Упаковали ферменты в микрокапсулы
Егор Мусин специализируется на разработке инновационных технологий в области биохимического анализа в Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН. Несмотря на молодость, он уже добился значимых результатов в области создания новых диагностических систем для медицины.
— Егор, как начинался ваш путь в большую науку?
— Мои родители — профессиональные спортсмены. Естественно, меня отдавали заниматься в различные секции и кружки, но увлечься спортом так и не получилось. Меня везде выгоняли, а в какой-то момент выгнали из школы «за неусидчивость» (улыбается — «МК»). После этого родители предоставили мне выбор, по какому пути идти дальше.
Так я поступил в частный медико-биологический лицей. Там с пятого класса у нас уже было две химии — органическая и неорганическая, две биологии — отдельно ботаника, отдельно зоология, изучали латынь. По окончании лицея поступил в МГУ им. Ломоносова. Выбрал филиал в Пущино.
Параллельно с учебой начал работать и не останавливаюсь до сих пор.
Главным достижением Егора стало создание технологии многоразовых пластин для биохимического анализа на основе микрокапсул с иммобилизованными ферментами. Ранее для проведения лабораторных исследований использовались одноразовые системы. Однако ферменты в них безвозвратно расходовались, что делало процедуру дорогой.
Егор и его коллеги нашли решение, упаковав ферменты в микрокапсулы, благодаря чему ферменты сохраняют активность и могут использоваться многократно. Микрокапсулы диаметром 5–7 микрон защищают фермент от разрушающего воздействия агрессивной среды образца, но при этом пропускают метаболиты для анализа.
По словам Егора Мусина, «микрокапсула его изолирует от агрессивной внешней среды, она сохраняет доступ к нему всех веществ метаболитов маленьких, и из капсулы они также могут выйти».
Ученый нанес микрокапсулы с ферментами на пластину и получил «диагностическую пластину». Ее можно многократно погружать в анализируемую жидкость, а затем отмывать и использовать вновь.
Экспериментально подтверждено, что такие пластины выдерживают не менее 80 циклов без потери активности. Это нововведение существенно снижает стоимость биохимических исследований за счет многоразового использования диагностических систем. Уже разработана пластина для анализа мочевины на ферменте уреазе. Впоследствии технологию планируется масштабировать на другие важные биохимические показатели.
«Заниматься спортом и шевелить извилинами»
Область научного интереса второй героини выпуска, Екатерины Першиной, — создание инновационных препаратов для борьбы с опасными нейродегенеративными заболеваниями. Екатерина с коллегами занимается поиском и тестированием потенциальных терапевтических соединений. Их цель — найти вещества, способные замедлить гибель нейронов при таких страшных заболеваниях, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, деменция. Эти заболевания относятся к разряду нейродегенеративных — при них происходит прогрессирующая дегенерация клеток нервной системы.
— Мы понимаем, что болезни Альцгеймера и Паркинсона — большая социальная проблема, поэтому хотим улучшить качество жизни многих людей.
Создание препаратов — многоступенчатый процесс. Задача, которой я занимаюсь, заключается в том, чтобы проверить: помогут ли получаемые в ходе исследований соединения замедлить гибель нейронов, — рассказывает Екатерина.
К сожалению, современная медицина пока не располагает эффективными средствами борьбы с подобными недугами. Лекарства лишь на время облегчают симптомы, но не останавливают развитие патологических процессов в мозге. Поэтому поиск новых терапевтических подходов крайне актуален.
Для тестирования потенциальных препаратов Екатерина Першина с коллегами использует специальные модели заболеваний на лабораторных животных. Чаще всего это крысы с искусственно воспроизведенными нарушениями в головном мозге.
Например, у грызунов моделируют повреждение гиппокампа — структуры мозга, играющей ключевую роль в формировании памяти и обучении. Таким образом, имитируются изменения, происходящие при болезни Альцгеймера. Затем животных разделяют на группы. Одной группе вводят исследуемый препарат, другой — плацебо или стандартные препараты, третья остается без вмешательства. Через определенное время проводятся тесты.
С помощью специальных методик оценивается влияние терапии на когнитивные способности крыс. Например, их обучают находить корм в лабиринте. Если препарат действует, то подопытные с нарушенной памятью будут справляться с задачей так же хорошо, как здоровые особи.
Помимо тестов на поведение, проводятся гистологические исследования. Методами иммуногистохимии окрашивают срезы мозга и изучают под микроскопом состояние нервных клеток. Это позволяет оценить, насколько эффективно препарат предотвращает гибель нейронов.
Если тестируемое вещество действительно оказывает нейропротекторное и когнитивно-стимулирующее действие, значит, оно обладает терапевтическим потенциалом.
Такие многообещающие кандидаты изучаются более детально, а затем проводятся клинические испытания на людях. Некоторые тестируемые вещества показали способность снижать воспалительные процессы и гибель нейронов в мозге. Вероятно, однажды на их основе появятся новые лекарства против нейродегенерации.
— Екатерина, что нужно делать каждому, чтобы сохранить свои нейроны?
— Нейроны — наши ровесники, они рождаются и умирают вместе с нами. Поэтому относиться к ним нужно очень бережно. Один из советов — физическая активность, во время которой вырабатывается белок, позволяющий сохранить нейроны. Второе — тренировать мозг также как мышцы. Это предотвращает деменцию. И третье — изучать языки — «шевелить извилинами». И, конечно, если вы чувствуете, что начались какие-то изменения или проблемы — немедленно обращайтесь к специалистам!
