Рецепты из лаборатории

Университет транслирует здоровье

Аркадий Соснов, «Поиск» № 21-2017

И двух лет не прошло, как мы с профессором Санкт-Петербургского государственного университета Раулем Гайнетдиновым обсуждали ход его исследований одного малоизвестного семейства следовых аминов – потенциальных лекарственных мишеней для лечения заболеваний мозга («Рецепторы успеха», «Поиск» №29-30, 2015). Тогда я поймал себя на мысли, что послужной список собеседника – адъюнкт-профессор Университета Дьюка (США), где он проработал 12 лет рядом с нобелевским лауреатом Бобом Лефковицем, руководитель лаборатории в отделении нейронаук Итальянского института технологий, профессор Сколтеха – яркий пример того, как грантовая система финансирования помогает развивать российскую науку и вовлекать в нее по-настоящему талантливых творцов.

Собственно, и в СПбГУ Гайнетдинов оказался благодаря выигранному им университетскому гранту на создание Лаборатории нейробиологии и молекулярной фармакологии. На эти средства он смог пригласить нескольких сотрудников и приобрести расходные материалы. Организованное в лаборатории исследование рецепторов, которые находятся в структурах мозга и контролируют определенные физиологические функции, было поддержано грантом Российского научного фонда, что позволило существенно расширить фронт работ, наладить деловые контакты с университетскими учеными и закупить оборудование. 

Очень кстати сподвижница Рауля по изучению биогенных аминов Татьяна Сотникова получила грант РНФ по поддержке отдельных научных групп летом 2014 года – часть его средств также была направлена на оснащение лаборатории. Но этот, в общем, локальный успех обрел совершенно иное звучание, когда в декабре 2014 года СПбГУ выиграл конкурс на получение институциональных грантов по приоритетному для РНФ направлению «Реализация комплексных научных программ организаций», представив программу развития трансляционной биомедицины под руководством ректора университета Николая Кропачева. 

Комментарий ректора СПбГУ профессора Николая Кропачева:
Программой развития Санкт-Петербургского государственного университета предусмотрено шесть приоритетных направлений – нанотехнологии и материаловедение, биомедицина и здоровье человека, информационные системы и технологии, экология и рациональное природопользование, социальные исследования и технологии, управленческие кадры и технологии. Все они междисциплинарны, имеют глубокие корни в истории университетской науки, обеспечены прекрасными исследовательскими кадрами.
При этом биомедицина – одно из самых активно развивающихся в мире научных направлений. Крайне актуальной мы сочли трансляционную составляющую проекта, то есть возможность переводить результаты научных разработок в медицинскую практику. Во многом это и послужило причиной участия в конкурсе РНФ именно с этой темой. 

Трансляционная медицина – тренд XXI века, хотя отражение ее принципов можно усмотреть даже в знаменитой клятве Гиппократа. В современном прочтении это область знаний, ориентированная на ускоренную передачу результатов фундаментальных исследований в сферу общественного здоровья, преодоление междисциплинарных барьеров на пути внедрения новых технологий, инструментов анализа данных, лекарственных препаратов в клиническую практику. Характерно, что она объединяет разнообразные медицинские дисциплины с немедицинскими – экономика, юриспруденция и даже лингвистика могут пригодиться, скажем, при расшифровке рецептов древних китайских целителей.

Для трансляционной биомедицины эта конвергенция выражена еще ярче ввиду бурного развития и взаимопроникновения наук о живом (биохимия, биоинформатика, нейробиология, психофизиология, медицинская генетика...). Еще одна ее ключевая черта – моделирование патологий на лабораторных животных с целью выявления молекулярных механизмов болезней и поиска новых средств лечения человека. Тот же Рауль Гайнетдинов использует своих любимых трансгенных мышек в качестве моделей для изучения таких заболеваний, как шизофрения, депрессия, болезнь Паркинсона, синдром дефицита внимания и гиперактивности у детей, что открывает принципиально новые фармакологические подходы к их лечению. Не случайно особое место в проекте занимает тотальное обновление университетского вивария.

Комментарий ректора:
Безусловно, наибольший вклад в развитие биомедицины вносят биологи, медики, специалисты в области стоматологии и медицинских технологий. Но смежные проблемы решают и химики, и социологи, и психологи, и географы, и экологи, и юристы, и другие ученые СПбГУ. Собранная ими информация не только становится достоянием научного сообщества, но и (что крайне важно!) включается в программы учебных дисциплин.

Рауль Гайнетдинов, изнутри знакомый с организацией американской науки, рассказывает, что Национальный центр развития трансляционных наук впервые был создан в США в 2011 году. В последующие годы возникло несколько десятков финансируемых им локальных институтов трансляционных исследований, прежде всего при крупных университетах. Нацеленность на практический выход, на передачу инновационной технологии или лекарства в клинику столь велика, что получить грант на изучение белков и других высокомолекулярных соединений, как правило, можно лишь при условии, что будет раскрыта их роль в развитии заболевания или как мишени для лекарственных средств. Свое­образным слоганом этих исследований стало сокращение дистанции from bench to bed – от лабораторного стола до больничной койки.

Особенность Санкт-Петербургского госуниверситета – наличие сильных биомедицинских лабораторий разного профиля и подчинения. Объединивший их институт выступил в роли интегратора нескольких научно-образовательных подразделений как воплощение междисциплинарности. Отныне каждая из вошедших в его состав лабораторий сфокусирована на трансляции научного контента в медицинскую практику. Отвечают за это их руководители – специалисты высокого международного класса. Все они, как и Гайнетдинов, не один год работали (а кто-то продолжает параллельно работать) на Западе, в университете получили грантовую поддержку. Уровень их научной квалификации объективно отражает индекс Хирша: от 16 до 64!

В лаборатории Павла Певзнера «Центр aлгоритмической биотехнологии» занимаются биоинформатикой, создают едва ли не лучшие в мире программы для сборки фрагментов геномов после секвенирования. Заведующий Лабораторией геномных и протеомных исследований Юрий Чернов с коллегами изучает биохимические процессы, лежащие в основе болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний, ищет новые способы их лечения.

Кроме того, Чернов в рамках гранта РНФ руководит направлением «Создание и использование биобанка для комплексного биомедицинского исследования основ здоровья и долголетия человека». А университетский биобанк, основанный еще до создания института, – не имеющий аналогов по оснащению в России ресурсный центр с автоматизированными надежными и безопасными крио­хранилищами вместимостью до 200 тысяч образцов, уникальным геномным секвенатором, станцией для подготовки проб и выделения ДНК – как раз и обеспечивает трансляционные подходы к биомедицине. Естественно, что институт работает с ним в тесном контакте.

Причем не только группа Чернова, но и лаборатория самого Гайнетдинова, которая, как уже было сказано, изучает трансгенные модели заболеваний мозга. Ее сотрудники в кооперации с врачами-психиатрами собирают и хранят в биобанке пробы крови больных шизофренией для последующего генетического анализа. Там же будут храниться биоматериалы пациентов с депрессией, биполярными расстройствами, наркоманиями и другими психиатрическими заболеваниями.

Четвертую лабораторию – биологического тестирования современных систем доставки лекарств – возглавляет доктор химических наук Татьяна Тенникова. Здесь проверяют фармакологические формы на совместимость с организмом in vitro, пользуясь возможностями Ресурсного центра клеточных технологий. Эксперименты на животных (in vivo) проводят и в университетских коллективах, и партнеры университета в НИИ экспериментальной медицины РАН, в Первом Санкт-Петербургском государственном медицинском университете им. И.П.Павлова. 

Тонкими молекулярно-биологическими методами решается и другая задача – обеспечить адресность доставки препарата к пораженному органу или ткани и контролируемый распад нанокапсулы. В частности, создана умная биодеградируемая наноконструкция для доставки противотуберкулезного препарата новейшего поколения перхлозон. По словам Татьяны Борисовны, организация института позволила упрочить связи коллектива лаборатории с биобанком при разработке современных биочипов – диагностических тестов для анализа генных мутаций, сопровождающих, например, патологии беременных.

Заведующий лабораторией химической фармакологии Михаил Красавин пришел в университет из фарминдустрии, с которой по-прежнему связан. Основной интерес его группы – создание новых химических агентов для регуляции функций живой клетки и целых клеточных систем на базе так называемых «малых молекул». Широта потенциального терапевтического применения этих биологически активных (в основном, гетероциклических) соединений с небольшим молекулярным весом впечатляет: инфекционные заболевания, глаукома, онкология. Есть уже и практические результаты: вместе с зарубежными исследователями Красавин нашел альтернативу фасиглифаму – японскому препарату, который считался наиболее эффективным при лечении диабета II типа, однако оказался опасным ввиду выявленной печеночной токсичности.

Лаборатория Михаила Красавина была недостающим звеном в структуре института, и Рауль Гайнетдинов очень рад тому, что удалось вовлечь в свой коллектив столь искушенного химика-фармаколога:

– Наши исследования на животных доказали, что рецепторы следовых аминов могут служить мишенями для лекарственного воздействия при некоторых заболеваниях. А Красавин нашел несколько веществ, которыми можно мишени «обстреливать». Мы эти вещества протестировали, подтвердили их свойства и сейчас патентуем. Надеюсь, что в результате получим принципиально новые лекарственные средства. Это типичный трансляционный путь from bench to bed.

Даже из беглого перечня функций институтских лабораторий видно, как работает трансляционная биомедицина. Сбор и хранение биологических образцов пациента в биобанке – их протеомный, геномный, биохимический анализ – моделирование патологических процессов, в том числе на лабораторных животных, – выявление мишеней для терапевтического воздействия – разработка лекарственных средств и способов их нанодоставки к очагам заболевания – совместная апробация методик и препаратов с клиницистами. Схема начинается с пациента и пациентом заканчивается.

Понятно, что всех направлений трансляционной медицины силами пяти лабораторий не охватить. Для этого и ученых должно быть не 40, а раз в 20 больше, и финансов соответственно... А охватить хочется. Поэтому Рауль Гайнетдинов предложил привлечь в университет еще три группы исследователей, на правах ассоциированных. 

Возглавивший Лабораторию биологической психиатрии Алан Калуев занимается моделированием болезней центральной нервной системы и быстрым скринингом новых нейроактивных препаратов, только не на лабораторных мышах, а на более экономичной модели – аквариумных рыбках данио рерио (для справки: стоимость одной мышки – 25 долларов, одной рыбки – 50 центов). И, разумеется, экономически важно, что у Калуева еще есть пара грантов от других научных фондов. 

Олег Шупляков, профессор Каролинского института в Швеции, изучает молекулярные механизмы нейродегенерации при паркинсонизме. Он тоже пришел в институт не как бедный родственник, а с грантом РНФ. Самый молодой из заведующих лабораториями 37-летний Павел Мусиенко моделирует на крысах новые методы восстановления функций спинного мозга с помощью нейропротезов. По своему резюме вполне вписывается в коллективный портрет институтских завлабов: долгое время работал в Швейцарии, публикуется в изданиях Science и Nature. Оборудование для его лаборатории закупается на средства университета. Более того, ему предоставлен грант молодого профессора СПбГУ – а это зарплата плюс возможность нанять двух сотрудников.

Неотъемлемой частью программы развития трансляционной биомедицины в СПбГУ стало создание на средства гранта РНФ вивария, отвечающего строгим международным требованиям: чистые комнаты, клетки с индивидуальной вентиляцией, стерильные операционные...

– Университет планировал закупить небольшой блочный американский виварий для содержания трансгенных животных, – начал Рауль Гайнетдинов экскурсию для «Поиска» по еще одетому в леса компактному зданию. – Но, благодаря импортозамещению, мы сумели приобрести современный виварий на основе отечественного блока, с американской технической начинкой. И деньги остались даже на переоснащение старого вивария. А наружные отделочные работы университет проводит за счет внебюджетных средств. 

Виварий уже функционирует, обитающие в нем мышки шести трансгенных пород честно служат науке. Он расположен во дворе ансамбля Двенадцати коллегий, неподалеку от памятника Подопытной кошке, заслуженной участнице многих экспериментов со времен академика И.Павлова. Гайнетдинов, который души не чает в своих трансгенных подопечных, мечтает поставить перед виварием памятник Мышке.

Отдельного здания у института пока нет – часть лабораторий расположена в Петергофе, другая на Васильевском острове, для третьей ремонтируются помещения, но Рауль Гайнетдинов уверен: научный коллектив объединяют не стены, а идеи, которые рождаются в обсуждениях публикаций и докладов на регулярных семинарах, в том числе ежегодных выездных. Институт в Санкт-Петербургском госуниверситете формируется по принципу бостонского Broad Institute – знаменитого междисциплинарного биомедицинского центра, имеющего мощных партнеров в лице Массачусетского технологического института, Гарварда и пяти исследовательских госпиталей в Бостоне. У центра лишь 11 собственных лабораторий, зато 195 ассоциированных и около 1000 сотрудников. Broad Institute был основан в 2004 году на пожертвование филантропов Эли и Эдит Броуд в размере 100 миллионов долларов и ныне увеличил свой бюджет до 280 миллионов долларов в год, из них 55% – государственные гранты.

– Направления исследований у нас схожи – геномика, биоинформатика, биомедицина. Мы создаем такую же исследовательскую сеть, как они, их технологические платформы сопоставимы с ресурсными центрами нашего университета. Мы начали с гранта в 750 миллионов рублей, то есть около 12 миллионов долларов, что в восемь раз меньше, чем стартовые вложения в Broad Institute. Но поскольку сегодня это самый мощный институт биомедицинского профиля в мире, то быть 1/8 частью гиганта – уже хорошо! – рассуждает Гайнетдинов.

– Все-таки по числу партнеров вы им пока заметно уступаете...

– Для содержания серьезных лабораторий, в рамках которых исследователи напрямую взаимодействовали бы с клиницистами, нужны дополнительные источники финансирования. В том числе бюджетные, – констатирует собеседник. – С другой стороны, как фармаколог я знаю, что от рождения до клинического применения лекарства проходит лет десять. Так что создание нашего института расцениваю как первый шаг, за которым логично последуют оптимизация действующих и появление новых структур, нацеленных на трансляцию биомедицинских исследований в практику.

Между тем в Санкт-Петербурге создан научно-образовательный кластер «Трансляционная медицина» на базе Северо-Западного федерального медицинского исследовательского центра им. В.А.Алмазова вкупе с ведущими вузами города, занимающимися разработкой препаратов и медицинского оборудования. Как ни странно, ни его участником, ни партнером Санкт-Петербургский госуниверситет со своим, на полгода ранее кластера созданным, биомедицинским институтом не числится. Неужели внутри трансляционной медицины вырастают свои межведомственные барьеры?.. 

Комментарий ректора:
Формирование кластера и нашего института трансляционной биомедицины шло фактически параллельно. Задачи перед этими структурами также стоят сходные. Учитывая это, мы готовы к сотрудничеству и открыты для предложений о разработке совместных проектов в области трансляционных исследований от всех заинтересованных сторон

Идеальный комплекс, позволяющий быстро передавать знания от науки к практике, подсмотрел доктор биологических наук Михаил Мошкин из Института цитологии и генетики СО РАН в японском Университете Тохоку в городе Сендай. Там на факультете стоматологии клиника соединена переходом с лабораторным корпусом. В одном крыле лечат людей, в другом проводят исследования, например, на мышах изучают болезненные ощущения в жевательной мускулатуре, ищут новые средства диагностики или создают новые материалы для протезирования. При этом магистры и аспиранты работают и в лабораториях, и в клинике.

Образовательная деятельность в области трансляционной биомедицины в университете ведется как в формате лекций и семинаров для студентов, так и по линии от научного руководителя – к аспиранту. У профессора Гайнетдинова, к примеру, их пятеро. Вместе с тем, выстраивая структуру института, в университете занимаются и строительством другого рода – формированием междисциплинарных образовательных программ, охватывающих юридические, экономические, психологические, этические аспекты современной биомедицины.

Комментарий ректора:
Бесспорным конкурентным преимуществом СПбГУ как классического университета является возможность взаимодействия специалистов самых разных областей знаний. Так, в биомедицине есть ряд проблем, решение которых требует совершенствования действующей правовой базы. Например, для реализации еще одного масштабного университетского проекта «Российские геномы» потребовалось разработать форму согласия доноров биологических материалов на их участие в исследованиях. Этот документ разъясняет участникам проекта суть проводимых исследований, права и обязанности доноров и ответственность исследователей. При его разработке были учтены требования международного права, Конституции РФ, федеральных законов о персональных данных, об охране здоровья граждан и др., а также существующие этические нормы в этой области.

Это лишь один из примеров – поле для сотрудничества биомедиков и юристов достаточно широкое. Можно вспомнить созданную в 1999 году на базе СПбГУ Ассоциацию медицинского права Санкт-Петербурга, которая с 2011 года является членом Всемирной ассоциации медицинского права. Кроме того, с 2002 года университет ежегодно проводит конференцию «Медицина и право в XXI веке», ставшую авторитетной площадкой для обсуждения наиболее сложных вопросов медицинского права и биоэтики. Наконец, в СПбГУ открыта и успешно реализуется первая в России магистерская программа по медицинскому праву.

Финальная часть нашего разговора с Гайнетдиновым состоялась в его небольшом кабинете в историческом здании Двенадцати коллегий. Я напомнил, что, согласно условиям РНФ, по окончании срока действия гранта к 2019 году в университете должны сложиться пять биомедицинских лабораторий мирового уровня, и спросил, каковы шансы этого уровня достигнуть. На этот судьбоносный вопрос директор института ответил, строго опираясь на цифры:

– За два прошедших года мы опубликовали 162 статьи с общим импакт-фактором 741. Большинство групп отметились публикациями в том или ином издании Science и Nature. Если считать, что импакт-фактор, например, Science 35, то это примерно 20 публикаций высочайшего уровня. То есть по количеству и качеству публикаций мы уже сегодня в несколько раз превосходим все требования. Понятно, что какие-то работы проводятся в сотрудничестве с лабораториями на Западе. Но главное, что лаборатории мирового уровня реально действуют у нас в университете, расширяют диапазон исследований и партнерские связи.

После этого, исходя из своего профессионального опыта, он посчитал нужным отметить главное, по его мнению, достоинство грантов Российского научного фонда:

– Они обеспечивают возможность полноценной научной деятельности в России. Получение большого гранта от РНФ завершило оснащение моей лаборатории по лучшим международным стандартам. Без Санкт-Петербургского госуниверситета и РНФ мое возвращение на родину и превращение из «гастролера» в полноценного российского ученого было бы невозможно. Что касается коллег по институту, которые продолжают работать на два, а то и три «научных дома», надеюсь, что, если дела у нас и дальше будут ладиться, некоторые из них последуют моему примеру.

Комментарий ректора:
Как будет развиваться деятельность Института трансляционной биомедицины по истечении срока действия гранта? Уверен, что так же успешно, как сегодня. Грантовое финансирование дало нам возможность создать базу – кадровую, инфраструктурную, закупить необходимое оборудование. На этой базе развернуты исследования, уже первые результаты которых позволяют сотрудникам и коллективам подавать весомые заявки на конкурсы научных фондов, выигрывать гранты и тем самым подтверждать свою жизнеспособность. Вообще, университет при создании новых научных подразделений – неважно, за счет гранта РНФ, мегагрантов Минобрнауки или собственных конкурсов финансирования – всегда ставит перед ними ключевую задачу, которая состоит в обеспечении самофинансирования и устойчивого развития. А это возможно только при получении научных результатов мирового уровня.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
 29.05.2017