Scienty

Как формируется раковая клетка? В какой момент времени и по каким причинам это происходит? Что обуславливает устойчивость таких клеток к лекарственным препаратам? Возможно ли это изменить? Какие новые разработки и возможности существуют в этой сфере? Почему ученым не удается найти ответы на все вопросы? Рассказывает член-корреспондент РАН Владимир Сергеевич Прасолов, заведующий лабораторией клеточных основ развития злокачественных заболеваний Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН.

— Как для вас начались эти исследования?

— Я начал работу в Институте молекулярной биологии АН СССР, когда был студентом третьего курса кафедры вирусологии биофака МГУ им. М.В. Ломоносова. В то время Владимир Александрович Энгельгардт, основатель нашего института и выдающийся биолог, изучал молекулярные механизмы синтеза белков. Я присоединился к этим исследованиям. После защиты дипломной работы я поступил в аспирантуру института и стал заниматься аминоацил-тРНК-синтетазами. Эти ферменты, ответственные за присоединение конкретной аминокислоты к тРНК, играют ключевую роль в обеспечении точной трансляции и безошибочного биосинтеза белка в клетках. А в начале 1970-х гг. научное сообщество всего мира увлекло изучение нового фермента — обратной транскриптазы, ревертазы, как его назвал Владимир Александрович. Именно этот фермент был впервые обнаружен у ретровирусов.

— Чем он интересен?

— Его особенность заключается в способности создавать двухцепочечную ДНК, используя одноцепочечную РНК в качестве матрицы. Примечательно, что этот фермент формирует ДНК из РНК. Другая важная характеристика – он проявляет двойную активность: способен синтезировать ДНК на РНК-матрице и обладает активностью рибонуклеазы Н. Фермент постоянно присутствует в ретровирусной капсиде, но не деградирует геномную одноцепочечную РНК ретровируса, которая также находится внутри капсида.

— Значит, ретровирусы стали главным объектом ваших исследований?

— Да. Ретровирусы, такие как вирус лейкоза мышей или другие родственные вирусы, поступали из разных лабораторий, и из них выделялся фермент обратная транскриптазу. Удалось получить достаточное количество высокоочищенного фермента из ретровируса всего за неделю. К счастью, в то время стали доступны приборы, позволяющие подавать охлажденный раствор на хроматографические колонки в условиях комнатной температуры, что облегчало очистку обратной транскриптазы.

— А до этого работали в холоде?

— Ранее не существовало устройств, предназначенных исключительно для охлаждения колонны, поэтому нам часто приходилось проводить целые дни в теплой одежде в прохладных помещениях с температурой от 5 до 10 °С.

— В какой же момент родилась лаборатория?

— Лаборатория была основана примерно в 1984–1985 годах. Если ранее исследования проводились на бесклеточных системах, то в этот период биология пережила значительный сдвиг, предоставив возможность изучения ферментов и других процессов непосредственно в живых клетках. К тому времени у меня уже был положительный опыт работы с культурами клеток животных и человека. Я около года работал в Токио, в Национальном раковом центре, где имел дело с живыми нормальными и злокачественными клетками. После возвращения из командировки возникла необходимость в развитии этих клеточных исследований в нашем институте. Мне говорили, что, учитывая мой опыт работы в Японии, я должен помочь воссоздать это направление. И мы это сделали. Изначально лаборатория называлась просто клеточным блоком. Появилось много коллег, заинтересованных в сотрудничестве. Так, на основе группы клеточного блока была сформирована лаборатория. Ее ключевым направлением стало развитие систем переноса и экспрессии целевых и маркерных генов, а также целенаправленного подавления экспрессии определенных генов клетки. Создание лаборатории было поддержано двумя выдающимися учеными — академиками Александром Александровичем Баевым и Александром Антоновичем Краевским. Это дало возможность привлекать в лабораторию студентов и аспирантов, заинтересованных в работе в этой области.

— Где вы их брали?

— К нам приезжали специалисты из МГУ, Физтеха и медицинских институтов. Следует отметить, что в тот период мы тесно сотрудничали с Петром Михайловичем Чумаковым, ныне академиком. Это были яркие и продуктивные времена для нас обоих, работа осуществлялась с большим энтузиазмом. Я вспоминаю, что мы нередко задерживались допоздна, до 12 ночи. У Петра Михайловича тогда был старый «Москвич», на котором мы и разъезжались домой. Мы всегда брали с собой чайник с кипятком.

— Зачем?

— Вблизи станции метро «Парк культуры» нам приходилось регулярно останавливаться, чтобы добавлять горячую воду в радиатор автомобиля Пети, иначе он не мог двигаться дальше. Ночные таксисты, работавшие возле метро, всегда встречали нас с радушием. В тот удачный период мы с Петей разработали первую в отечественной науке и одну из первых в мире действенных методов переноса и реализации генов в культуральных эукариотических клетках, включая клетки человека и животных. Для этого мы использовали векторы, созданные на основе геномов ретровирусов. Подобные векторные системы и сегодня применяются как в фундаментальных научных исследованиях, так и в биотехнологическом производстве и биомедицине.

Разработанная система также имеет значение для исследования рака. Она служит одним из средств для определения роли отдельных генов в функционировании клетки и ее трансформации в злокачественную опухоль. Кроме того, система может быть использована для разработки методов подавления активности этих генов, над чем в настоящее время активно работает лаборатория. Главная задача заключается в выяснении причин устойчивости раковых клеток к различным химиотерапевтическим препаратам.

— Какие тут есть практические результаты?

— Стоит подчеркнуть важные достижения наших молодых специалистов. Они начали работать в лаборатории еще будучи студентами, и я был их научным руководителем. В настоящее время они обладают передовыми знаниями и навыками, включая биоинформатику, а также методы оценки и подавления активности раковых клеток. Например, Тимофей Дмитриевич Лебедев создал автоматизированную систему изучения активности генов в раковых клетках, основанную на измерении множества их фенотипических характеристик, таких как внешний вид и изменения в их проявлениях. Он увлеченно занимается этой разработкой и руководит студентами и аспирантами, которые с энтузиазмом проводят исследования в этой области.

Второе направление тесно связано с тем, с чего мы начинали, и я также активно в нём участвую. В этой области добился значительных успехов один из моих первых сотрудников, работающий со мной уже около 20 лет. Это Павел Владимирович Спирин, недавно защитивший докторскую диссертацию.

— Родственник академика А.С. Спирина?

— Нет, это не родственник. Однако эта фамилия имеет для меня большое значение. Я тесно общался с Александром Сергеевичем на протяжении последних 25 лет его жизни, и наши отношения выходили далеко за рамки научной деятельности, затрагивая и личные аспекты. Он глубоко разбирался в мире животных, а я еще в школьные годы посещал кружок юных биологов Московского зоопарка (известный КЮБЗ). Его уход из жизни стал для меня серьезной потерей.

Павел Спирин проводит исследования, направленные на выявление роли отдельных генов в развитии рака. Его работа также посвящена изучению изменений сигнальных путей в клетках при злокачественном перерождении и выяснению механизмов, определяющих устойчивость раковых клеток к противораковым препаратам. Решение этих задач позволит преодолеть устойчивость злокачественных клеток к химиотерапии и разработать новые подходы к лечению онкологических заболеваний.

— Возможны ли поиски областей, в которых раковые клетки теряют свою устойчивость к лекарствам?

— Когда удается установить причину злокачественного перерождения клеток и понять, как это приводит к развитию рака, появляется возможность создать новую, действенную стратегию для борьбы с устойчивостью раковых клеток к химиотерапевтическим препаратам.

— Возникает ли у вас ощущение, что эти поиски проводятся вслепую, поскольку наши знания о раке ограничены?

— Безусловно, в этом есть доля правды. Однако современные молекулярно-биологические и генетические методы позволяют определить компенсаторные механизмы, благодаря которым раковые клетки приобретают устойчивость к химиотерапии.

— По-вашему, станет ли когда-нибудь возможным понять, какие процессы приводят к трансформации нормальных клеток в раковые?

— Ученые по всему миру пытаются найти ответ на этот вопрос. Мы надеемся, что наука в будущем найдет решение этой важной проблемы.

— Какие планы у вашей лаборатории?

— Мы стремимся выявить компенсаторные механизмы, благодаря которым раковые клетки приобретают устойчивость к современным химиотерапевтическим препаратам. В лаборатории над этим работают ежедневно, и мы надеемся на положительный результат.

Вспоминается старая история из цитологии. На каждой научной конференции один ученый рассказывал о детальном строении определенного участка дождевого червя — по одному участку в год. Однажды его спросили, когда же он представит информацию обо всех частях червя вместе. Он ответил, что жизнь слишком коротка, а червь слишком длинный».

— Вы утверждаете, что из-за сложности рака и ограниченности времени, его изучение затруднено?

— Да. Для всестороннего изучения всех аспектов злокачественной трансформации клеток требуется больше, чем одна человеческая жизнь. Поэтому я с оптимизмом смотрю на своих молодых коллег в лаборатории, радуюсь не только их научным достижениям, но и благоприятной творческой атмосфере, а также крепкой дружеской взаимопомощи.

— Как вам покорился такой подход к созданию атмосферы? Не каждому это дано.

— Вполне вероятно, что в лабораториях часто встречаются соперничающие группы. В нашем коллективе такой проблемы нет. Несколько лет назад в нашей лаборатории работала сотрудница, демонстрировавшая хорошие результаты. Однако вокруг нее постоянно возникали конфликты. В итоге мы приняли решение не предлагать ей дальнейшую работу. Только позитивная и доброжелательная обстановка может обеспечить эффективную работу.

— Вы к ним строги?

— Я всегда избегаю излишнего давления и диктата. Если кто-то задерживается на работе, я не буду его критиковать, поскольку понимаю, что ему могло понадобиться закончить статью, над которой он работал в ночное время. Я стремлюсь поддерживать перспективные начинания молодых специалистов.

— Они часто приходят к вам с такими инициативами?

— Это случается довольно часто. Именно так и должно быть, поскольку только так появляются новые идеи. Ведь именно в этом заключается суть научного прогресса. В лаборатории остаются талантливые сотрудники, продемонстрировавшие хорошие результаты в исследованиях. Поэтому важно поддерживать их начинания.

— А вас в свое время поддерживали?

— Да, по большей части, и не только здесь, в институте. Также интересным был опыт работы за рубежом, в Японии. Национальный раковый центр — крупный исследовательский институт, при котором действует большой госпиталь. Я занимался изучением онкогенов человека. Иногда получал опухолевые образцы от пациентов, чтобы определить, какие онкогены сыграли роль в развитии конкретного заболевания. Параллельно, по просьбе японских коллег, я проводил анализ геномной ДНК японских макак. Это самый северный вид обезьян в мире. Японские биологи очень бережно относятся к ним и всесторонне их исследуют. В своих исследованиях я показал, что при гидролизе рестриктазой BamH1 геномной ДНК, выделенной из клеток японских макак, независимо от пола, возраста и состояния здоровья (нормальная или злокачественная ткань) животных всегда образуется фрагмент ДНК величиной около 260 пар оснований, названный BamH1. Мне было любопытно изучить, присутствует ли такой элемент BamH1 у других приматов. Я поделился этим наблюдением со своими коллегами, и их это тоже заинтересовало. Но в Национальном раковом центре были только образцы тканей японских макак. А в Осаке есть научный центр, где содержатся обезьяны разных видов со всего мира.

Однажды заведующий отделом, в который меня командировали, известный японский ученый профессор Сумико Нишимура спросил меня: «Что вы планируете делать в четверг? Утром я буду недоступна, но к вечеру вернусь. Пожалуйста, подождите меня».

В четверг он посетил научный центр в Осаке, специализирующийся на изучении приматов, и привез мне большое количество образцов ткани, полученных от разных видов обезьян. В их числе были японские макаки, азиатские обезьяны, а также человекообразные — гориллы, орангутаны и шимпанзе…

— И что же оказалось в результате?

— Я выяснил, что у различных видов макак, обитающих в Азии, Японии и Африке, присутствует нечто BamH1-дНК, состоящий из 260 пар оснований, также присутствует у павианов, обитающих в Африке. Однако у других обезьян, находящихся вблизи азиатских макак, подобного фрагмента не обнаружено.

— А у человекообразных обезьян?

— Этот фрагмент не поддавался поиску, как и у других людей. Следовательно, данный фрагмент ДНК BamH1 можно считать маркером эволюции. Он говорит о том, как происходил эволюционный процесс. Японские коллеги с большим энтузиазмом отнеслись к этому исследованию. А когда я вернулся в Москву, мне пришлось вплотную заняться раковой тематикой, и здесь знания, приобретенные в Японии, очень пригодились. Все это говорит о том, как важно быть внимательным к деталям и поддерживать в этом молодых ученых. Поэтому я своих учеников не муштрую, а стараюсь быть к ним бережным и внимательным. Считаю, что только такой подход может давать хорошие результаты.

Интервью стало возможным благодаря поддержке Министерства науки и высшего образования РФ