Есть ли проблемы у российской науки? К чему стремится учёный? Какие методы молекулярной нейробиологии развивают науку? Это и многое другое в нашем интервью с Романом Романовым - доктором наук из центра исследований мозга в Медицинском университете Вены. Последние исследования Романа и его коллег были опубликованы в Science и Society of Endocrinology.
Роман Романов в ИЖС БФУ им. Канта
-Расскажите про свой путь в науке.
Учась в Нижегородском биофаке, я нашёл группу единомышленников, которые знали, как делать хорошую науку, и на 3 курсе мы решили поехать в Пущино. Там я сразу нашёл лабораторию, в которой в итоге много лет и проработал. Мне хотелось заниматься внутриклеточной сигнализацией, и я попал в «лабу», которая занималась сигнализацией в рецепторных системах. Там я закончил аспирантуру, магистратуру, защитил докторскую диссертацию.
Знаете, есть такая особенность российской науки, что, находясь в одной области, очень тяжело перейти в другую, потому что всё давит: шеф, профессор, заведующий лабораторией. Они не понимали, что я хочу заниматься нейронами, а не вкусовыми рецепторами. Мне, конечно, было очень интересно работать с рецепторами, но потом, когда я уже некоторое время провёл там, захотелось заниматься чем-то ещё. И вот из-за конфликта интересов, когда я захотел перейти в нейробиологию, начать работать с новыми методами, а возможностей не было, принял решение уехать. Гораздо позже, чем другие, уже после защиты докторской диссертации, я отправился в Швецию. Её я выбрал по нескольким причинам: там очень хорошая наука, там живёт мой близкий друг, а кроме того у меня большая семья (на тот момент она была меньше), и с детьми именно в Швеции проще. Так я попал в Каролинский институт, с тех пор у меня было 2 главных супервайзера: профессор Тибор Харкани и Томас Хоквальд. Томас Хоквальд - легендарная личность с в сфере нейробиологии. Тибор же, мой действующий начальник, тоже очень много всего интересного и важного сделал.
Как-то я приехал на конференцию, подошёл к Тибору и сказал, что хочу заниматься совсем другим. Не хочу больше заниматься электрофизиологией (основной метод, который я использовал), хочу осваивать другие методы и подходы. Он согласился со мной.
Электрофизиология по объективным причинам обычно оказывается в самоизоляции. Она требует очень много личных ресурсов, чтобы делать работу хорошо, а на остальное не остаётся времени.
На самом деле у меня на многие вещи открылись глаза: всё, что раньше виделось хорошим, оказалось плохим. В том смысле, что российская наука сильная, но, когда она самоизолируется (опять же в каких-то тематиках), не сотрудничает, начинает копаться в каких-то определённых областях без взаимодействия с другими, теряет свой потенциал. Со стороны я понял яснее, какие проблемы существуют.
-Науки в России?
Да. Я просто понимаю: дело не в ресурсах, не в оборудовании, даже не в идеях – это вторичные проблемы. А на первом месте стоит отсутствие мобильности, коллаборативности. И человек, попав в какую-то лабораторию, расценивает, что его научная карьера не поведёт вперёд, а, наоборот, теперь его жизнь будет обрастать, а молодой учёный будет делать что-то одно. Это большая суровая проблема. Когда я стал шефу говорить, что точно хочу уехать, а я уже за два года до этого ставил его в известность, он был недоволен. Сам он в Америке жил, работал в разных лабораториях. Я считаю, что каждый человек, который занимается наукой, не должен жить всё время в одних и тех же условиях работы. Даже если он находится в одном географическом месте, ему желательно поработать в разных коллективах, с разными темами. Это очень сильно обогащает, я по себе знаю. Мы уже сейчас, например, стали работать в новой лаборатории с другой спецификой, и обогащение происходит всегда очень позитивно. Узнав что-то новое, поработав в какой-то тематике, с кем-то пообщавшись, человек расширяет кругозор, многие вещи видятся яснее. А для учёного ясность – это одна из самых важных вещей. Учёный же работает, прежде всего, для себя, мы - такие эгоисты, которые удовлетворяют собственное любопытство.
Роман Романов на лекции в ИЖС БФУ им. Канта
- Вы занимаетесь развитием различных методов молекулярной нейробиологии. Какие есть, на ваш взгляд, наиболее интересные и прогрессивные методы?
Тот метод, с которым мы сейчас работаем – это транскриптомика одиночных клеток. Мы получаем информацию о сотнях тысячах нейронов и знаем про каждый, что он экспрессирует, и какие гены в нём активны. Как известно от гена «отщепляется» мРНК, которая и вызывает продукцию какого-либо белка. Мы как раз ловим эту мРНК и смотрим, какие гены включены.
Конечно, этот метод прорывной, и он поставил серьёзные задачи и проблемы перед наукой. Дело в том, что, у нас есть огромный массив данных, мы знаем про клетки практически всё. Ну, или как минимум про их фенотип, а вот анализ этих фенотипов, в которых десятки тысяч генов, которые необходимо сравнивать между собой, ставит серьёзную задачу науке.
Биологи долгое время работали по принципу: кажется важным – факт проверяется – да, важно это или нет, не важно. Точно так же описывали клеточные типы. Теперь, когда мы знаем транскриптомику, тут подходом «кажется / не кажется» уже не получится работать, надо применять различные математические профессиональные аппараты, но вот эти самые математические аппараты только начинают развиваться. Как только появляется возможность, на наших глазах вырастают различные алгоритмы, подходы.
Здесь первая проблема. А вторая – большое количество данных. Метод становится всё более доступным, он сейчас практически в каждый крупный университет пришёл. Ещё три года назад транскриптомика была передовой, а сейчас есть везде. Она очень дешевеет, скоро это будет рутинная процедура. Но интерпретация данных очень сложный процесс. Здесь уже экспериментальный процесс занимает около 2%, а 98% - грамотный и правильный анализ, чтобы не натыкаться на артефакты с ложными результатами. Я вижу в этом проблему.
Другой хороший метод – это вирусная технология. Это когда мы вирус вкалываем в животное, например, мозг. С этим подходом можно сделать практически всё что угодно со специфическим типом клеток, имея, например, те же данные транскриптомики клеточных типов. Соответственно, синтезируем вирусы, закалываем их в мозг. Так мы можем изучать ретроградный и антероградный транспорт. Можно узнать, с кем нейрон непосредственно взаимодействует.
Есть целый набор вирусов, которые убивают клетки (более жёсткий метод), выключают синаптическую передачу (это уже более мягкий), новые рецепторы DREADD, когда один активирует нейрон, а другой ингибирует его. Закалывая вещество или давая его с едой, вы активируете или ингибируете какие-то нейроны. Хотите узнать функцию клеток - закололи вирус в отдел мозга. Вирус начинает работать со специфическим белком, появляются рецепторы. Вы берёте животное, и смотрите, что с ним происходит. Мы, например, работаем с гипоталамусом и хотим измерять постоянную активность в течение 24 часов, потому что там всё замешано: и еда, и сон и очень много других физиологических функций. Мы предпочитаем использовать activity cages, в клетке животное снимает камера, а все его положения переводятся в те или иные паттерны, набор 10-ти моделей поведения: ест, сидит, спит, двигается и так далее. И дальше необходимо эти модели анализировать.
Когда мы узнаём, с кем клетка взаимодействует, то начинаем использовать методы оптогенетики. Помимо точности этого метода, как электрофизиолог могу сказать, что он позволяет видеть связи нейронов даже в срезах. В смысле, что у вас есть клетки в одном отделе мозга, связанные с клетками другого отдела. Когда вы работаете ex vivo, вы можете все эти связи разрушить, и обычными способами их невозможно восстановить. А оптогенетика работает даже в таких случаях. Если в терминалах есть родопсин, то в принципе «свет» реконструирует связи. Но опять же и in vivo это спокойно делается.
Новые методы связаны и с имиджингом, то есть изображением активности клеток в мозге в подвижных животных. Вставляется приёмник с камерой, и вы, меняя условия, видите, что загорается в мозге. Какие клетки активны и так далее. Такие методы мне очень нравятся.
- На чём собираетесь сконцентрировать внимание в дальнейшем?
Нам интересно проследить суммарный стрессовый ответ в мозге, стрессовую сигнализацию, и как вовлечены в это всё CRH клетки (нейроны, содержащие кортикотропин релизинг гормон), какое влияние оказывают именно они.
Современные методы позволяют пересмотреть старые положения. Я имею в виду, что они были правильными, но многие вещи упущены. Это просто методология науки такая, когда важные вещи вычленяются, а мелкие упускаются. А они оказываются не мелкими.
Например, есть классические окситоциновые нейроны, как раз в том же гипоталамусе. По идее, магноцеллюлярные клетки идут в заднюю долю гипофиза, который потом высвобождает окситоцин. Так эти клетки и рассматривали всегда. На самом деле ряд работ показал, что они опускают коллатерали и в другие отделы мозга.
Я уже для нескольких других типов тоже предполагаю, что одной ногой они регулируют гормоны, а другой ногой влияют на мозг. И это даже уже не то, что такое «супер», это уже «капитан очевидность». Вероятно, так и есть.
Подготовила Анастасия Шешукова