«Битва ученых» на сессии Startup Mix во 2-й день Central Asia Trade Forum

Зебиниса Миракбарова — специалист по генетике человека и медицинским биотехнологиям. Вместе с собратьями по науке она рассматривает всех нас в качестве биологических объектов, практически ничем друг от друга не отличимых. Полный зал людей — то же самое, что скопление бактерий под микроскопом, которые нам кажутся одинаковыми, или стая птиц, которых невооруженным глазом можно отличить только по окрасу и размеру… Или целое поле пшеницы.

«Вы когда-нибудь задумывались, что ваша ДНК на 50% идентична с ДНК капусты? Если мы возьмем у вас кровь и возьмем сок капусты, проведем анализ всей ДНК, то 50% полученной информации будет абсолютно схожей.

На 98% ваша ДНК схожа с ДНК Шимпанзе? На 99,99999………… % идентична ДНК любого другого человека, вне зависимости от нации, социального статуса, «богатого» внутреннего мира? Всего 0.0001 % ДНК определяет то, какой вы особенный.

Вы когда-нибудь задумывались, чем обусловлено то, каким вы родились? О том, как вы выглядите? Чем будете болеть? И от чего умрете? Если, конечно, не несчастный случай. На все эти вопросы можно ответить, лишь изучив вашу ДНК, точнее, всего 0.0…1% ее.

Подумайте о нынешней вашей жизни. Вы, ничего не подозревая, живете полной жизнью, ходите на работу, на свидания, женитесь, путешествуете. Вы не знаете, в какой момент вас может настигнуть болезнь. Вы даже не знаете, чем вы заболеете. В то время как в вашей ДНК эта информация заключена с тех пор, как вы были в утробе матери.

«Легче» в данном случае тем, у кого в семье из поколения в поколение большинство заболевает одним и тем же. И в данном случае играет роль только фактор времени.

А все остальные?  Приходится только гадать. Или же забыть о будущем и наслаждаться сегодняшним днем.

В это же самое время генетики всего мира работают над выявлением предрасположенности к различным заболеваниям. Например, к раковым болезням любого органа. Метаболическим, эндокринологическим, — это может быть сахарный диабет, ожирение, в какой то степени — даже облысение, гинекологическим, сердечно-сосудистым, дерматологическим и другим заболеваниям.

Предположим, вам сейчас 30-40 лет, вы обследовались и выяснили, что у вас есть предрасположенность к раку молочной железы. Не сейчас, не через год, но в будущем. Что вы делаете? Вы более ответственно подходите к сохранению своего здоровья. Принимаете меры для предупреждения данного заболевания.

Кроме того, проводятся исследования по разработке способов выявления чувствительности к различным препаратам, применяемых при лечении вышеуказанных болезней. Есть же люди, которые сами себе лекарства назначают, когда болеют. Именно гены определяют эффективность лечения тем или иным лекарством.

Предположим, человек болеет онкологическим заболеванием. Ему назначили без генетического исследования химиотерапевтическое лекарство “N”. Он принимает его, а через некоторое время, ему становится хуже. Казалось бы, все должно быть с точностью да наоборот. Лекарство ведь должно лечить. А нет! Видите ли, организм не чувствителен к данному препарату, и вместо того чтобы выводится из организма, лекарство не действует и не выводится. В итоге, токсичность в организме растет, что и приводит к вышеуказанной ситуации.

Чем еще генетики занимаются? На основе анализов вашей ДНК генетик может рассказать вам, чего в вас больше, — силы или выносливости, и, исходя из этого, определить какой вид спорта наиболее оптимален для вас. Стоит вам быть спринтером или бегуном на дальние расстояния?

Все исследования проводятся или проводились сотрудниками нашей лаборатории и это только часть айсберга.

Что касается меня, — сегодня я являюсь руководителем молодежного проекта по разработке бисульфитного реагента для определения статуса метилирования у больных онкологическими заболеваниями. Точнее — раком молочной железы.

Что такое бисульфитный реагент и метилирование ДНК и с чем его едят. Представьте себе: ДНК — это пленка кинокамеры. При метилировании структура ДНК меняется. Не в лучшую сторону. То есть часть этой нашей пленки стирается, или покрывается чем-то, что делает изображение нечитабельным. И это приводит к развитию рака. Бисульфитный реагент помогает нам отличить метилированную ДНК от неметилированной. То есть, стертую пленку от нестертой. Те у кого ДНК метилирована, более подвержены в раку молочной железы, чем те, у кого ДНК нормальная. Целью нашей группы является разработка такого реагента, который позволит определить статус метилирования и тем самым облегчит процесс диагностики онкологических заболеваний на раннем этапе. В данном случае — рака молочной железы.

Почему это актуально? Во-первых, ранняя диагностика позволит повысить эффективность терапии или даже создаст возможность предотвратить ее.

Во-вторых, при внедрении данного метода диагностирования без разработки самого реагента пришлось бы закупать его за валюту из-за рубежа, а наш реагент станет импортозамещающим.

Какие результаты на данном этапе?

Зная наши гены, мы будем более ответственно относится к себе, к своему здоровью, к окружающим. А значит, произойдет оздоровление нации, не сейчас, не через год, возможно через десять, а может через 20 лет.

Зная наши гены, врачи будут подбирать пациенту ориентированный персонализированный метод терапии, — повысится средняя продолжительность жизни.

Зная наши гены, мы будем заниматься тем видом спорта, где мы действительно сможем преуспеть и, возможно, через несколько лет, количество Олимпийских чемпионов среди нас будем во много раз больше».

Владимир Цой, ученый-биолог, специалист по молекулярной биотехнологии и генной инженерии, занимается наукой с магистратуры.

«У многих людей при знакомстве возникают мысли, что мы изучаем исключительно пестики и тычинки. Отнюдь нет! Наука намного разнообразнее, и она очень интересна, так как изучает саму жизнь с разных сторон.

«Что нас не убивает, то делает нас сильнее», — впервые озвучил Фридрих Ницше, однако следовать данному афоризму бактерии начали задолго до его появления. И как они следуют? Все знакомы с антибиотиками. Механизм действия антибиотиков разнообразен, но общее среди них: они целенаправленно блокируют какую-либо функцию – нарушение синтеза белка, нарушение производства компонентов клеточной стенки. Т.е. клетка не может сохранить целостность и погибает.

Небольшой факт – нобелевский лауреат Александр Флеминг открыл и выделил первый в мире антибиотик пенициллин, а обнаружил он его благодаря бардаку на столе. Я также следую этому примеру, поэтому  у меня на столе постоянно творческий беспорядок. Вы возможно еще не знали, что во время жизнедеятельности все организмы претерпевают мутации, но одни мутации проявляются, а другие могут и не проявиться. И при воздействии различных антибиотиков, а часто и неконтролируемом их применении у многих бактерий возникают мутации, которые помогают бороться с этими же самыми антибиотиками – это так называемая антибиотикорезистентность.

Например: кто-то заболел гриппом или другим ОРВИ и стал принимать ампициллин. А потом послушал друзей и знакомых, мол, ампициллин уже не действует, и начал применять цефтриаксон. И это после пары дней применения первого антибиотика. А через пару дней после улучшения состояния прекращают принятие препарата. Поздравляем – у вас велика вероятность возникновения антибиотикорезистентности. Во-первых, антибиотики не действуют на вирусы, а во-вторых, вы создаете благоприятные условия для выработки устойчивости. Т.е. в следующий раз, когда вы будете принимать антибиотики, бактерии будут жить и развиваться, не обращая на них внимания!

У бактерий есть несколько механизмов борьбы против антибиотиков, один из них – это создание специальных молекул, которые расщепляют антибиотик, второй заключается в наличии специальных насосов, способных выталкивать из клетки вредные вещества.

В итоге те, кто не приспособился – погибают, а те, кто сумел выжить, дают жизнь новому поколению бактерий с устойчивостью к антибиотику. Более того, среди бактерий имеется «рука помощи», они могут делиться своей генетической информацией с другими бактериями, делая их такими же невосприимчивыми.

Итак, что делают ученые для решения данных проблем? Одни пытаются найти новые антибиотики, другие — модифицировать старые, а кто-то пытается найти альтернативу. Наши исследования как раз связаны с получением альтернативных веществ с антимикробными свойствами.  В моем случае – это растительный дефензин, название антимикробного пептида. Что же такое пептид? По одному из определений жизнь – это способ существования белковых тел. Все знакомы с ДНК, в которой хранится вся информация о живом организме. Если быть поточнее, в ней находится информация о структуре белка.

Так вот, пептид — это коротенький белок, который состоит из 12-50 звеньев. Другие более известные пептиды – это инсулин, гормон роста, тестостерон, прогестерон и др. Дефензин можно выделить из семян седаны, — это черные семена, которыми посыпают лепешки. Также данное растение издревле используется в Средней Азии в народной медицине при различных заболеваниях дыхательной системы и ЖКТ.

Вам известна кишечная палочка, виновница острых пищевых отправлений? Но также она относится к нормальной микрофлоре кишечника человека и многих животных, т.е. спокойно и безобидно живет в нас и даже помогает переваривать пищу. А мы, биологи, научились использовать ее в качестве фабрики по производству необходимых веществ.

Используя генную инженерию, мы выделили ген, который отвечает за образование данного белка, и пересадили в кишечную палочку.

В чем же преимущества антимикробных пептидов, таких как дефензин? Во-первых, они являются естественными компонентами иммунной системы человека, животных, растений. Во-вторых, механизм их воздействия направлен не на какую-то специфическую мишень внутри клетки, а на саму клеточную оболочку, создавая либо отверстия в защите, либо проникая глубже в клетку, соединяясь с ДНК, РНК, тем самым блокируя множества механизмов жизнедеятельности бактерий.

Сразу возникает вопрос, а не опасно ли это для человека? Нет, т.к. оболочки бактерий и человека имеют разную структуру.

Антимикробные пептиды имеют огромный спектр свойств, от антимикробной до иммуномодулирующей. Так же антимикробные пептиды могут выступать альтернативой антибиотикам для тех, у кого имеется непереносимость последних. Однако выяснение их биологического значения во врожденном иммунитете и реализация их полного клинического потенциала потребуют гораздо больших усилий.

Биология очень обширна и интересна. То, что я рассказал, занимает крохотную часть тех исследований, которые ведутся в мире. А ведь еще есть множество неразгаданных загадок в природе. И каждый может принять участие в исследовании мира, главное, чтобы было желание!

И небольшой факт в завершении: «Кипяченная вода – это всегда немного суп»

Ойбек Турсункулов, физик, занимается изучением наноматериалов, полупроводников, солнечных батарей и катализаторов, научный сотрудник Центра Передовых технологий. Ойбек рассказал о своем видении РОЛИ УЧЕНОГО В РАЗВИТИИ НАУКИ УЗБЕКИСТАНА.

«Как типичному представителю науки мне очень интересно, как вы представляете нынешнего ученого Узбекистана. Каким он должен быть? Что он должен знать, чтобы сделать наше общество прогрессивным и улучшить уровень жизни.

Некоторые люди представляют себе ученных очень специфично. Этакий человек в белом халате, очках с толстыми стеклами и большим портфелем, который разговаривает сложным и непонятным языком терминов и формул. Этот человек сидит в своей лаборатории в окружении приборов,  склянок и установок. И постоянно думает о проблемах: какая у него зарплата, когда он сделает свой проект и когда защитит диссертацию?  Так ли на самом деле!

Я задавал этот вопрос давным-давно, в ранние 90-е годы, когда шел сдавать свои документы в факультет журналистики. Представлял, каким я буду писателем или журналистом. В тот день журфак не принял мои документы. Тогда я решил сдать документы на факультет физики. С чего мне так кардинально менять область обучения? Да потому что это было рядом и мне не оставалось времени на раздумье. Жалею ли я об этом! А давайте вместе посмотрим!

Вот история. В 2010 году два физика, Андрей Гейм и Константин Новоселов, из Манчестерского университета получили Нобелевскую премию за эксперименты с графеном — двумерной формой углерода. Графен — это материал толщиной всего в один атом, построен из «сетки» атомов углерода, уложенных подобно пчелиным сотам. Теоретически  было доказано, что такой материал при комнатной температуре существовать не может — он будет переходить в другие формы углерода, например, сворачиваться в нанотрубки или в сферические фуллерены. Материал обладает отличной электропроводностью, хорошей теплопроводностью, высокой прочностью и практически полностью прозрачен. Графен площадью несколько миллиметров был получен отшелушиванием слоёв графита. В 2011 годы мною на специальном оборудовании был получен графен площадью 24 квадратных сантиметра. Руководитель исследовательского центра, в котором я работал мне по секрету сказал, что данный графен в 2025 году и технология будет использована в гибких дисплеях прозрачных смартфонах и гибких ноутбуков.

Я думаю, каждый ученый должен иметь богатое воображение и фантазию по отношению к своим знаниям и опыту. Он должен видеть красоту природы и ее совершенство. Ученый-садовник может выращивать прекрасные сады — ели, орехи, пальмы, сделанные из камня на оксиде церия с применением пикосекундного лазерного импульса. Разве это не красиво?

Насколько прекрасен микромир с применением современного оборудования! Посмотрите на обычную муху под сканирующим электронным микроскопом. С использованием современного оборудования, новейших технологий и мощной команды можно достичь превосходных результатов, которые могут совершить революционные рывки в науке и технике.

Посмотрите вокруг себя, что окружает вас? Современные машины, смартфоны, компьютеры, умные дома, ракеты, летающие в далекий космос. Все это разработано и создано командами ученых. Поэтому специалист в своей области должен видеть мир и все его закономерности так, чтобы его достижения и открытия служили на благо науки и процветания общества.

Если вы скажете ребенку не пить воду из арыка или лужи, будет ли он слушать вас? Конечно да! Тем более, если вы покажете микроорганизмы, живущие в сырой воде и за раз выбрасывающие 50 тысяч спор.

Красота науки состоит в огромном количестве форм и структур неорганических и органических материалов, в изящных закономерностях, по которым движется сама материя. А красота ученого состоит в постоянных изысканиях и исследованиях, в его юмористическом взгляде на мир и стремлении быть тем… А Кем?  Жить среди народа, быть полезным обществу, изучать и обучать, всегда смотреть вперед и видеть, что будет через десятилетия прогресса».