Клетки для здоровья. Интервью с В.А. Попковым

В НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ проводятся изучения в повреждении тканей органов у животных

В конце 2020 года заведующий Отдела функциональной биохимии биополимеров НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ Егор Юрьевич Плотников и его сотрудник Василий Андреевич Попков были награждены премией Правительства Москвы за исследование патологии почек, методов диагностики и разработку терапевтических подходов. В НИИ физико-химической биологии учёные занимаются исследованиями на животных повреждений тканей организма. Учёные наблюдают за происходящим и разрабатывают подходы для улучшения результатов лечения. В интервью для «Научной России» молодой учёный Василий Андреевич Попков рассказал о исследованиях, полезных научных разработках и дальнейших практиках.

Василий Андреевич Попков - старший научный сотрудник Отдела функциональной биохимии биополимеров Научно-исследовательского института физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ

- Василий Андреевич, расскажите о вашей деятельности в институте.

- Думаю, правильно будет рассказать о деятельности лаборатории, потому что ни один исследователь не отделен от своей лаборатории. Наука уже давно – это командный вид спорта. Мы занимаемся исследованием повреждений тканей органов различного происхождения и способами их защитить. Это ишемические повреждения – инсульт головного мозга, инфаркт миокарда, другие повреждения мозга и сердца. В том числе почки, за которые мы с заведующим лаборатории Егором Юрьевичем Плотниковым получили премию Правительства Москвы. Соответственно, мы изучаем механизмы, которые протекают во время этих повреждений и после них, а далее ищем способы, каким образом мы можем улучшить положительный механизм, который призван облегчить течение заболеваний, или усилить регенерацию, или отменить механизмы, которые не очень болезненны для организма и не мешают. Общее направление работы у нас такое – мы находим какую-то патологию, которая нам интересна, моделируем её на животных. Поскольку у людей инсульт происходит сам собой, и чтобы исследовать инсульт на животных, нужно его сначала сделать. Потом мы каким-то образом лечим это животное и исследуем, как подействовало наше лечение, описываем это, ищем способы его улучшить – это общая схема экспериментов и работа лаборатории. Соответственно, у нас есть работа, посвященная почкам, мозгу, и возможно сейчас появится работа, посвященная печени. Просто исторически сложилось, что мы больше работаем с мозгом и почками, хотя в принципе эти механизмы довольно общие для всех органов.

— Какая у вас была самая сложная и продолжительная работа? В чем она заключалась?

- Сложность понятие растяжимое. Для меня ответ очевиден – это тема моей диссертационной работы, потому что это был тот проект, в котором я больше всего участвовал. Моя диссертация была посвящена повреждению почек при беременности. Реально это довольно плохо изученная тема, потому что с беременными животными тяжело работать, но в принципе почки изучаются всегда во вторую очередь, то есть исследователи во всем мире сначала изучают мозг, потом сердце, а затем если доходят руки до остальных органов, то люди их изучают. Беременность – это ещё более специфический подтип ситуации повреждения. И моя диссертация была посвящена тому, что я моделировал повреждения почек у беременных животных, исследовал, какие в этом есть особенности, и чем это отличается от повреждений почек у небеременных животных. Потому что реально проблема с почками в общем-то у беременных возникает довольно часто. Но исследований в мире на эту тему мало. Теперь уже на одно больше. Соответственно, на это у меня ушло примерно 4 года научной работы с беременными животными.

Название изображения

— То есть плодотворная такая работа, которая послужила именно для развития дальнейших исследований?

- Да. Это работа, на самом деле, принесла довольно неожиданные результаты – предположение было, что у беременных более уязвимые почки, потому что у них часто бывают проблемы, и плюс дополнительная нагрузка на организм в виде плода. Оказалось нет. Это был удивительный результат моей работы, что почки при беременности более устойчивы к повреждениям. Мы показывали, что это связано с усилением их регенеративных свойств: когда что-то повреждается есть два варианта – либо оно было более устойчиво к повреждению и меньше повредилось от воздействия, либо оно потом лучше восстанавливалось. Случай с беременными – это был второй вариант. Видимо у беременного организма чуть лучше идут какие-то регенеративные процессы по крайней мере в почках и по крайней мере в той модели, которую мы исследовали.

— Как проходило совместное исследование с Егором Юрьевичем Плотниковым?

- Он мой научный руководитель и непосредственный начальник. У него возникла мысль, что такое можно исследовать. Сначала взял к себе на диплом, потом в аспирантуру – и мне была обрисована в глобальном смысле задача: есть беременные, у них иногда повреждаются почки. Был предложен примерный набор методов, который можно исследовать какие-то изначальные гипотезы, от которых можно отталкиваться. Он меня учил работать на микроскопах и оперировать. Дальше, как и любая работа аспиранта с научным руководителем, совместное творчество. Во-первых, ты что-то делаешь и много раз неправильно, а научный руководитель «бьет» по рукам и объясняет, что сделал неправильно. Во-вторых, ты в конечном итоге делаешь эксперимент и приходишь к научному руководителю и говоришь: «Знаете, ваша гипотеза была не верна! Получилось вот так!». И вы уже вдвоем сидите, придумываете, какой можно новый эксперимент сделать, что это могло значить. Где-то года за 4 такие взаимодействия можно завершить объёмным исследованием и прийти к значимым результатам.

— Какие вы техники использовали в работе?

- Наша логика – мы ищем то, что важно для клиники и для медицины, чтобы это работало. Мы обычно стараемся идти – от животных моделей вниз к более фундаментальным. Потому что, если что-то работает на животном – нам это интересно изучать – Что? Как? Почему? Как мы можем это улучшить или, наоборот, отменить это плохой процесс? А если это не очень работает на животном, это по-прежнему интересная фундаментальная научная задача, но она менее транслируема в медицину, поэтому она нам чуть менее интересна. Например, мы стартуем с животного: решаем исследовать инсульт – для этого нам нужно ишемически повредить мозг. Выбираем конкретный способ, ставим его, так как постановка модели занимает много времени, потому что в отличие от человеческого повреждения (у кого-то сильнее повредился мозг, у кого-то слабее) мы должны сделать очень воспроизводимую модель, потому что будем сравнивать – работает наше лекарство или нет. Если случайно у крысы был инсульт менее выражен, то мы можем подумать, что лекарство помогло, хотя это случайность. Поэтому мы долго стандартизируем модель. Когда сделали модель, проводим инсульт у крысы или ишемию почки. Дальше мы исследуем вещества, какую-то гипотезу – что процесс этот важен и на него можно повлиять. Идет переход на следующий уровень – клеточно-гистологический. На животных можно померить какие-то грубые вещи, но на них очень тяжело увидеть тонкие молекулярные механизмы. Методы современной биологии плохо подходят для того, чтобы на большом животном их исследовать, и они все очень дорогие. Чтобы разобраться в механизмах того большого эффекта, который видим на животном, мы переходим на клеточный уровень, а для этого используем первичные клеточные культуры. Мы не используем, например, иммортализованные клеточные линии хиля. Их проблема в том, что они обычно происходят из каких-то опухолей человеческих и могут сильно отличаться от клеток в организме. Мы работаем с первичными клеточными культурами – сделали ишемию почки в крысе или берем почку, выделяем из нее клетки и делаем ту же самую ишемию, только для клеток, то есть лишаем их кислорода и питательных веществ – смотрим, как клетки в пробирке на это реагируют. Мы стараемся делать это параллельно – сделали в крысе и в культуре её же клеток. На клетках уже можно пользоваться большим арсеналом методик, микроскопией, проточной цитофлуориметрией. На клетках также можно исследовать молекулярные методы. Мы также используем биохимические методы, смотрим на биоэнергетические параметры. Биоэнергетика – это не то, что обычно понимают под этим определением. Это наука, которая исследует энергетический обмен в клетках. Мы же все двигаемся, следовательно, тратим на это энергию. Она где-то производится, как-то доставляется, что-то на это тратится. Мы очень много исследуем механизмы, завязанные на биоэнергетике.

Название изображения

- То есть вы достигли ожидаемого результата, который был изначально поставлен?

- Мы всё-таки фундаментальная научная лаборатория. Бывают прикладные научные лаборатории, которые ориентированы на результаты, и у них есть цель – например, сделать лекарство от болезни Х. Наша конечная цель – фундаментальные знания. Приведу пример диссертации моей коллеги, Надежда Андриановой. Она исследовала влияние ограничения калорийности питания на старых животных. У нас есть работа, где мы показали, что если мало кушать, то почки более защищены у молодых животных, а вот у старых – не работает. Собственно, в диссертации и говорится, какие механизмы с возрастом могут отключаться и почему это не работает. Но если смотреть с точки зрения клинической практики, так случилось, что некоторые механизмы не работают. С точки зрения фундаментальной науки это важно и интересно. Все следующие исследователи будут знать, что у старых организмов выключенные такие механизмы и не надо пытаться через них лечить. Нас это устраивает. Это важный, интересный результат, который поможет людям в будущем. Но таблетку из слова «не работает» сделать тяжело. Поэтому, когда мы говорим о достигнутом результате, то мы его достигли, открыли интересный, научный феномен, который пополняет знания о биомедицинских проблемах и способствует в будущем разработке каких-то вещей. У нас бывают проекты, когда мы находим, что конкретно работает и из этого можно сделать таблетку, но бывает и так, что этого не происходит – это все равно научный результат. Наука такая, и часто выходит так – ты что-то ищешь, а находишь другое.

— В продолжении этого исследования можно дальше двигаться?

- Да, конечно. Можно двигаться в разные стороны, выяснив что не работает, пытаться найти другой способ. При старении у нас многие функции организма ухудшаются, поэтому исследования того, как и почему они ухудшились также важны. Они предшествуют исследованиям, которые говорят о том, как это исправить. Для начала мы должны понять, что сломалось, потом понимаем, как это исправить. Поскольку все эти проблемы очень сложные, то они решаются всем миром: кто-то нашел, что сломалось, а кто-то – как это можно исправить. И мы – да, результата достигли.

Название изображения

— Василий Андреевич, если не секрет, расскажите над чем сейчас работаете? Какие перспективы дальнейших исследований?

— Буквально недавно стало известно, что мы выиграли крупный грант фонда РНФ на поддержку лаборатории мирового уровня. Он посвящен ишемическим повреждениям мозга. Поэтому в ближайшие 4 года мы будем исследовать ишемические повреждения, искать ещё новые подходы, средства к их лечению. Соответственно, в первую очередь мы будем работать с мозгом, почками и печенью. И мы надеемся, что за 4 года сможем сделать подходы, которые были бы готовы потенциально идти в клинику. Мы собираемся сконцентрироваться на биоэнергетических вещах. Поскольку в мире реально не очень много квалифицированных биоэнергетиков, мы надеемся, что на стыке междисциплинарной физиологии, медицины и биоэнергетики, получится найти подходы, которые ещё никто не замечал и не открывал.