотикам.
Был еще один проект на злобу дня, связанный с COVID-19. Он был посвящен созданию ген-направленных соединений на основе коротких фрагментов нуклеиновых кислот, способных эффективно и селективно связываться с РНК вируса SARS-Cov-2.
Дмитрий Пышный: При оценке любого проекта всегда нужно смотреть с двух сторон: на фундаментальность и прикладную сторону. Мы всегда показываем ребятам, какая перспектива стоит за той или иной идеей, разработкой, проектом. А с другой стороны, мы показываем, что уже получается. Все строится на балансе фундаментальности и реализуемости. Важно, чтобы школьники понимали, что очень редко бывает так: приехали на конкурс, программу и все решили. Да, такое бывает, но не всегда. На «Больших вызовах» ребята получают знания, компетенции, а благодаря базе «Сириуса» сразу же получают возможность применить это на практике, получить опыт проектной деятельности.
Что бы вы могли пожелать участникам «Больших вызовов», которые в этом году приедут работать на ваше направление?
Олег Демидов: Прежде всего, получить удовольствие от результатов. А еще быть любознательными. Я думаю, все понимают, что работа предстоит сложная. И чем более подготовленными приедут ребята, тем легче им будет включиться в процесс. Для этого желательно как можно больше читать как литературу, так и интернет-материалы. Могу посоветовать такие порталы, как elementy.ru, biomolecula.ru. Конечно, можно было бы работать над упрощенными биологическими задачами, но это не наш путь. «Большие вызовы» – это о большой науке. Интереснее изучать что-то действительно значимое, то, что до тебя никто не делал. Это вдохновляет. А если подходить с практической стороны, то желаю ребятам быть сосредоточенными, уметь распределять задачи, а для этого очень удобно вести лабораторный журнал.
Дмитрий Пышный: Не растерять знания, которые получите на «Больших вызовах». Потому что эти знания и опыт могут будут вам полезны в дальнейшей жизни, какое бы научное направление вы ни выбрали. И теоретические знания, и практика в лабораториях, и навыки работы в команде – все эти составляющие сформируют вас как специалиста. Не останавливайтесь на достигнутом и обязательно будьте инициативными и любопытными.
