«В нашей области речь идет о здоровье человека, и здесь мы должны вспомнить поговорку — семь раз отмерь и один раз отрежь»

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.Живая клеточная культура под микроскопом. Автор фото: Черкесова Анастасия.— 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!».