​​ Академик Михаил Островский недавно участвовал в крупной международной конференции «Оптогенетика-2020», поддержанной грантом Российского фонда фундаментальных исследований. Она проходила в Петербурге в режиме видеоконференции, так что ученый оставался дома, как и его коллеги из более чем 10 зарубежных стран. Форум собрал свыше 300 исследователей, и среди них, особо отметим, почти 200 молодых. Российские оптогенетики представляли чуть ли не всю страну: от Калининграда до Владивостока, от Петербурга до Симферополя. 

– Михаил Аркадьевич, вы один из организаторов конференции, энтузиаст этой сферы знания. Объясните непосвященным, что такое оптогенетика? 

– Это всего лишь метод, сравнительно новый и чрезвычайно перспективный. Возник в самом начале 2000-х годов, а в 2010-м был объявлен «методом года». Родился на биофаке Московского университета в конце 70-х годов прошлого века, когда профессор Ф. Литвин и его молодые сотрудники братья Олег и Виталий Синещековы, изучая реакцию на свет одноклеточных зеленых водорослей, обнаружили, что управляет ею родопсин – ключевая молекула зрения. Но эти фундаментальные исследования еще не предвещали появление оптогенетики. Лишь четверть века спустя немецкие, а за ними и американские ученые использовали ген родопсина для регулирования клеток мозга, сетчатки глаза, сердца. Так родилась оптогенетика. Она вобрала в себя достижения физиологии, генной инженерии, оптики. Ее преимущества по сравнению с традиционными технологиями – высокая селективность и скорость воздействия на необходимые экспериментатору типы клеток. Суть способа – внедрение гена светочувствительного белка в заранее отобранные клетки. Там он и продуцирует массово этот самый светочувствительный белок. И теперь клетка становится чувствительной к свету. Если направить луч на определенные нейроны, появляется возможность их «включать» и «выключать», то есть возбуждать или тормозить их активность. 

Все эксперименты, уточним, проводятся на мышах. И чтобы послать свет в заданную точку, как это ни прискорбно, приходится делать дырку в черепе грызунов. Не самый лучший способ доставить луч к нейронам мозга. И сейчас ученые ищут возможность достичь цели с помощью, например, ультразвука или инфракрасного излучения. 

– Вы сказали, направить луч света, а как это делается? 

– Доставка – дело далеко не простое. В роли «почтальона» выступает совершенно безвредный вирус. Несмотря на то, что он очень мал, в него можно «вложить» посылку – ген. Она снабжена «ключиком», который находит именно те клетки, куда надо доставить ген. Встраиваясь в генетический аппарат клетки, он производит в ней светочувствительные белки. Так клетка мозга, сетчатки или сердца становится светочувствительной. 

– С этим ясно, а как происходит лечение? 

– До лечения еще далеко. Пока идет накопление фундаментального знания. Здесь и совершается революция. Наука о работе мозга вышла на новый виток спирали познания: изучения механизмов памяти, зрения, управления движением, механизмов возникновения депрессии, эпилепсии, целого ряда неврологических и психических заболеваний. Единственная область медицины, насколько я знаю, в которой уже идут первые клинические испытания оптогенетики, – офтальмология. Речь идет о попытке возвращения, хотя бы частично, зрения слепым людям. В их сетчатке погибли светочувствительные зрительные клетки, но другие, не светочувствительные, нервные клетки сохранились. В них и «вставляется» наш белок, и они становятся псевдозрительными клетками. Под действием света они способны возбуждаться и посылать сигналы – зрительную информацию – в мозг. Естественно, для этого не нужно ничего сверлить – оптическая система справляется превосходно. Полноценное зрение вернуть вряд ли возможно. Но если слепой человек сумеет отличить свет от тьмы, увидеть, скажем, в комнате стол и стул, а на улице – автомобиль, то, согласитесь, это – победа. И она вполне реальна. Поэтому лечение глазных болезней, как мне думается, будет первым ощутимым и эффективным медицинским достижением оптогенетики. 

– А что кроме зрения? 

– В принципе, с помощью оптогенетики или рождающихся сейчас термогенетики или хемогенетики возможно лечение психиатрических и неврологических болезней: Альцгеймера и Паркинсона, эпилепсии и депрессии – тяжелого и распространенного расстройства. Недаром депрессию называют бичом человечества, и на конференции ее обсуждали. Уже блестящие, на мой взгляд, ведутся эксперименты на трансгенных мышах, страдающих от эпилепсии. При этом заболевании известная группа нервных клеток в определенной области мозга приходит в состояние перевозбуждения. Клетки посылают сигнал мышцам, и у человека начинается припадок. Однако стоит в клетки вставить светочувствительный белок (в экспериментах с мышами это уже делают) и посветить на них, как больные клетки затормаживаются, перестают посылать сигналы мышцам – припадок прекращается. Но это – дело будущего, поскольку не так-то просто доставить свет к больным клеткам внутри мозга. (Не станешь же сверлить больным дырку в голове!) 

– Вернемся к конференции. Какие сообщения показались вам наиболее интересными, значимыми? 

– Блестящую лекцию прочел академик Константин Анохин (Москва). Он рассказал, как с помощью методов оптогенетики его группа изучает проблемы памяти. Ищет ответы на фундаментальные вопросы: как человек запоминает (кодирует информацию) и как вспоминает, – это еще более трудная задача. Разобраться в этом наисложнейшем механизме, понять, как он работает, – одна из острейших проблем нейробиологии. Николай Дыгало (Новосибирск) посвятил свой доклад возможностям лечения депрессии. Известно, какие области мозга повинны в этом тяжелом недуге. Найти способ к ним подобраться, понять механизмы возникновения депрессивных состояний, а затем и их лечения – острейшая проблема. Произвел впечатление доклад молодой исследовательницы Марии Рысаковой (Москва): она изучала свободное поведение животных. В определенные клетки мозга грызунов вставляли светочувствительные белки, и в зависимости от того, давали свет или выключали, крысы становились агрессивными или успокаивались. Выходит, что с помощью света можно управлять поведением животных. Это важно для понимания, что такое агрессия и как из нее выйти. Предмет исследований Валентина Горделий (он возглавляет международную российско-немецко-французскую группу) – поиск новых светочувствительных белков, то есть инструментов оптоген етики. Это новое знание необходимо для решения самых разных задач. Михаил Фирсов (Санкт-Петербург) рассматривал методические подходы к протезированию слепой сетчатки оптогенетическими средствами. Поиском новых методов, замечу, сейчас активно заняты многие лаборатории мира. Очень интересным был в этой связи доклад Алексея Малышева (Москва), описывавшего миниатюрное устройство – минископ. Он крепится на голове свободно двигающейся мыши и позволяет регистрировать работу нейронов мозга. 

– Ваши исследования требуют, наверное, немалых средств: нужны животные, расходные материалы… Вас поддерживают? 

– Поддержка есть, но она носит, я бы сказал, эпизодический характер. Отдельные наши исследователи получают гранты, но их явно недостаточно. Мы очень рассчитываем на государственную федеральную программу по изучению мозга. Ее готовит РАН, а возглавляет подготовку вице-президент академии Владимир Чехонин. Замечу, что подобные программы есть в большинстве развитых стран и успешно там работают. Я вхожу в рабочую группу, и в рамках этой программы мы подготовили предложения по развитию оптогенетики. Так что есть надежда получить финансирование.
У российской оптогенетики сейчас две главные проблемы – производство безвредных вирусов для доставки гена светочувствительного белка в клетки и создание трансгенных животных, моделирующих те или иные заболевания. В мире с ними давно справились. Но купить за рубежом вирусы или трансгенных животных – огромная трудность для нас, даже не столько денежная, сколько бюрократическая. А у нас подобного производства, увы, практически нет. 

– У конференции будет продолжение? 

– Обязательно! Наша следующая встреча должна произойти через два года там же, в Институте эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова РАН (Санкт-Петербург). Признаюсь, когда мы собрались первый раз в 2018 году, в зале были человек сто. В этот раз народу собралось раза в три больше. Видеоконференция прошла, как мне показалось, даже лучше традиционной. Возник эффект присутствия. Никто никуда не спешил, поскольку все сидели дома. Тон конференции – неформальный и дружеский – задал директор института, модератор Михаил Фирсов. Мы подробно обсуждали доклады и лекции, было много вопросов – шла свободная дискуссия. Мы знаем, куда двигаться дальше и что надлежит делать. И в продвижении к цели, замечу, наша страна, хотя и не «впереди планеты всей», но находится на вполне достойном уровне. 

Юрий Дризе 

Похожие новости

  • 15/09/2020

    «Дети» звезд: проект по изучению экзопланет

    Исследования планет за пределами Солнечной системы – относительно новая область науки, которая появилась совсем недавно. Первую экзопланету открыли 28 лет назад. Сегодня, благодаря специализированным космическим телескопам и наземным наблюдениям, обнаружено и подтверждено существование более 4 000 планет, и это число увеличивается с каждым днем.
    350
  • 25/09/2020

    Ученые разработали биоразлагаемый материал для костных имплантов

    Ученые НИЦ "Курчатовский институт" в составе исследовательской группы создали материал, обладающий оптимальными свойствами для изготовления костных имплантов. От аналогов его отличают уникальные механические характеристики и безопасность для организма.
    455
  • 01/09/2020

    «Инвестиции, которые придут в Арктику, будут защищены и будут поддерживаться»: интервью с ​​​​​​главой Республики Саха (Якутия) Айсеном Николаевым

    ​​​​​​​Глава Республики Саха (Якутия) Айсен Николаев утвердил “Стратегию развития Арктической зоны республики до 2035 года”. В интервью “Интерфаксу” он рассказал, откуда Якутия ждет инвестиций, какие проекты будут реализованы в первую очередь и как изменится жизнь в регионе.
    381
  • 08/10/2017

    Секреты картин и криминал: как ученые из России помогают британской полиции

    ​Сергей Казарян, профессор физической химии из Имперского колледжа Лондона, рассказал, как современные методы химии и физики позволяют вычислять преступников по химическим следам отпечатков пальцев, раскрывать фальшивки и изучать историю давно минувших дней.
    1389
  • 13/10/2020

    Каков у вируса вектор? Интервью с молекулярным биологом Сергеем Нетёсовым

    Интервью с Сергеем Викторовичем Нетёсовым - молекулярным биологом, доктором биологических наук, профессором, член-корреспондентом РАН, заведующим лабораторией биотехнологии и вирусологии Факультета естественных наук Новосибирского государственного университета.
    452
  • 24/12/2019

    Выбор РИА Новости: главные достижения российской науки 2019 года

    ​Ученые в России в нынешнем году получили знаковые результаты в самых разных областях – от астрономии до археологии, причем многие достижения имеют выходы на практическое применение. Примечательно, что существенную лепту здесь внесли не только признанные научные центры, но и ведущие отечественные вузы.
    1287
  • 10/03/2017

    Российские ученые разработали новое вещество против вируса гриппа на основе природных соединений

    ​Ученые из Новосибирского института органической химии имени Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирского государственного университета и Научно-исследовательского института гриппа в Санкт-Петербурге разработали новый продукт широкого спектра противовирусной активности, в основе которого лежат природные соединения: терпены и терпеноиды.
    4177
  • 29/05/2020

    Руслан Гринберг: Возникнет ли в посткоронавирусном мире новый дух времени?

    ​​В ходе интервью известный российский экономист, доктор экономических наук, член-корреспондент РАН Руслан Семенович Гринберг рассказал о возможности возникновения после пандемии нового духа времени, благосклонного идеям свободы и справедливости; о том, почему, чем глубже кризис, тем благоприятнее шансы на изменение общественного устройства в лучшую сторону; почему с введением безусловного базового дохода было бы легче реагировать на кризис; начнется ли массовый характер исчезновения профессий; и произойдет ли в этот раз восстановление репутации науки.
    613
  • 11/10/2019

    Электрохимия на службе у фотоники: как углеродные нанотрубоки управляют лазерными импульсами

     Международная команда ученых, которую возглавила группа из Лаборатории наноматериалов Центра фотоники и квантовых материалов Сколковского института науки и технологий, показала возможность управления нелинейно-оптическим откликом углеродных нанотрубок с помощью электрохимического легирования.
    548
  • 27/12/2017

    Исследователи реализуют проект, позволяющий исправлять мутации ДНК митохондрий

    ​В последнее время все чаще можно услышать о тяжелых наследственных заболеваниях митохондриальной этиологии. Эти недуги вызываются дефектами митохондрий, которые являются своеобразными "энергетическими станциями" клеток организма.
    2618