Со Светланой мы познакомились на Марше за науку в Киеве. Ученый приехала в Украину на пару недель, из Англии, где возглавляет лабораторию микроРНК при отделе регенерации и медицины Манчестерского университета.
Когда-то Светлану Куренную интересовали растения, а затем она увлеклась выращиванием человеческих клеток. Степень доктора философии ученый получала в Техасском университете, потом работала постдоком в Федеральной высшей технической школе Цюриха, в прошлом году создала с нуля лабораторию в Манчестере, где проводит исследования механизмов регенерации клеток.
Когда встречаемся через несколько дней после марша, Светлана начинает разговор с Форума украинской научной диаспоры, который прошел в прошлом году в Киеве. Украинские ученые из Германии, Швейцарии, США и т.п. подготовили детальное резюме события с рекомендациями для правительственных чиновников, что надо делать для реального развития науки в стране, в частности как превратить отток мозгов в ресурс для увеличения интеллектуального потенциала. Светлану Куренную интересует эта тема, потому что, как и многие другие украинские ученые за рубежом, она стремится сотрудничать с лабораториями в родной стране. Мы говорили о том, как отличается развитие науки в Украине и на западе, о ее собственных исследованиях и о том, как создать исследовательскую лабораторию с нуля.
КАК РАБОТАЕТ СФЕРА НАУКИ В УКРАИНЕ И ЗА ГРАНИЦЕЙ
«Диаспора может помочь Украине с научной экспертизой»
— Сейчас самая большая проблема Украины в том, что те, кто распределяют средства на науку, не являются учеными. За рубежом деньги на науку распределяют ученые, а не политики. И идея Форума украинской научной диаспоры в том, чтобы диаспора помогала с этим нашим чиновникам. Конечно, они сразу не согласятся на это, но думаю, впоследствии появится понимание того, что ученые в Украине и за ее пределами должны работать совместно. Тогда будет независимая экспертная оценка, ведь научная диаспора не заинтересована в нечестных решениях. Мы заинтересованы в том, чтобы развивать лаборатории в Украине, и тогда нам будет с кем сотрудничать.
КАК РАСПРЕДЕЛЯЮТ СРЕДСТВА НА НАУКУ ЗА РУБЕЖОМ
— Когда за рубежом распределяются средства на науку, проблемы отмывания денег не существует. Зато определенные направления перетягивают больше средств на себя, потому что считается, что они более важны и перспективны. Происходит соревнование идей, причем достаточно жесткое. Например, в молекулярной биологии кто-то будет утверждать, что важно изучать раковые клетки, а кто-то будет предлагать — давайте сначала выучим, что происходит в нормальных клетках, а затем перейдем к раковым. И распределение средств — merit based, то есть происходит по таланту, по профессиональности. Деньги дадут той лабе, которая больше соответствует определенной области исследований.
Конечно, то, какой процент бюджета пойдет на науку в целом, определяет руководство страны. За распределение средств между учеными отвечает орган, в составе которого в основном ученые. В Англии среди таких — Национальная служба здоровья, NHS, в Штатах — Национальный институт здравоохранения, NIH. Там работают эксперты-медики, ученые, экономисты, финансисты, и они определяют, какой процент расходов на науку пойдет к физикам, какой — к биологам и т.п. Лаборатория должна подавать заявку, свой проект, комиссия рассматривает ее и принимает решение. Анализируется, какие результаты лаборатория уже имеет в этой области, какие публикации делала, что может сделать еще, и на этом основании выделяют грант.
СПЕЦИФИКА БРИТАНИИ
— У Британии есть несколько источников финансирования науки: бюджетный, частный и поддержка бизнеса. Среднее мое ощущение по Англии такое, что средств на науку выделяется много. Ведь каждый университет, даже в небольшом городе, имеет свой опытный центр. Он может состоять из пяти-шести лаб, но они работают над чем-то очень актуальным. Это важно, потому что вместе они составляют, пусть и из небольших кусочков, мозаику исследований на передовом уровне. И такие большие центры, как в Лондоне или Кембридже, проводят исследования на уровне первых в мире открытий.
ПРОБЛЕМЫ УКРАИНСКИХ ЛАБОРАТОРИЙ
— В Украине сегодня есть только очень маленькие «кирпичики»-исследования, и они рассеяны. Они действительно классные, но не включены в единую систему и не помогают друг другу глобально. Однако поскольку идеи в них очень хорошие, даже небольшой эксперимент дает замечательный результат. Если бы они работали в единой системе и надстраивали большие «кирпичики», мы бы смогли вырастить небольшой, но передовой центр.
Важно делать принципиально новое открытие. Такое открытие, даже небольшое, сразу притягивает инвесторов, стартапы. Пример из биологии — открытие системы CRISPR (эта методика позволяет проводить высоковыборочное редактирование генов. — Авт.). Принципиальное открытие было сделано в фундаментальной области. Оно не сразу стало актуальным для большинства лабораторий, потому что было сделано на бактериях. Но как только оно появилось, и Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье в Калифорнии поняли, что это можно перевести на клетки млекопитающих — все, это выросло во всемирное движение.
В Украине есть принципиально новые открытия, но они не перерастают ни во что другое, потому что нет комплексного ответа на них. Из последних — из биологии — исследования в Институте физиологии имени Богомольца НАН Украины, в лаборатории, где работает Бижан Шаропов. Вместе с Ксенией Гулак и под руководством Ярослава Шубы, авторы выяснили связь между ионными каналами мозга и осложнениями мочевого пузыря при диабете. Методы, разработанные лабораторией, теоретически можно будет использовать для изучения связей между нейронами и помогать людям, которые страдают болезнью Альцгеймера или деменцией.
Но, опять-таки, в Украине делаются одиночные открытия. И, во-первых, о них немногие знают из ученых за рубежом — потому что до безвиза особенно не было возможности ездить на конференции и рассказывать об этом. Во-вторых, чтобы кто-то подхватил идею и сделал практические исследования, нужна привязка к больницам. А у нас здесь лакуна, Минздрав работает с больницами и лабораториями при больницах, а МОН работает с научными лабораториями, и между ними нет связи.
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Идея исследований в Цюрихе
— В Швейцарии я работала после защиты докторской, постдоком. Ты берешь методы собственных исследований из работы на PHD и пытаешься развивать свою идею на основе лаборатории, которая уже работает.
В швейцарском политехе имели нужных мне трансгенных животных, и моя задача заключалась в том, чтобы я научилась снимать у них прослойку эпидермиса: фактически, я разделяла его на отдельные клетки и смотрела, где именно белок, который будет регулировать исследуемую функцию ДНК, садится на нее. А выделять ДНК вместе с белками я научилась во время своей PHD в Штатах.
Такое исследование может помочь людям с определенными проблемами кожи. Эти болезни не считаются угрожающими жизни, часто проходят мимо внимания врачей, но приносят постоянный сильный дискомфорт.
Исследование в Цюрихе на практике
— Исследование, которое мы проводили на лабораторных животных, касалось утолщения эпидермиса. Мы сделали специфическую мутацию в генотипе лабораторной мышки. Объясню контекст: большой белок садится на ДНК и изменяет ее структуру так, что или активируется определенная черта, или, напротив, эти гены защелкиваются, будут дезактивироваться. В любом случае, если этот белок связывается с ДНК, с ней что-то происходит. В данном случае ДНК открывается. Думали, что для кожи это будет классно.
Идея заключалась в том, что если увеличить толщину этого слоя кожи, это будет способствовать заживлению ран или язв, например, у людей с хроническими и генетическими болезнями эпидермиса. Кожа действительно становится толще. Вот, видите, в ультрафиолете синим светится ДНК (Светлана показывает слайды своей презентации. — Авт.), и видно вроде бы улучшение — клеточки выстроились в один ряд, их больше. Но на практике оказалось, в сущности, наоборот. В настоящий момент, восемь лет спустя, понимаю, что это была немного наивная идея, потому что дополнительный слой эпидермиса начал накапливаться и шелушиться хуже, чем в нормальном организме. Таким образом у генетически модифицированной мышки забились волосяные сумки, ухудшился рост и регенерация волос, нарушилась терморегуляция.
Видите, как важны исследования in vivo (на живых организмах. — Авт.)? Теоретически мы можем что-то допустить, попробовать в пробирке, а затем на целом организме видишь не такой эффект.
Исследование в Манчестере
— В настоящий момент я занимаюсь регулированием таких процессов, когда нужно немного изменить регенерацию кожи с помощью специфических белков. Меня интересует, как отрегулировать это на молекулярном уровне, чтобы функция включалась и выключалась, когда нужно. Например, если у человека после пожара утрачено 50% кожи — тогда подойдет хотя бы такое наслоение кожи, как мы сделали у мышей, а затем его нужно остановить, чтобы это не переходило в постоянный признак, фенотип.
Оказалось, что наибольшая регулятивная способность организма проявляется именно на стадии РНК, когда формируются белки. Напомню, что РНК считывается с ДНК и потом формирует белок. И в настоящий момент такое движение в направлении исследований РНК — я просто не успеваю за всем!
В своей лаборатории в Манчестере я хочу изучать и использовать эти механизмы, чтобы регулировать регенерацию тканей вообще, не только кожи. Если знать эти внутриклеточные механизмы, их можно включать и выключать в любых клетках — печени, почек, нервных, потому что на базовом уровне они все очень похожи. Это очень амбициозно, но нужно ставить такие цели, а затем разбивать их на более мелкие проекты — тогда есть шанс чего-то достичь.
Как докопаться до причины Альцгеймера
— Видите, на этих фотографиях — клетки кожи с определенной болезнью. Поменялась форма клеток, и происходит клеточная смерть. Вот клетка умерла, и исследуемый белок в ней там, где быть не должен. Мы можем отдельно выделить эту клетку — а такое уже есть и называется single-cell genomics (для исследования ДНК) и transcriptomics (для РНК) — и посмотреть, что в ее генотипе. В настоящий момент сделать это просто, с помощью секвенирования ДНК. Впрочем, большая вероятность, что там все нормально, потому что ДНК изменяется неохотно, она хорошо защищена как в корне важная информация. Но то, что происходит часто, — изменения в РНК.
Что в Украине еще недоступно и что я хотела бы увидеть здесь в ближайшие десять лет — это то, чтобы мы брали отдельные клетки и выделяли из них РНК, которая является менее стабильной, и потому, по-видимому, именно на ее уровне происходят эти изменения. Тогда мы будем знать последовательность РНК, какие белки присутствуют в этой клетке, и будем видеть, какие негативные изменения произошли в умершей клетке.
Нельзя создать лабораторию без государства, иначе теряешь независимость, а для ученого это — самое важное. Единственный альтернативный источник — меценаты. То есть человек жертвует на науку свои деньги и говорит, что в целом ему безразлично, что будут делать с ними, он делает это для общества. Это есть в культуре Британии и Штатов, а в континентальной Европе почти отсутствует. Думаю, в Украине нужно начинать с модели бюджетного финансирования, но не исключать меценатский компонент. Вкладывать в науку — это вкладывать в лучшее будущее. А чтобы возвращать людей сюда, нужно создавать условия — именно в это нужно вкладывать деньги
Представьте, если это мозг. Подобные изменения происходят в мозге после инсульта, во время болезни Альцгеймера, в частности на молекулярном уровне. И без того, чтобы знать, что именно произошло на этом уровне, мы будем делать симптоматические лекарства, а не те, которые нацелены на первопричину болезни.
В настоящий момент я развиваю только одну модель, которая касается кожи, потому что у меня маленькая лаба. Взяла именно такую модель, потому что это тот опыт, который я вынесла из Цюриха.
Как вылечиться с помощью вируса
— В Штатах я занималась исследованиями, связанными с регенерацией печени. Если сравнивать с исследованиями в Цюрихе, там похожие интересные механизмы. Думаю, это было бы актуально для Украины. Украинцы чаще, чем жители западных стран, имеют внутренние болезни из-за некачественного питания и злоупотребления алкоголем. Также это актуально для людей, которые имеют наследственную слабость к заболеваниям печени. Но мы точно не знаем, это изменения на уровне ДНК, РНК или белков. Если на уровне белков, это можно откорректировать диетой, а если на уровне ДНК или РНК, это нужно корректировать генетически. Такие исследования уже есть. В странах, где это разрешено, вживлюют вирус с откорректированной РНК или ДНК, потому что вирусы постоянно переносят к нашим клеткам свои РНК и ДНК. Если в вирус вживить «правильную» РНК, то потом он сам встроит ее в клетки человека.
Вирусная терапия не везде разрешена, потому что вирус может иметь косвенные действия, собственно, имеет их. Но если брать глобально, думаю, это станет наиболее перспективной терапией, потому что проще перепрограммировать вирус, а не целую ткань или клетку.
«Молекулярный лейкопластырь»
— Другой способ сработает, по-видимому, только на поверхностных тканях. Это уже практикуется в Лондоне, например, с помощью хитозановых структур, которые послойно растворяются в нашем организме. К этим структурам можно прицепить молекулы микроРНК — и это то, что пытаемся сделать мы в Манчестере. Это проходит не всегда удачно, иногда остаются дыры — видите на фото? — и потом этот хитозан мы налагаем на клетки. Вот к кератиноциту, клеткам кожи человека (на 95% это — эпидермис. — Авт.), налипают микроРНК.
Фибробласты (клетки соединительной ткани, играют важную роль в регенерации, именно они образуют келоидные рубцы. — Авт.) тоже могут «брать» к себе РНК, только они переходят не на поверхность, как у кератиноцита, а в ядро.
Мы продолжаем исследование в таком направлении — если хитозан положить на рану человеку, что будет происходить с поверхностью и глубже. Мой интерес — понять, как с помощью микроРНК исправить возможные ошибки РНК клеток поверхности кожи. Но я также должна знать, что будет, если эти клетки попадут внутрь организма.
Когда я ввожу эти молекулы РНК, они комплиментарно связываются с такой же последовательностью внутри клетки. Когда это происходит, они блокируют друг друга. Если знать, какие молекулы заблокировать, а какие — освободить, можно четко «объяснить» клетке — расти ей или нет, становиться нейроцитом или оставаться фибробластом. Это своего рода перепрограммирование клеток, и теперь это самое крутое следствие таких исследований в мире.
«Поймать» РНК
— Вмешаться в РНК проще, чем в ДНК, потому что она ближе к поверхности клетки. Но в то же время это сложнее, потому что копий ДНК в клетках — всего две, а сколько копий РНК, не знает никто — их тысячи, десятки тысяч. Однако если разработать механизм, который будет «ловить» каждую копию РНК, то можно решить этот вопрос. Технически это возможно, только важно знать, какую последовательность РНК перекрывать. Поэтому «системы доставки», как с хитозаном, могут классно сработать, потому что в клетку вводится очень много копий РНК.
По результатам исследований моих коллег, рана на поверхности кожи белой мышки, если использовать хитозановые структуры, заживляется лучше всего. Планирую проводить такие исследования, когда вернусь в Манчестер. Мы только ввели РНК в клетки, еще не пробовали это на мышах. Что касается испытаний на пациентах, нужно договариваться с NHS, искать волонтеров, но это возможно.
Испытание на пациентах
— В Британии испытания на пациентах провести нетрудно, если договориться с клиникой. Преимущество Манчестера в том, что рядом с университетом находится большой медицинский центр, и они постоянно сотрудничают. Я не имею медицинской степени и не могу касаться пациентов. Чтобы проверить результаты своих исследований, я обращаюсь к врачу, заинтересованному в моей работе, — и, как правило, медики хотят это попробовать, потому что попадаются случаи, когда им нечего предложить пациентам.
Конечно, перед этим должен быть вывод, что исследование не навредит человеку. Первая фаза клинических испытаний проходит на животных или волонтерах, которые подписывают согласие, что не имеют претензий к последствиям. Если первая стадия клинических исследований завершается успешно, NHS дает разрешение проводить более масштабные испытания.
В Украине такое тоже проводится, но иностранными компаниями, которые проталкивают свои препараты. Это необходимо отрегулировать в законодательстве, чтобы на нас не испытывали чужие медикаменты. Фармкомпаниям несложно получить разрешение на клинические испытания в стране, которая не имеет четкого законодательства относительно этого. Но фармкомпания — не научное учреждение, она всегда делает это быстрее, чем независимые ученые, и не всегда заинтересована в полном понимании действия препарата. Также в Штатах сталкивалась с тем, что такие компании могут скрывать результаты по побочным эффектам. Как ученый я всегда могу сказать «нет» такому укрывательству, если мое финансирование не зависит от компании.
Должен быть научный центр, который финансируется государством из бюджета, — только это делает возможной независимую экспертизу, которая служит обществу.
КАК СОЗДАТЬ НАУЧНУЮ ЛАБОРАТОРИЮ
Стратегия
— В оригинале мое исследование рассчитано на пять лет. Это, как испытательный период, и если проект развивается, ему дают последующее финансирование, в Англии — еще на семь лет. Если проект оказывается нежизнеспособным, а всякое может быть, мы с коллегами обсуждаем или другое направление проекта, или изменение области исследований, что для меня означает переезд в другой университет.
Надеюсь развивать дальше лабу в Манчестере, и еще мечтаю сделать сателитную лабораторию в Украине. Как минимум для этого нужна так называемая «мокрая» лаборатория, которая будет постоянно функционировать.
Вообще лаборатория должна постоянно выращивать клетки, делать хотя бы простые проекты, но чтобы не было перерыва. В исследовании in vivo нужна постоянная поддержка живых организмов в лаборатории или виварии, нужно, чтобы лаба работала без остановки, чтобы там было хотя бы несколько людей на постоянных должностях.
То есть для лаборатории нужны минимальное или среднее финансирование на реактивы, квалифицированный штат — что главное, и также это должно быть учреждение при университете или научно-исследовательском институте, больнице, чтобы кто-то исполнял административные обязанности, ремонтировал приборы, следил за электричеством, вентиляцией и тому подобное, потому что у исследователей просто не будет времени на это.
«Идея плюс авторитет»
— Украинским ученым трудно выбить финансирование у зарубежной страны, потому что они не могут авторитетно доказать, что могут сделать что-то перспективное. Молодые ученые показывают результаты, но на уровне украинской лаборатории это небольшое исследование. В Швейцарии проект, с которым я работала, длился шесть лет, мы могли публиковаться в авторитетных изданиях, как, например, Nature. Нужны идея плюс авторитет.
С Англией мне помогло то, что PHD я сделала в Штатах, и потом это позволило научиться определенной технологии в швейцарском университете. Можно сказать, что я продала эту технологию, свои руки Манчестеру. Я ездила на собеседования в другие институты — в Финляндии, Швейцарии, Штатах, и там был интерес ко мне, но я искала место, где могла бы развивать эту технологию в том направлении, в котором интересно мне. Поэтому я объясняла, что планирую делать экспериментально, а институты отвечали, каким образом они могут этому способствовать.
В Манчестере есть исследовательский институт и — что особенно важно — большая клиника. Я поняла, что там буду иметь достаточно поддержки и независимость, чтобы разрабатывать свое направление. Финансирование идет через университет, от MRC — Medical Research Council (Совет медицинских исследований. — Авт.).
Расходы прямые и непрямые
— Бюджет моей лаборатории, учитывая то, что в лабе не было вообще ничего — два миллиона фунтов стерлингов на пять лет, это с зарплатой мне, еще одному постдоку и инженеру. Почти половина бюджета — это зарплата.
Еще есть непрямые расходы: условно, на каждый доллар для лаборатории — университет или учреждение, которое ее принимает, получают доллар или полтора из бюджета. Эти средства идут на зарплату людям, которые работают в отделе кадров, тем, кто принимает студентов и распределяет их по лабораториям, на оплату за землю и помещение. Сколько денег идет университету и сколько самой лаборатории, прописано в законодательстве.
Лаборатория, как космический корабль
— В Манчестере мне дали помещение с кучей утиля от предыдущей лаборатории. Создавала лабораторию с нуля: нужно было надевать перчатки и разгребать хлам, закупать оборудование. Приехала с компьютером, села и начала выбирать центрифуги. В действительности это интересно: встречаешься с представителями разных компаний, торгуешься, как на базаре. Первые полгода занималась организационными делами, но я могла выбирать, какую центрифугу или систему анализа РНК хочу, и это круто! Это как построить свой дом. Конечно, и ошибки делала, но это первый такой опыт.
Еще я могу сама выбирать, с кем работать. Я провожу собеседования вместе с отделом кадров. Это важно, потому что лаборатория — это команда, которая должна работать, как на борту космического корабля.
«Вкладывать в науку — это вкладывать в лучшее будущее»
— Нельзя создать лабораторию без государства, иначе теряешь независимость, а для ученого это — самое важное. Единственный альтернативный источник — меценаты. То есть человек жертвует на науку свои деньги и говорит, что в целом ему безразлично, что будут делать с ними, он делает это для общества. Это есть в культуре Британии и Штатов, а в континентальной Европе почти отсутствует.
Думаю, в Украине нужно начинать с модели бюджетного финансирования, но не исключать меценатский компонент. Вкладывать в науку — это вкладывать в лучшее будущее. А чтобы возвращать людей сюда, нужно создавать условия — именно в это нужно вкладывать деньги.
