Гены, клетки и биотехнологии: подробности

Сегодня биология – это не тычинки-пестики, а физика

Анна Сакоян, Полит.ру

В преддверии лекции 30 ноября в рамках в рамках Фестиваля Публичных лекций #ЗНАТЬ мы поговорили с  главным научным сотрудником Института общей генетики имени Вавилова РАН Сергеем Киселевым. Тема его лекции – «Гены, клетки и биотехнологии».

Как вы пришли в науку?

Это было достаточно давно. По образованию я физик-теоретик. Окончил Московский физико-технический институт, факультет теоретической и экспериментальной физики. Я всегда интересовался биологией, но понимал, что заниматься биологией так, как это в основном делали в прошлом, получая либо биологическое, либо медицинское образование, сейчас не очень правильно. Следуя известной поговорке, что физик всегда может обучиться биологии, а вот биолог вряд ли уже обучится физике, я решил начать с основ, то есть научиться физике, а потом уже пойти в биологию. На самом деле это диктовалось, прежде всего, тем, что сегодня биология – это не тычинки-пестики, а физика. Включая математику и информатику.

Действительно, сегодня, с точки зрения, инструментария, который используется для исследования, человеку необходимо хорошо знать физику и физические принципы. Потому что эти принцип сегодня активно используются именно как инструмент. Наступала принципиально другая эра полупроводников, наноматериалов. То, что сделала физика, которая сегодня пришла в биологию, например, в виде секвенирования (NGS, next-generation sequencing, секвенирование геномов нового поколения). Она пришла в виде новых микроскопов, за которые вручают Нобелевские премии, новых принципов изучения живой материи.

С чего началась ваша научная работа?

Начинал я с работы с растениями, с генной инженерии растений. Тогда нашими исследования интересовалась фирма Monsanto, потому что мы были одними из первых в мире, кто хотел получать трансгенные растения. Но это взаимодействие тогда не сложилось. У Monsanto был интерес, а Главмикробиопром, которому мы принадлежали, был полувоенной организацией, поскольку вся промышленная биотехнология и микробиология была «технологией двойного назначения». В мирное время производили различные аминокислоты и добавки, но в течение 24 часов все производство должно было быть перестроено на производство какой-нибудь чумы, сибирской язвы, чтобы всем этим залить весь мир. Но это были давние времена.

Потом собственно пришли времена другие, и пришлось заниматься различными вещами. От растений я тогда перешел, скажем так, на более высокий уровень, если смотреть по древу эволюционного развития: занялся насекомыми (изучал определенные вещи на мушке дрозофиле). Потом, постепенно эволюционируя в своей работе, я дорос до занятий онкологией, изучения проблемы рака и противоопухолевой иммунотерапии. Этими вещами я успешно занимался начиная года с 1995. В результате мы стали, в частности, работать совместно с онкологическим центром на Каширке. Работали, кстати, по программе правительства Москвы, она финансировалась Юрием Михайловичем Лужковым. И финансировалась она на протяжении длительного времени. Последние финансы мы, кажется, получили в 2011 или 2012 году. А началась она ориентировочно в 1995 году.

В эту программу входило очень много организаций. Причем организаций не только из Москвы. Работали организации и из Новосибирска. Я имею в виду по биологии. Были еще небиологические направления, там спектр был еще больше. Но объединены были они все, скажем так, московской волей и поддержано все это московскими финансами. И развивалось очень успешно. Очень много было сделано по разным направлениям. А мы разработали несколько типов вакцин. Они, частично прошли, правда, но, тем не менее, прошли клинические испытания – в Санкт-Петербурге проходили, испытания в Москве в нескольких институтах. И, в общем-то, разработали пару противоопухолевых вакцин, которые до сих пор применяются. Но они получаются весьма дорогостоящими, поскольку не входят в список оплачиваемых вещей, то есть далеко не всегда и не всем позволительны.

Но технология была разработана, за что в 2004 году коллективу авторов, в том числе и мне, была присуждена премия Правительства Российской Федерации за разработку новых методов биотерапии рака. Там были ученые и медики из НИИ онкологии им. Петрова из Санкт-Петербурга, из московского Онкологического центра на Каширке, из НИИ им. Герцена, откуда-то еще, уже не помню. Коллектив был человек 10. Было интересно работать, эффективно сочетая и биологические, и другие методы.

На каком этапе вы занялись исследованием поведения стволовых клеток?

Когда я работал как раз по разным направлениям, связанным с онкологией (еще в середине 90-ых), у нас появилась идея, что как мы ни пытаемся уничтожить опухоль, она все время откуда-то возникает. Она откуда-то возникает, она живет внутри организма. Собственно, тогда появились некие параллели с тем, что может существовать опухолевая стволовая клетка, которая и дает начало самой опухоли. Именно устранение опухолевой стволовой клетки может привести к уничтожению опухоли. Ну и это привело к тому, что стали интересоваться вообще стволовыми клетками и переключаться на  стволовых клеток человека. Причем не тех стволовых клеток, которые все изучают, стволовых клеток взрослого человека, которые сами по себе интересны, но они имеют меньшие возможностей, а на так называемые эмбриональные стволовые клетки человека, которые обладают неограниченными возможностями, что на научном языке называется плюрипотентностью. После того как в 2006 году появилась первая публикация японца Синъя Яманаки по репрограммированию взрослого организма до плюрипотентного состояния, мы, чуть позже,  занялись репрограммированием клеток и получением индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Синъя Яманака как автор этого направления в 2012 году получил за это Нобелевскую премию.

Это интересные вещи, которые сегодня говорят о том, что биология несколько меняет основы. Появилась гипотеза, что на самом деле, наверное, не существует определенных клеточных типов. Раньше считалось, что есть клеточные типы, и они зафиксированы. Оказывается, что, скорее всего, это клеточные состояния, и даже во взрослом организме клетка может быть переведена из одного состояния в другое. И собственно опухолевая трансформация – это одно из ярких проявлений этого процесса, когда он проходит естественно. Другое дело, что он проходит именно естественно, слабо контролируем, поэтому получаются опухолевые клетки. Если же он проходит под контролем, то клетка может перейти в другое состояние в контролируемых условиях и стать плюрипотентной клеткой, нервной клеткой, клеткой кишечника. Сейчас в этом направлении ведется множество исследований, которые продемонстрировали это изменение состояния взрослой клетки, когда клетка кожи может стать, например, клеткой сердца.

В последние годы я работаю в области изучения и применения технологии репрограммирования, изучая с помощью этой технологии различные заболевания человека – в основном те, которые сегодня неизлечимы. А также используя эти технологии и для изучения фундаментальных основ функционирования клетки, то есть приобретения клеткой той или иной специализации, сохранения этой клеткой специализации и возможностей изменения специализации – чтобы понимать, почему клетка приобретает специализацию, по каким законам. Понимая эти законы, каким-то образом проектируя их, можно менять судьбу клетки, делать из одной клетки клетку дугой специализации, что нужно будет в практических целях в дальнейшем. Вот примерно такова идеология развития научных исследований.

Каким образом строится взаимодействие фундаментальной науки и коммерции?

По пути, конечно, возникали какие-то практические вещи. Как я уже сказал, это и противоопухолевая вакцина, которую мы внедрили и за которую получили премию правительства. Поскольку противоопухолевая вакцина подразумевала использование клеток и генов, с помощью которых мы эти клетки изменяем, то фактически мы были первыми, кто применил в клинических испытаниях так называемую генную терапию в России. Благодаря изучению проблем генной терапии и исследованию генной терапии на моделях впоследствии в лаборатории было выделено особое направление: как с помощью генов стимулировать в организме образование сосудов. Есть целая группа генов, которая участвует в формировании кровеносных сосудов.

Это достаточно интересная вещь. В принципе, во взрослом организме кровеносные сосуды в норме не формируются. Только при каких-то повреждениях, а так человек развился – и все. Но иногда для терапевтических целей необходимо, чтобы происходило формирование кровеносных сосудов. Например, ишемические состояния, когда кровеносные сосуды погибают. Вслед за кровеносными сосудами погибают и ткани, которые лишены питания (как нужных веществ, так и кислорода) и отвода продуктов жизнедеятельности.

Идея была такова: что если, доставив в эти типы тканей дополнительные порции генов, которые контролируют рост сосудов, мы можем стимулировать рост кровеносных сосудов и тем самым восстановить кровоснабжение? Пилотные эксперименты были проведены с Бакулевским институтом, это начало 2000-х. Но, к сожалению, тогда удалось провести только пилотные исследования, препарат довести до конечной стадии не удалось. Только через большой промежуток времени совместно с коммерческой компанией, Институтом стволовых клеток человека, мы завершили клинические испытания геннотерапевтического препарата, который получил название «Неоваскулген». И с 2012 года «Неоваскулген» получил регистрационное удостоверение в России и собственно имеется теперь в продаже. Также он был недавно зарегистрирован на Украине и проходит регистрацию в США.

Это третий в мире геннотерапевтический препарат. До этого еще два препарата было выпущено в Китае пару лет назад. «Неоваскулген» – первый в своем классе, то есть направленный на лечение ишемии нижних конечностей. Поэтому это, конечно, достаточно уникальная, оригинальная разработка была. Пытаемся по мере возможности свои исследования перевести в такую практическую плоскость. Моя роль в коммерциализации совершенно не велика, я не хочу этим заниматься. Это не мое дело. Ученые должны заниматься наукой. Как только они начинают заниматься коммерцией, они становятся коммерсантами. Это уже не ученые. Тогда надо их из организации убирать. Вообще наука, как вы сами понимаете, финансируется только государством. Потому что только государство может себе позволить такие длительные вклады. Никакая коммерческая фирма, никакие коммерческие структуры не заинтересованы в финансировании науки. Они заинтересованы в финансировании коммерческого продукта. Это уже совсем не то.

Вы как-нибудь выделяете для себя московскую научную среду или вы в принципе не воспринимаете науку географически?

Результаты научной работы, конечно, не воспринимается в каком-то географическом контексте. Но организация не может не восприниматься без отрыва от какой-то структуры, инфраструктуры. От какой-то базы. Без организации никогда не будет результата. Вот сегодня нет никакой организации науки, поэтому не может быть никакого результата. Собственно, как в государстве: государство в 1990-х годах исчезло, все превратилось в хаос, тогда в хаос превратилась и наука, которая как вы знаете, физически  и материально покинула Россию и перенеслась в другие страны. Потому что там она была организована. Там было понятно, что делать для того, чтобы заниматься этим бизнесом. Заниматься наукой – это ведь заниматься бизнесом. Бизнес – это дело. Это не торговля пирожками на улице, хотя это тоже большое дело, но все-таки наука тоже бизнес.

Другое дело, что покупателей на сегодняшнюю научную продукцию может даже и не быть. И чаще всего сегодня его не бывает. Покупка научного продукта отодвинута. То есть это должны быть длинные инвестиции в научное производство. Это и есть организация научного процесса. Вот, честно говоря, Юрий Михайлович Лужков очень хорошо понимал это. Наряду с тем, что он всегда требовал в конце перевод научного результата в некую практичную плоскость, он совершенно четко понимал, что не может быть никакого практического результата, если в науку не пришли длительные инвестиции. Ведь что такое практический результат? На самом деле, в результате научного процесса, научного исследования, мы обнаруживаем какие-то законы природы, то, как устроена эта природа, по какому принципу функционирует. Открываем какой-то маленький винтик мироздания. А что такое практическое использование? Практическое использование этого винтика – это когда инженер на основе этого винтика должен создать целую машину. Создать то, чего в природе не существует. Вот это практическое использование. Это инженерное дело. Это совершенно другая категория людей.

Инженерная часть за последние 20 лет была полностью уничтожена. Поэтому, даже если будут какие-то научные разработки, они еще долго не смогут быть в России востребованы, потому что некому работать с результатами научной деятельности. Нет категории людей, которых можно назвать инженерами. Так вот, программа Юрия Михайловича, которая велась в Москве, была очень хорошо сбалансирована. Было некое организующее начало. Это раз. Понятно, организующее начало должно покоиться на каком-то фундаменте, который создает материальную основу. Это тоже было. Ясно было, что в конце должен быть практический результат, но это не должно быть шапкозакидательство. То есть мы не должны быстренько до нового года, с сегодняшнего дня начиная, открыть пяток новых законов природы и сделать 5 видов электрических чайников на основе этих законов природы. То есть было четкое и ясное понимание, что это инвестиции, которые будут приносить свои плоды, но не в этом году.

Вот случай с коммерциализацией геннотерапевтического препарата в последующем – это хороший пример. Идея об этом геннотерапевтическом препарате, «Неоваскулгене», зародилась в конце 90-х годов. Были проведены какие-то первые исследования, изучения. Программа уже закончилась, когда этот препарат оказался коммерциализован совсем другими людьми, теми, у которых хватило времени и денег для того, чтобы осуществить коммерциализацию. Зарождение было в одной инфраструктурной среде, а коммерциализация произошла в другой. Тут нет ничего такого удивительного, поскольку каждая инфраструктурная среда должна обеспечивать выращивание своего продукта, условно назовем, продукта для своего определенного уровня. В московской программе достаточно большое количество людей работало. Из Новосибирска, из Санкт-Петербурга, из Москвы, конечно. Только в биологическом разделе программы, где я на протяжении последних нескольких лет являлся соруководителем, было порядка двух десятков организаций.

То есть вся эта работа велась под эгидой лужковской программы.

Да, совершенно верно. Под эгидой, под идеологией. Программа была посвящена онкологии. Конечно же, когда ставятся большие задачи, возможны только комплексные подходы к решению. Соответственно, привлекались в программу те люди, участие которых было необходимо, которые являлись носителями определенного знания, определенных идей и направлений, для того, чтобы реализовать главную идею. Это так же, как атомный или космический проект. Человек, который был нужен для выполнения этого проекта, становился частичкой этого проекта.

Поэтому популярная сейчас идея, будто нужно отталкиваться от импакт-факторов и журналов, чтобы успешно выйти на какие-то передовые позиции, – это полная чушь. Люди сошли с ума: теперь должны быть только импакт-факторы и индексы цитирования. Да никому не нужны эти индексы цитирования. Абсолютно бессмысленная и ненужная вещь. Потому что, в конце концов, ведь все мы знаем, что должны полететь в космос, сделать атомную бомбу, запустить электростанцию. Должны быть совершенно другие вещи на выходе. А импакт-факторы и цитирование – это некая виртуальная оценка. Если человек очень богат, то его можно так оценивать. Если не очень богат, то нужно исходить из проектного финансирования, ставить хорошие задачи, интересные, крупные задачи практического плана и пытаться их решить. Потому что тогда, если поставлена хорошая практическая цель, которая еще не решена в мире (а не у нас в Урюпинске, или на улице Губкина, где я сижу), то будут очень высокие достижения в науке, без которой новые технологии, решение принципиальных задач не могут быть достигнуты. И после этого уже будут какие-то цитирования и импакт-факторы. Которые на самом деле все равно не очень нужны. Вот возьмите Питера Хиггса, у него публикации практически без цитирования, в конце 60х годов предложил идею своего бозона, в 2012 г бозон Хиггса был подтвержден экспериментально, а в 2013 г. П. Хиггс был удостоен Нобелевской премии. А для доказательства существования этого бозона объединились ученые многих стран, их правительства выделили деньги на строительство большого адронного коллайдера, вот пример такого проекта.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
28.11.2014