Научно-практический роман

— Современные расхожие термины “нано- и биотехнологии”, то есть создание процессов получения различных продуктов на основе потенциала живой материи — как раз то, чем занимается моя лаборатория, — говорит Волова.— Сегодня человечеству необходимо гармонизировать отношения с окружающей средой, ибо мы сами создали ситуацию, когда существование нас, как вида, проблематично: загрязнен воздух, исчерпываются минеральные и энергетические ресурсы, появилось огромное количество ксенобиотиков (вредных соединений, возникших в результате деятельности человека), не вписывающихся в биосферные круговоротные циклы. Чтобы переломить ситуацию, нужно искать способы обеспечения всем необходимым, которые удовлетворяли бы потребности человека, повышая качество его жизни и не отравляя окружающую среду. Такими способами могут быть только процессы, основанные на использовании потенциала живой материи, то есть биотехнологии. Они таят в себе широчайший спектр возможностей: в их числе производство пищи, необычных новых материалов, лекарств и средств диагностики современных болезней, утилизация токсикантов и преобразование энергии Солнца.

— Я изучаю очень необычную группу микроорганизмов, существующих за счет окисления водорода. Только представьте: все сотни тысяч органических компонентов внутри клетки создаются из водорода и углекислого газа за счет энергии, получаемой при окислении водорода. Тему эту начал наш соотечественник — выдающийся исследователь Сергей Виноградский, в наше время ее активно развил Георгий Александрович Заварзин, академик в трех поколениях и мой наставник. И я, начиная с юности, продолжаю ее.

— Конечно. Вначале мы трудились над созданием звена водородного биосинтеза систем жизнеобеспечения человека в космосе или в дальних поселениях Арктики и Антарктики. Чтобы долго прожить в таких удаленных местах, нужно как-то воспроизводить энергию, пополнять запасы воды и пищи. Российские ученые пытались найти выход, создавая замкнутые биологические циклы, используя фотосинтетические организмы, мы — используя водородный биосинтез — процесс, при котором потребление и превращение энергии происходит более эффективно. Но исследования приостановились из-за смены ориентиров. Далее на рубеже 70—80-х годов все заговорили о дефиците белка. На тот момент в СССР наблюдался недостаток полноценного кормового белка для животноводства, не хватало примерно 6—7 миллионов тонн продукции в год, искали новые источники его получения. В Институте биофизики РАН было решено провести масштабный эксперимент — при помощи потенциала водородокисляющих микроорганизмов мы создали пилотное производство полноценного белка. Причем по питательности он превосходил растительный и был близок к животному. Полученную биомассу добавляли в корм курам-несушкам, норкам и песцам, телятам. Цыплята, телята и даже пушные звери, потребляющие лишь животный белок, — все ели с удовольствием биомассу водородных бактерий, ведь в ней содержались все необходимые им вещества. Испытания шли прекрасно, мы получали 1,3—1,4 миллиона тонн белка в год. Более того, мы искали и нашли пути сделать производство рентабельным, изыскав способ получения продукта на сравнительно дешевом водороде, полученном из природного газа, угля. Это позволило снизить себестоимость биомассы в три раза. Тогда я защитила диссертацию по теме “Научная основа синтеза белка на водороде”, но начался развал науки оте-
чества в целом и микробиологической промышленности в частности.

— Да. Мы начали исследования в направлении, противоположном синтезу белка. Когда весь ученый мир разрабатывал процесс его синтеза, все и мы тоже боролись с гранулами вредных полимеров масляной кислоты. Мне удалось найти оптимальные условия выращивания бактерий, при которых полимера в них не было бы. Так мое пристальное внимание к полимеру в прошлом пригодилось — соединение оказалось очень перспективным для разработки. В течение года был сделал новый процесс перевода клетки из режима синтеза белка в режим синтеза полимера, то есть клетка синтезировала биопластик, природный аналог полипропилена. Мы не только разработали технологию получения этого чудесного материала, но и создали первое в России опытное производство. Замечу, что в 2002 году мы вышли на международный уровень, получив признание коллег, и для меня крайне значим тот факт, что очередной симпозиум по биополимерам в следующем году может состояться именно в Красноярске.

— Это лишь одна из областей приложения этого материала. Безусловно, биопластики помогут в борьбе с отходами в виде синтетических пластмасс, производимых в объеме почти 200 миллионов в год, половина из которых — неразлагаемая упаковка. Биологический же пластик, попадая в землю, просто разлагается под действием микрофлоры земли — на воду и углекислый газ. Но особая статья — использование материала в медицине. Как в свое время антибиотики изменили хирургию, так природный пластик способен совершить настоящую революцию в медицине! Разработкой этого направления наша лаборатория в последние годы активно занимается, сегодня в красноярских и новосибирских клиниках идут испытания материала. Он востребован в реконструктивной хирургии в качестве имплантата (вместо традиционных металлических суставов и костей), на его основе можно получить биоискусственные органы и ткани. Главный вопрос, на который мы отвечаем сейчас, — создание биополимера — механически прочного, совместимого с организмом человека и разрушающегося без выделения токсичных продуктов. Тут интересно изготовление систем доставки лекарственных средств из этого материала. Традиционно препарат попадает в организм в виде таблетки или инъекции. Но введение, например, противоопухолевых препаратов при химиотерапии через кровоток крайне токсично: подавляя рост опухолевых клеток, лекарства негативно действуют на все органы. Мы решаем, как изготовить такую пилюлю, чтобы препарат долгое время находился в организме, постепенно действовал и при этом не вредил. Сегодня разработано средство доставки антибиотиков — матрикс, в виде частицы полимера микронного размера. Такой “перевозчик”, нагруженный антибиотиком, вживляется в мышцу, оболочка без ущерба организму постепенно разрушается, а лекарство медленно и верно высвобождается. Результаты подобных опытов на животных довольно хорошие, очень надеемся, что в дальнейшем ноу-хау послужит здоровью многих.

— Знаете, это только в сказке “Двенадцать месяцев” зимой мгновенно выросли подснежники. Сегодня идея родилось в пробирке, а завтра она уже инновация и ее активно применяют — это фантастика. До реализации открытия надо пройти пошагово серию необходимых этапов. Нужны серьезные материальные вложения, особенно если речь идет о биотехнологической области. Хотя, говоря простым языком, чтоб стать инновационной и коммерческой, любая научная идея должна как-то встретиться с денежным мешком. К примеру, всего за год-два можно зарегистрировать в министерстве и начать серийный выпуск наших чудо-полимеров для медицины. Но у РАН никогда не было таких денег, чтобы построить завод для производства. А бизнес едва ли пойдет в проекты, рассчитанные на отдаленную прибыль.

— Там и государство, и бизнес делают огромные совокупные вложения в технологии, понимая, что за ними — будущее. К слову, подготовка специалистов-биотехнологов вообще лежит в приоритете политики всех развитых стран, таких, как США, Франция, Япония. Принципиальна и позиция этих государств —в США уже в двух штатах с 2010 года будет запрещено законом использовать синтетический полиэтилен, в Китае — с 1 июля 2008 года. В Бангладеш производство и распространение полиэтиленовой упаковки — вообще уголовное преступление. Потому за рубежом крупнейшие концерны, такие, как “Метаболикс”, “Проктер энд Гембл” и прочие, не жалеют никаких денег на биотехнологии.

— Перспективы у нас имеются. Как я уже упомянула, в других странах считают актуальной подготовку биотехнологов: понятно, что обучать их нужно на соответствующем высококлассном оборудовании. И особо замечательно, что такая возможность теперь открыта для Красноярска. Благодаря усилиям администрации СФУ стараниями ректора Евгения Ваганова современная новейшая техника в беспрецедентных размерах была приобретена, и теперь нам есть на чем учить студентов. Также техническую базу сегодня активно используют и академические институты для исследований. Я уверена, что такие вливания в отрасль не пройдут даром. Возможно, через какое-то время изменится и позиция верховной власти. Тогда в будущем есть шанс, что мы не уступим загранице лидерство не только в генерации научной мысли, но и в области ее активного внедрения.