Михаил Бирюков — аспирант Новосибирского государственного университета и молодой ученый в лаборатории биотехнологий Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН. Вместе с коллегами он занимается изучением противоопухолевых эффектов холодной плазмы атмосферного давления на культурах клеток и мышах. Мы поговорили с Михаилом о работе в лаборатории, его пути в науку и о том, как проходят будни молодого ученого.
— В чем заключается Ваша деятельность в лаборатории? Расскажите, пожалуйста, более подробно о Ваших исследованиях и экспериментах.
— Основные направления нашей деятельности — разработка противоопухолевых препаратов и моделей для их изучения. Сейчас мы исследуем молекулярные механизмы гибели клеток после обработки холодной плазмой. Она уже используется для обеззараживания поверхностей и применяется в дерматологии, стоматологии. В последнее десятилетие изучение холодной плазмы вышло на новый уровень — оказалось, что при определенных условиях она способна вызывать селективную гибель опухолевых клеток. Моя деятельность в лаборатории, как у большинства других аспирантов, это планирование, постановка экспериментов, их анализ и дальнейшее представление в каком-то виде. Тематика моей основной работы — изучение механизмов ответа опухолевых клеток на воздействие плазмой, но, кроме этого направления, я также провожу некоторые эксперименты по гранту РНФ по получению и характеризации культур клеток увеальной меланомы, поиску подходов к терапии этого заболевания. Проектом руководит мой научный руководитель — ведущий научный сотрудник доктор биологических наук Ольга Александровна Коваль.
Если говорить об основном направлении моей деятельности — исследовании холодной плазмы, то процесс работы в общих чертах можно описать следующим образом: опухолевые и здоровые клетки человека, растущие на специальном пластике под слоем культуральной среды, обрабатывают потоком плазмы. После этого через какие-то промежутки времени мы изучаем ответ клеток на обработку: смотрим, как изменилась работа генов, количество белков в клетке и на ее поверхности, гибнет ли клетка, по какому пути она это делает и так далее.
Михаил Бирюков
— Как скоро можно будет использовать плазму для лечения опухолей у людей?
— Точную дату, конечно, никто не назовет. Любое новое лекарственное средство или физическое воздействие должно быть хорошо изучено как в доклинических, так и в клинических исследованиях. В случае с плазмой уже есть результаты первых стадий небольших клинических исследований в других странах мира. В них показано, что применение плазмы безопасно для пациентов, это уже хороший результат. Мы работаем с оригинальным источником плазмы, который был разработан нашими коллегами из Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН и Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН. Мы проделали большой объем работы на культурах клеток и провели несколько экспериментов на животных. Будем стремиться к доклиническим и клиническим исследованиям.
— Какой Ваш дальнейший план в исследовании плазмы?
— Я считаю, главные результаты впереди. Исследования биологических эффектов плазмы проводятся нашей группой с 2018 года, за это время сделано очень много. В биологической части исследован механизм действия плазмы на клетки. Холодная плазма генерирует активные формы кислорода и азота, которые могут повреждать биомолекулы, приводя к гибели клетки. Клетка, в свою очередь, пытается нейтрализовать эти активные формы и выжить. Когда мы понимаем механизм этого взаимодействия, мы можем дополнительно воздействовать на клетки и заставить опухолевые клетки погибать, а здоровые — выживать. Сейчас мы знаем этот механизм, и важным направлением исследований является поиск препарата-партнера — вещества, добавление которого к опухолевым клеткам до или после обработки плазмой будет усиливать их гибель. Это может быть как уже применяемый в клинике препарат, который выключает или, наоборот, включает какие-то процессы в клетке, так и что-то новое.
Плазму тоже можно использовать в комбинации с другими препаратами, чтобы усиливать их действие. Например, важная проблема современной медицины — приобретение клетками опухоли устойчивости к действию препаратов. В работах нескольких групп исследователей из других стран показано, что обработка опухолевых клеток плазмой позволяла восстановить чувствительность к препаратам химиотерапии: темозоломиду, тамоксифену и доксорубицину.
Кроме того, когда мы обрабатывали клетки плазмой в комбинации с наночастицами золота, мы заметили, что плазма усиливает захват этих наночастиц опухолевыми клетками. Для того же пероксида водорода, который часто используют как контроль в экспериментах с плазмой, такого эффекта не показано. Похоже, что при обработке плазмой электрофизическое воздействие на мембраны клеток тоже играет важную роль, хотя считается, что эффекты плазмы обусловлены исключительно химическими факторами.
Все эти эффекты очень интересно изучить.
Кроме чисто биологической части, когда мы исследуем взаимодействие плазмы с клетками, в работе есть и более рутинная для нас, биологов и химиков, работа. Наши коллеги-физики постоянно стремятся к техническим усовершенствованиям своего устройства, как в плане конструкции, так и в плане электрических параметров воздействия. Наверное, не преувеличу, если скажу, что каждые полгода появляются новые режимы обработки: изменяется то характер генерации напряжения, то частота, то дополнительный электрод появляется. Нам нужно проверять, как это сказывается на противоопухолевой эффективности. Это простая, но очень важная работа, которая проводилась, проводится и будет проводиться, чтобы сделать обработку наиболее эффективной и безопасной.
— Расскажите о себе. Как Вы пришли к тому, что сейчас занимаетесь наукой в сфере биотехнологий?
— Разработка лекарственных средств заинтересовала меня еще во время учебы на втором курсе бакалавриата Томского политехнического университета. Там я учился на химической технологии. На третьем-четвертом курсе всерьез заинтересовался научными исследованиями в фармакологии и начал искать подходящую магистратуру. Я выбрал программу «Биотехнология» в Новосибирском государственном университете и поступил туда. В начале учебного года встал вопрос о выборе лаборатории. До этого я много читал про лаборатории Института химической биологии и фундаментальной медицины, направления исследований которого показались мне наиболее близкими к моим желаниям. Сергей Викторович Нетёсов, руководитель магистерской программы, порекомендовал мне несколько лабораторий, в том числе лабораторию биотехнологии. Моя одногруппница работала там уже с третьего курса и кратко описала ее словами «лаборатория — пушка». Поговорил с будущим научным руководителем, почитал про плазму и присоединился к коллективу. Оказалось, что одногруппница была права: классная молодежная лаборатория с перспективными направлениями исследований. Приятно находиться в окружении заинтересованных людей, на одной волне решать разные задачи. Про техническое оснащение тоже стоит сказать пару слов — оно было и остается на высоком уровне. Так и начался мой путь в биотехнологиях. Изучение именно плазмы приглянулось мне междисциплинарным характером, кроме того, работа над этой темой к тому моменту уже продвинулась, был получен первый грант РНФ.
Михаил Бирюков
— Были ли моменты, когда Вы жалели или разочаровывались в том, что пришли в науку?
— Я считаю, что мне много везло: повезло поступить в ТПУ из Казахстана, позже повезло осознать, что я хочу работать в сфере биотехнологий. Потом повезло попасть в нашу лабораторию, с научным руководителем тоже очень повезло, ведь на моем месте мог оказаться кто-то другой, приди я в институт на день-два позже. На этом «повезло» многое держится, хотя, конечно, не надо преуменьшать значение труда и упорства. За годы учебы и работы не разочаровался ни в чем, считаю, что всё сложилось весьма благоприятным образом. Это очень важная вещь — прийти, понять, заинтересоваться, встретить нужных людей (таким для меня стал мой научный руководитель и весь коллектив лаборатории) и осознать, как двигаться дальше так, чтобы нравилось.
— Как проходит Ваш рабочий день в лаборатории?
— Стараюсь работать с нормальным графиком и режимом дня. После 25 лет понимаешь, что режим дня — это не выдумки скучных взрослых, а система, с которой становится легче жить. В 9:00 — 9:30 я прихожу на работу. Обычно сажусь за компьютер, смотрю, что у меня есть в актуальных задачах — на коврике для мышки лежит лист с заметками. Последние дни, например, подбираю праймеры для ПЦР. Потом я что-то делаю руками: либо работаю с клетками, либо обрабатываю клетки плазмой. Дальше всё зависит от того, что за эксперимент предстоит с ними провести. Если это плазма, половина дня может уйти на обработку. Если день без облучения, то обсчитываю данные, строю графики, читаю литературу по теме работы. Я стараюсь чередовать работу руками с работой за компьютером, обрабатывать старые данные, получать новые, планировать эксперименты на следующие дни. Отдельная интересная часть аспирантской работы — планирование экспериментов для студентов. Когда ты студент, то спрашиваешь научного руководителя или аспиранта, с которым работаешь, что тебе делать. Он тебе выдает техническое задание, объясняет что-то, рассказывает. Сейчас этот кто-то — я. Объясняю, рассказываю и даю задания. Представьте, мне еще надо все эти эксперименты спланировать, написать план: что, как, куда, что добавлять, как облучать, а уже позже отдать всё студентам в работу. Они, конечно, задают много вопросов, поэтому основная задача — грамотно объяснить, помочь понять, показать. В общем, рабочий день довольно разнообразный — всегда есть чем заняться.
— Свободное от науки время — что это для Вас?
— Лучший отдых — это смена деятельности. Не знаю насчет свободного времени, но у меня сейчас шесть-семь дней в неделю тренировки — айкидо и кроссфит. По айкидо я веду детские тренировки, тренируюсь сам на взрослых занятиях. По выходным и в отпуске фотографирую. Раньше мне нравилась исключительно пейзажная съемка, сейчас больше фотографирую более ограниченные сцены и диких животных. С млекопитающими всё сложно, нужен профессиональный подход, с птицами гораздо проще, так что бердвотчинг — основной процесс с камерой в руках, хотя, конечно, всегда хочется встретить лису, барсука или другое млекопитающее в дикой природе. Еще мне нравится посещать новые места, будь то реки/озера области или города нашей страны. С последним здорово помогают конференции, в поездках на которые можно совместить приятное с полезным: и принять участие в научной части мероприятия, и погулять по городу. Отпуска сейчас тоже стараюсь планировать так, чтобы не сидеть дома, а посещать новые места.
Исследования эффектов холодной плазмы поддержаны грантом РНФ № 22-49-08003 «Комбинирование воздействия холодной атмосферной плазменной струи и наночастиц для повышения эффективности плазменной противоопухолевой терапии».
Подготовили студенты отделения журналистики Гуманитарного института НГУ Татьяна Ершова, Елизавета Шестера, Анастасия Реутова, Людмила Лапина для спецпроекта «Мастерская “Науки в Сибири”»
Фото авторов
