Школа для старшеклассников, интересующихся биологией, прошла в Пущино в четвертый раз. Ее организовал уроженец наукограда биолог Федор Кондрашов, давно работающий в Испании. А финансово ему в этом помогли разные научные фонды, в основном — фонд Дмитрия Зимина «Династия». В мае этого года государство объявило «Династию» иностранным агентом, который занимается политической деятельностью, и совет директоров решил его закрыть. К счастью, набор в школу к тому моменту уже завершили.
В назначенный день, 19 августа, я приехала в Пущино с намерением взять интервью у преподавателей школы Гелины Копеиной и Андрея Пархитко, которые занимаются поисками лекарства от рака. Именно их лаборатории, описанные в буклете, привлекли мое внимание.
***
Обсуждение итогов школы проходило в Институте белка. Участники толклись у постеров, развешанных в холле первого этажа. На постерах кратко, как это принято в науке, излагались результаты работы: постановка проблемы, описание экспериментов, графики, выводы, имена авторов. Я остановилась у постера «Голодание: новый способ повышения эффективности противораковой терапии». Названия клеточных культур и препаратов повергли меня в ужас: Caov4, Hela, U251, Cis. В описаниях я различала разве что предлоги и крепко задумалась, как мне построить интервью, чтобы не сесть в лужу. Через секунду рядом возникла лохматая чернявая голова:
— Давайте я расскажу о нашем проекте, — энергично начал парнишка. На его груди болтался бейджик с именем Борис Мельников.
Я неуверенно согласилась. Ну что школьник может здесь понимать. Это же натурально докторская диссертация.
— Мы решили найти более эффективный способ бороться с раком. Как вы знаете, при современной химиотерапии сильно страдает организм, много побочных эффектов, и выпадение волос — лишь верхушка айсберга. Мы решили посмотреть, как будет влиять на этот процесс голодание. Мы взяли несколько клеточных культур, — и здесь парень перечислил без запинки все эти ужасные названия, — клетки для контроля, цисплатин — это соль платины, ДНК-повреждающий агент, который вызывает апоптоз. Апоптоз — это естественная смерть клеток. Клетка умирает и не вызывает воспаления.
— Она рассасывается, — на помощь Борису подошла соавтор его проекта Славяна Кощавка.
— Апоптоз переводится как «опадение листьев», хотя по сути это явление не имеет к опадению листьев никакого отношения.
Борис рассказал, что в лаборатории они взяли питательные среды, развели их в четыре раза и поместили туда клетки различных типов рака. Потом добавили туда цисплатин. Это соединение применяют для химиотерапии.
— Получается, как если бы человек поголодал и сделал химиотерапию, — пояснил Борис.
К нам присоединилась еще одна школьница, Дарья Орлова. Она уточнила:
— Это не полное голодание, а снижение калорий, особенно глюкозы, потому что ей питаются раковые клетки.
Потом ребята проверили, как там в образцах поживали раковые клетки. Оказалось, что питаясь скудно, да еще отравленные цисплатином, раковые клетки дружно гибли.
Одна из культур, с которой работали ребята, клетки HeLa, представляли собой модель опухоли шейки матки.
— Эта культура очень старая, она получена в 1951 году. Названа по имени женщины, которая давно умерла, а ее клетки до сих пор живы и культивируются в лабораториях, — рассказал Борис.
HeLa происходит от имени Генриетты Лакс, молодой чернокожей американки, сделавшей биопсию в госпитале Джона Хопкинса в США. От нее пошла первая стабильная линия клеток, позволившая ученым поставить много важных экспериментов, создать вакцину от полиомиелита. Образцы клеток HeLa в 1960 году полетели в космос на советском спутнике.
А Борис продолжал:
— Требуются дальнейшие опыты. Мы же не знаем, как эти условия будут влиять на здоровые клетки.
— А как вы все это смогли сделать? Ведь это сложно? — я искренне удивилась.
Поставь меня сейчас с пипеткой у чашки Петри, так я перепутаю все реактивы и наверняка запорю опыт.
— Не все конечно сразу получилось. Мы довольно неопытные ученые, — призналась Дарья.
Она учится в поселке Кольцово в Новосибирской области, там, где находится предприятие «Вектор». Это аналог нашего Института прикладной микробиологии в Оболенске. Только в Оболенске работают с бактериями, а в Кольцово — с вирусами. Борис учится в 9-м классе, он приехал на школу из Димитровграда Ульяновской области. Там расположен НИИ атомных реакторов, а сейчас строят центр протонной терапии для лечения рака. Славяна закончила 10-й класс в Белгороде. Все трое собираются стать биологами.
***
— Ученые во всем мире сейчас ищут способ уменьшить дозу химиотерапевтических препаратов, сохранив при этом их эффективность, — рассказывает исследовательница. — Потому что эти препараты убивают и здоровые клетки в организме. Здесь на школе мы хотели проверить, умирают ли раковые клетки охотнее, когда на них действует двойной стресс: голодание и химиотерапия. Идея сработала.
Гелина Копеина будет продолжать это исследование на мышах, чтобы посмотреть, не приводит ли двойной стресс к негативным эффектам для всего организма. Если же идея пройдет проверку и на мышах, то это будет означать, что она перспективна, и можно ее проверять дальше, предлагая подопытным поголодать 2-3 дня перед химиотерапией. Зато потом можно снизить ее дозу. Но не все так просто, пояснила Гелина.
— Рак — это группа из двух сотен разных заболеваний. На один тип рака такой двойной стресс будет действовать положительно, а на другой — отрицательно.
В подтверждение она привела пример другого исследования в своей лаборатории. В культуре раковых клеток ученые включают ингибитор гликолиза, то есть вещество, которое тормозит питание клеток рака глюкозой, затем добавляют химиотерапевтический препарат и смотрят, не умирает ли опухоль быстрее. Так вот, один тип раковых клеток действительно быстрее погибает, а другой, наоборот.
На мой вопрос, можно ли вылечить рак голоданием, Гелина ответила, что таких данных пока нет. Голодание изучали на разных животных, на мышах, обезьянах, и оно сказывается сходным образом: животные меньше болеют, дольше живут. Масштабных исследований голодания на людях, больных онкологией, не проводили. Есть только одна работа с десятью добровольцами, но однозначных результатов не получено.
Известно, что голодание увеличивает продолжительность жизни. Многие долгожители в течение жизни испытывали достаточно длительный голод — от нескольких месяцев до года. Голодание снижает риск развития атеросклероза, сердечно-сосудистых заболеваний, диабета. Возможно и есть корреляция с определенными видами рака, но это не доказано.
Гелина увлеклась биологией еще в школе, участвовала в олимпиадах всероссийского уровня, в биологических школах. Поступила на факультет фундаментальной медицины МГУ и сразу стала работать в лаборатории. Тогда она занималась синтезом белков. В 2012 году пришла в лабораторию Бориса Животовского и занялась онкогенезом. Как-то услышала рассказ Федора Кондрашова о школе в Пущино.
— Мне стало интересно, потому что важно детям еще в школе показать, что такое работа ученых.
— С детьми же тяжело работать.
— Это здорово! Без этого не будет настоящей науки, если не взаимодействовать с детьми еще в школе. Часто вуз выбирают под давлением родителей. А школьнику полезно съездить на такую школу, чтобы понять, чем потом предстоит заниматься. Здесь хорошо все организовано. Все, кто приехали впервые, получили большое удовольствие.
***
Не прошло, однако, и пяти секунд, как подоспела помощь. Девочка у постера предложила мне все объяснить.
— Наша лаборатория онкологии оценивала влияние химических препаратов на опухолевые клетки. Мы использовали драги...
— Драги?
— Так мы называем лекарства (от английского drugs — прим. ред.). Мы брали разные концентрации драгов и смотрели, как они действуют на опухоли и нормальные клетки. JIB_04 на нормальные клетки не влиял и снижал пролиферацию опухолевых клеток. JQ1, наоборот, увеличивал пролиферацию опухолевых клеток. Это плохо. Мы сделали второй эксперимент, чтобы подтвердить результаты первого. Вставили плазмиды с короткошпилечными ДНК, которые блокировали те гены, на которые воздействовали наши препараты. У нас три группы делали один эксперимент, но результаты получились разные. Только действие JQ1 у всех трех групп подтвердилось: он заметно сильнее влияет на рост опухолевых клеток.
Я внимала, а девушка уверенно продолжала:
— Наш завлаб Андрей Пархитко проводил эксперименты на мухах. Он хотел посмотреть, какие именно гены влияют на пролиферацию опухолевых клеток. Когда он выделил эти гены, он нашел их гомологи у человека и из этого списка гомологов он нашел те гены, на которые есть лекарство-ингибитор. Мы можем сказать, что препарат JQ1 запрещен, если у пациента есть мутация генов PTEN и RB1.
Девушку звали Ульяна Аулова. Она учится в школе в Ростове-на-Дону, собирается стать нейрохирургом. Потрясенная глубиной ее познаний, я не успела пройти и пару шагов, как попала в оборот к худенькому мальчику с восточными чертами лица — Артему Хану. Из его рассказа я почерпнула массу дополнительных деталей о работе.
Раковые клетки получают из нормальных клеток с помощью специальных препаратов. В клетках есть гены PTEN и RB1, которые подавляют опухоль. Если эти гены мутируют, то опухоль бесконтрольно растет. А мутируют они довольно часто. И ничего, что это клетки мух, у них есть общее с клетками человека. Затем вызванную опухоль стали лечить химическими соединениями, чтобы проверить их эффективность. Потом ставили второй эксперимент, чтобы проверить результаты первого, и вот здесь получились расхождения результатов.
— Это кропотливая работа, она занимала много времени, — пояснил Артем.
Артем Хан живет на Сахалине, учится в естественно-математическом лицее и думает, как бы ему совместить занятия наукой и медициной. На школе он познакомился с такими же как он увлеченными ребятами.
***
— Как у людей, у мух с возрастом развиваются опухоли. Искусственно у мух тоже можно создать практически любую опухоль, — поясняет Андрей.
Работать с мухами удобно, потому что можно проверить сразу тысячу мутаций. Но не все они способствуют росту опухоли, а порядка тридцати, и только для четырех из них были известны сдерживающие химические соединения. Задача состояла в том, чтобы попробовать выключить эти гены в клетках, и таким образом уничтожить опухоль, но при этом нормальные клетки пострадать не должны. В лаборатории на клеточных культурах это можно сделать методом РНК-интерференции. А в живом организме только лекарствами.
Андрей пояснил:
— Все идет к персонализированной медицине. Врач берет образец опухоли пациента, исследует в секвенаторе и определяет, мутации каких генов вызвали опухоль. Если у двух людей одинаковые опухоли, то на уровне мутаций они могут быть абсолютно разными и потребуют разное лечение.
Андрей впервые участвует в школе. Его пригласили, потому что он работает в лаборатории, созданной по программе Говарда Хьюза. Это очень престижная награда для молекулярного биолога в США. Андрей уточнил, что его основной интерес — работа в России.
— В какой-то момент мне придется переходить на независимую позицию исследователя. Есть два пути — заниматься только наукой в медицинской школе или работать в университете, в том числе преподавать. Мне стало интересно поработать с большой группой студентов, понять, насколько мне это понравится и понравится ли студентам меня слушать.
— Не сложно ли было ребятам?
— Это новые технологии, но они легкие для понимания. Студенты очень мотивированы. К концу школы видно, что устали, но говорили: «Давайте не пойдем на ужин. Давайте будем работать».
Полученный на школе результат Андрей будет еще перепроверять разными способами и на разных моделях рака. И возможно, через несколько лет мы увидим его публикации в соавторстве с участниками этой пущинской школы. Как знать, может быть среди них находится тот, кто спасет человечество от рака.
