Евгений Высоцкий: «Живой свет океана пришёл в Красноярск»

Исследования красноярских учёных вновь были отмечены.

На днях в федеральных и местных новостных лентах появились сообщения о том, что красноярские биохимики синтезировали молекулу, которая способствует диагностированию онкологических заболеваний. В некоторых СМИ появились сообщения, что “красноярская светящаяся молекула” лечит рак.

Мы решили выяснить, что же на самом деле сделали сибирские исследователи, и в преддверии Дня науки, который в России отмечается 8 февраля, встретились и побеседовали с Евгением Высоцким, заведующим лабораторией фотобиологии Института биофизики СО РАН.

— Евгений Степанович, расскажите, пожалуйста, что такое светящая молекула и как в будущем поможет в диагностике онкологических заболеваний?

— Информация, которая была опубликована в СМИ, не совсем корректна. Чтобы полностью понимать суть и итог проделанной нами работы, необходимо дать определение нескольким терминам и общее представление о процессах, которые мы изучаем. Разговор о “светящихся молекулах” стоит начать с понятия “биолюминесценция”. Уверен, с биолюминесценцией хотя бы раз в жизни сталкивался каждый из нас. Яркий пример — светлячки. Или, например, морские светящиеся водоросли, биолюминесценцию которых многие, вероятно, наблюдали, плавая ночью в море. Таким образом, “биолюминесценция” — это излучение света живыми организмами. Многие полагают, что биолюминесценция — достаточно редкое в природе явление. Но это не так. Например, значительная часть глубоководных морских организмов способна светиться. Довольно много светящихся организмов и среди обитателей суши. Но в морях и океанах их количество и разнообразие всё же значительно выше, чем на суше. Теперь несколько слов о сути этого процесса. Светящиеся организмы содержат специфические белки — люциферазы, которые катализируют окисление небольших специфических органических молекул — люциферинов. И в процессе этой реакции происходит излучение света. Но люциферазы и люциферины у каждой группы организмов свои.

Мы работаем с биолюминесцентными белками кишечнополостных и маленьких рачков. Эти группы организмов имеют один и тот же люциферин, но совершенно разные люциферазы. Наши исследования включают два направления — фундаментальное и прикладное. В рамках первого мы пытаемся понять, каким образом эти биолюминесцентные белки работают. Для этого из этих светящихся организмов мы клонируем гены, кодирующие биолюминесцентные белки. Затем эти гены встраиваем, например, в бактерии, чтобы с помощью таких бактерий получить такое количество биолюминесцентного белка, сколько нам необходимо для различных исследований. Фактически, имея такие бактерии, мы можем получить неограниченное количество нужного нам белка. Именно благодаря этому мы можем развивать и другое направление наших исследований — прикладное, разрабатывая различные методы анализа для применения в биотехнологии, экологии и медицины.

Попробую пояснить на простом примере, как биолюминесценция может быть применена в области медицины. Думаю, что многие сталкивались с определением гормонов. Для этого у человека берётся образец крови и затем в нём определяется нужный гормон (или несколько гормонов) с помощью иммуноферментного анализа (ИФА). Этот анализ основан на специфическом связывании антитела с гормоном. Для того чтобы это связывание “увидеть”, к антителу с помощью химических методов “пришивается” фермент. Когда фермент получает субстрат, то окраска раствора изменяется. Мы “пришиваем” к антителу биолюминесцентный белок и измеряем количество света. Поскольку чувствительность методов регистрации света очень высока, то и чувствительность самого метода выше, чем в случае традиционных ИФА.

Другой пример. Имея ген, кодирующий биолюминесцентный белок, мы можем “внедрить” его, например, в раковые клетки животных. Раковые клетки отличаются от обычных тем, что их можно культивировать, то есть они могут жить и делиться, образно говоря, в пробирке. Если мы добавим к этим клеткам люциферин, то они будут светиться, так как они помимо своих белков теперь ещё синтезируют и биолюминесцентный белок. С помощью специальных приборов это свечение можем измерять. Такие модельные светящиеся раковые клетки используются для изучения процессов, происходящих внутри клеток, тестирования лекарственных препаратов и т. д. И для этого не нужно эти клетки разрушать, чтобы что-то измерить.

Кроме того, такие модельные раковые клетки можно имплантировать, например, в мышь. Вводя в кровь мышей люциферин, с помощью специальных светочувствительных приборов можно наблюдать за развитием опухоли и образованием метастазов непосредственно в мыши по биолюминесценции. Причём такие измерения можно проводить многократно на одной и той же мыши, то есть её не нужно убивать, чтобы посмотреть, как развивается опухоль. На таких модельных мышах можно изучать не только развитие опухоли, но и тестировать различные лекарственные препараты, отрабатывать стратегии лечения и т. д. Крупные фармацевтические компании, разрабатывающие новые лекарственные препараты, широко используют такие модельные системы с биолюминесцентными белками, так как это позволяет сократить затраты на тестирование новых соединений.

Я привёл в качестве примера только вариант с модельными раковыми клетками как, на мой взгляд, наиболее понятный. Но вариантов модельных систем, в которых используется биолюминесценция, достаточно много, и постоянно появляются новые.

Хочу ещё раз подчеркнуть, что биолюминесценция не лечит. Биолюминесценция — это аналитический инструмент, с помощью которого можно понять механизмы развития той или иной болезни, используя различные модельные системы, и предварительно отработать на таких системах какие-то схемы терапии этих заболеваний, которые затем необходимо ещё многократно проверить на других системах, прежде чем внедрить в клиническую практику.

Кстати, биолюминесценцию можно применять и при создании сувениров. Например, можно создать светящиеся растения или, например, игрушки. В США есть компания, которая производит водяные пистолеты, которые “заряжаются” биолюминесцентными белками. Я их видел в действии — зрелище довольно интересное. Или, например, леденцы с биолюминесцентными белками той же компании. В прошлом году или немного ранее, точно не помню, в Интернете была организована целая кампания по сбору денег на создание светящейся рождественской ёлки.

— Никогда не было желания у Вас или у Ваших аспирантов организовать производство светящихся сувениров, например, цветов или ёлок? Ведь это необычные подарки, которые наверняка хорошо бы продавались и приносили солидную прибыль.

— Нет. Такого желания не возникало. Чтобы заняться подобной деятельностью, необходимо оставить науку и полностью переключиться на производство. Такое производство, конечно, тоже было бы интересно организовать, но и в науке мы тоже не всё ещё сделали, чтобы бросить. В принципе, сейчас науку поддерживают, и если действительно работать и стараться, то можно зарабатывать и в науке. Если уровень работ соответствует мировому уровню, то гранты будут и, следовательно, финансирование. Мы такой уровень поддерживаем. Серьёзный провал в финансировании науки был по понятным причинам в девяностые годы. Тогда многие учёные ушли из науки в бизнес. Но мы этот период пережили почти без потерь, так как заключили контракт с известной немецкой фармацевтической компанией, который продолжался в течение десяти лет. Также мы сотрудничали с небольшими компаниями из Англии, США и Канады. Сотрудничали и сотрудничаем со многими зарубежными университетами, выполняя совместные проекты. Сейчас легче. Наметилась тенденция к поддержке науки, и, несомненно, это радует. Россия — богатая и большая страна с крепкими научными традициями, которые нужно поддерживать и развивать.

Если в стране нет науки, у неё нет будущего.

— Охотно ли сегодня выпускники вузов идут в науку? Сохранился ли престиж профессии учёного?

— Думаю, что свой престиж профессия не утратила. В нашей лаборатории есть молодёжь, которая осталась в лаборатории после аспирантуры и защиты кандидатской диссертации. Все они выпускники нашего университета. Есть молодые сотрудники и в других лабораториях института. Куда идут остальные выпускники университета “биологического профиля”, мне неизвестно. Думаю, что кто-то трудоустраивается в клинические лаборатории, кто-то преподавателями в школы, ну а кто-то менеджером. Думаю, что мы могли бы готовить и брать больше молодёжи, чтобы расширять наши исследования, но мы ограничены свободными вакансиями. Наверное, чтобы как-то разрешить ситуацию, надо развивать инновационные предприятия или, как принято сейчас говорить, высокотехнологичный малый бизнес, где молодые биологи (и не только они) смогут реализоваться.

— Как Вы считаете, склонность к науке можно выявить с детства?

— Не знаю…. Наверное, к математике или физике можно. Вообще я думаю, что способности и желания ребёнка формирует окружающая его среда. В частности, семья, школа, телевидение. Например, если телевидение будет показывать интересные и качественные передачи о науке и учёных, которые эту науку делают, а школа и родители будут формировать у ребенка желание узнавать что-то новое, то у детей вполне может сформироваться желание и интерес к научной деятельности. Фактически цель научной деятельности — это выяснить то, что до тебя никто не знал.