Юлия Нащекина
© Анастасия Черкесова
Ученые-исследователи из Института цитологии РАН, расположенного в Санкт-Петербурге, создают тканеподобные структуры вне организма. В будущем такие разработки позволят пересаживать ткани при обширных повреждениях и даже выращивать целые органы в лабораториях. Мы поговорили с ведущим научным сотрудником, руководителем Группы тканевой инженерии Центра клеточных технологий Института цитологии РАН Юлией Нащекиной о том, что самое сложное в выращивании тканей, почему клетки любят быть «звездами» и каким должен быть современный ученый — читайте в нашем интервью.
— Как вы пришли в науку?
— Раньше популяризация науки была развита слабее, чем сейчас, поэтому школьники и студенты начальных курсов мало себе представляли, что такое наука и чем занимаются ученые в лабораториях. Когда я поступала на первый курс, мыслей о том, что я пойду в аспирантуру, не было. Со временем, проводя разные эксперименты в рамках научной работы, я увлеклась и с этих пор стала задумываться о научной карьере. После окончания вуза сделала выбор в пользу научной деятельности, поскольку наука дает тебе свободу и возможность реализовать самые смелые творческие идеи на благо людей.
— В широком смысле вы занимаетесь биологией, а в более узком — цитологией, наукой о клетках живых организмов. Почему именно она?
— Получая образование со временем я поняла, что очень часто живые объекты не следуют общепринятым законам, в том числе и клетки. Они чувствуют заботу и настроение исследователя, и часто благодарят тебя новыми интересными результатами.
— А что значит — «чувствуют настроение»? Можете привести пример?
— Например, приходят студенты, им дается живая клеточная культура, о которой нужно заботиться, кормить. Бывает и такое, что у разных людей одна и та же культура при абсолютно идентичных условиях ведет себя по-разному. Объяснить это с научной точки зрения сложно. Безусловно, нужно придерживаться определенных правил работы и протоколов с теми или иными объектами. Без этого — никак. Поначалу преподаватели дают студентам, проводящим свои первые исследования, базовые навыки и специальные знания. Но со временем у каждого молодого исследователя формируются свои навыки, и кто-то лучше работает с одними объектами, а кто-то — с другими.
— Какие сейчас в цитологии самые передовые исследования?
— В мире есть тренд на формирование тканеподобных структур in vitro, то есть вне организма, в пробирке. Он есть и в цитологии, и в тканевой инженерии. Речь о возможности быстрой регенерации, а в перспективе — формировании участков тканей, которые нужно пересадить в область повреждения с целью их быстрого интегрирования.
Фундаментальные исследования, направленные на понимание процессов, которые происходят внутри организма, могут длиться многие годы. Современный подход заключается в том, чтобы использовать уже имеющиеся знания для воссоздания тканей и органов in vitro. Создание тканей in vitro актуально именно сейчас, поскольку мы наблюдаем скачок в развитии научного инструментария, структурирование знаний, создание обширных баз данных, что и привело к ускорению биотехнологического прогресса. Мы уже можем наблюдать прямыми методами объекты нанометрового размера, а в некоторых случаях — даже манипулировать ими. Это позволяет нам надеяться на то, что те идеи и фантазии, которые десятилетия назад были описаны в фантастических романах, будут реализованы уже при нашей жизни.
— Хорошо, давайте тогда перейдем к вашему исследованию. Вы создали гель, который помогает выращивать ткани вне организма. Можете рассказать о нем поподробнее?
— Сравнительно недавно, в прошлом веке, были визуализированы клетки, определены состав и структура тканей организма. Ученые надеялись, что эти знания можно будет использовать для регенерации и восстановления поврежденных тканей, особенно после того, как исследователи научились сохранять и далее размножать клетки вне организма. Казалось бы, мы можем кусочек печени вырезать, а после ввести в поврежденное место гепатоциты, чтобы все зажило, но на деле это так не работает. При исследованиях и анализе неудач ученые пришли к выводу, что вне организма клеткам чего-то не хватает. А сейчас мы знаем, что клетки в тканях окружены внеклеточным матриксом, который создает не только механическую опору тканям, но и регулирует поведение и рост клеток. Интересно, что клетки того или иного органа сами синтезируют матрикс, который требуется именно им для дальнейшего размножения и роста. Так формируются ткани в процессе эмбриогенеза и в течение всей жизни человека. В здоровом организме все эти процессы взаимосвязаны и сбалансированы. Со временем ученые пришли к пониманию, что для того, чтобы клетка попыталась воссоздать свое микроокружение вне организма, ей нужно создать такие условия. Поэтому в XX веке были предложены разные способы культивирования клеток и предоставления им трехмерного окружения.
Мы создали гель, позволяющий длительно культивировать клетки внутри такой конструкции. Наличие дополнительного компонента в составе геля, а именно карбоксиметил целлюлозы, делает гель достаточно жестким и комфортным для клеток. В таком геле клетки находятся в распластанном состоянии в течении длительного времени. А как уже ранее было отмечено, только при длительном культивировании клетки накапливают достаточное количество компонентов, которые в дальнейшем будут способствовать ускоренной регенерации тканей.
— Длительное культивирование клеток позволит в будущем создать какой-то орган или какой-то значительный кусок ткани, который можно будет пересадить человеку?
— В общем-то, к этому все и движется. У нас в организме все время размножаются клетки и формируются ткани. И эти процессы идут не мгновенно. Если мы порежем палец, то восстановление займет не один день, правильно? Особенно если речь идет о каком-то глубоком повреждении. Это длительный процесс. Поэтому вне организма клеткам тоже нужно время, чтобы обеспечивать и поддерживать эту жизнедеятельность и нормальную функциональную активность.
— То есть, работа очень кропотливая.
— Конечно, любая научная работа поисковая и кропотливая. Как я говорю студентам, которые приходят на научно-исследовательскую практику: «У нас не лабораторная работа, на которую вы пришли, где дают разработанный протокол и задачу с известным решением». У нас, как правило, поисковые задачи: надо решить определенную проблему, которую до Вас никто решить не смог. Требуется усидчивость и оптимизм.
— Есть ли еще какие-то возможности практического применения ваших результатов, кроме регенерации тканей и выращивания органов?
— Органы — это долгосрочная перспектива, ближайшая перспектива — создание тканеподобных структур, которые можно будет имплантировать в область повреждения с большим объемом утраченной ткани. Воссоздание in vitro вне организма аналогов ткани позволит проводить тестирования фармацевтических препаратов. На данный момент мы стремимся к тому, чтобы воссоздать тканеподобную структуру, которая была бы максимально идентична тканям организма и по структуре, и по функциям.
— На каких именно тканях вы проводите исследования?
— Мы работаем не совсем с тканями. Все-таки, мы работаем с культурами клеток и создаем структуры, которые могли бы имитировать ткань. Например, есть офтальмологическое направление — мы моделируем роговицу глаза человека на основе внеклеточного матрикса. Многие ткани мы пытаемся воссоздать, но трудностей хватает, слишком наш организм сложный и многокомпонентный.
— Например?
— Самое сложное — приблизиться к структуре нативной ткани. То, что клетки синтезируют в процессе жизнедеятельности организма, в чашке они не создают. Мы надеемся, что в ближайшие годы получится приблизиться к структуре реальной нативной ткани. Функция — это уже следующий этап. Даже при протезировании, когда при тяжелых травмах, например, у человека удаляют ухо или нос, структурно можно с помощью 3D печати воссоздать любую форму. Но это форма — и все. Можно условно взять нужные компоненты и напечатать сердце. Но будет ли, например, такое сердце перекачивать кровь? Необходимо, чтобы форма обладала своей функцией.
— Вы упомянули, что животным можно сделать роговицу. Сколько это займет времени?
— Пока что это не совсем роговица, а ее прототип. У нас есть проект, — спасибо Российскому научному фонду — в рамках которого мы работаем в этом направлении. Роговица — очень сложная и многокомпонентная система. Несмотря на свой маленький размер, это удивительная ткань, обладающая рядом уникальных свойств. Мы идем по пути создания роговицы, которая, мы надеемся, будет обладать необходимыми механическими и физико-химическими свойствами, и будет интегрирована в область повреждения.
— Какие еще исследовательские планы есть у коллектива?
— Мы активно работаем в направлении материалов для внеклеточного матрикса — кожа, костная и хрящевая ткань. То, что я назвала — это уже много.
— Ученым быть сложно?
— Скорее интересно. Все профессии, в общем, чем-то сложны, ну а кем быть не сложно? Я могу сказать, что степень сложности зависит от заинтересованности. Чем больше ты заинтересован, тем менее сложна задача.
— Студенты сейчас заинтересованы?
— Да! Студенты сейчас очень заинтересованы. Я много лет работаю с ними и могу сказать, что поколения меняются, и сейчас приходят студенты с горящими глазами, с желанием сделать что-то реальное, стоящее и нужное. В то же время, невозможно, чтобы всем нравилась наука. Кому-то интереснее стандартная, менее творческая работа, они чувствуют себя увереннее. В науке может быть очень много разочарований. Нужна усидчивость, оптимизм и вера: «Не получилось сегодня? Ничего, я проанализирую проблему и завтра сделаю лучше!».
Беседовала Анастасия Черкесова
Источник: indicator.ru
