Опытным путем. На пороге каких открытий в сфере медицины стоят российские ученые?

В Институте экспериментальной медицины с ходу напомнят эпизод из тургеневского романа «Отцы и дети». Нигилист Базаров идет с ведром пойманных лягушек, а Павел Петрович Кирсанов, глядя ему вслед, произносит: «В принсипы не верит, а в лягушек верит». Это к тому, что в середине XIX века российская медицина получала новые знания исключительно от больных (полегчало? стало хуже?), а Базаров, в 1859 году анатомируя лягушек, действовал по-европейски. За границей уже развивался лабораторный медицинский эксперимент.

Опытным путем. На пороге каких открытий в сфере медицины стоят российские ученые? | В этой лаборатории изучают эпигенетические механизмы токсического действия химических веществ. Исследование удостоилось в 2019 году Премии имени принца А. П. Ольденбургского. ФОТО Дмитрия СОКОЛОВА

В этой лаборатории изучают эпигенетические механизмы токсического действия химических веществ. Исследование удостоилось в 2019 году Премии имени принца А. П. Ольденбургского. ФОТО Дмитрия СОКОЛОВА

В России первое учреждение, где медицинское знание стали получать в лаборатории опытным путем, появилось только через 31 год, в 1890-м. Императорский институт экспериментальной медицины - место работы первого российского нобелевского лауреата (и пока единственного в области физиологии и медицины) И. П. Павлова; альма-матер первой в России женщины-биохимика Н. О. Зибер-Шумовой; и «отец родной» почти двух десятков важнейших научных учреждений. Да и самой Российской академии медицинских наук.

В институте 30 научно-исследовательских лабораторий. Мы наведались в некоторые, чтобы узнать, на пороге каких открытий стоят ученые.

Генетика и что «над ней»?

В 1963 году слово «генетика» еще по привычке считалось ругательным, а в институте уже образовалась лаборатория биохимической генетики. Из нее вырос нынешний отдел молекулярной генетики. Здесь объяснят, как человека может погубить одна молекула и почему оптимист легче справляется с хворью.

Ряд болезней (и наследственных, и приобретенных) может сопровождаться амилоидозом - нарушением белкового обмена. Некоторые белки почему-то перестают растворяться и откладываются в межклеточном веществе тканей этакой крахмалистой субстанцией. Если откладываются в тканях сердца - есть угроза инфаркта миокарда; если в тканях почек - почечной недостаточности и т. д.

Наиболее тяжелые из таких заболеваний - прионные. Белок приобретает неправильную форму (ее и называют «прион»), и головной мозг начинает разрушаться. Достаточно одной молекуле испорченного белка попасть в организм - и запустится цепная реакция, портя другие белки. Но загадка: испорченные белки и так есть у каждого, но амилоидозы остаются редкими болезнями. Впервые они были обнаружены у австралийских каннибалов: нетрудно догадаться, как испорченный белок одного человека попадал в организм другого. В наше время амилоидоз может возникнуть, например, при пересадке органов. При переливании крови таких случаев не зафиксировано.

- Сейчас весь мир активно изучает амилоидозы, потому что человечество стареет, а связь амилоидозов и возраста прослеживается, - говорит заведующий лабораторией молекулярной генетики человека, доктор медицинских наук, профессор Михаил Шавловский. - За рубежом есть специальные клиники для таких пациентов, потому что чем раньше диагностируется заболевание, тем больше возможности его приостановить. У нас таких клиник нет. Врачи «не насторожены» в отношении этих недугов, могут принять их за сердечно-сосудистые заболевания, гипертонию, атеросклероз, болезнь Альцгеймера - и лечить неправильно. Диагноз «амилоидоз» нередко ставится, когда уже слишком поздно.

Одно из последних достижений лаборатории - создание красителя, который при гистологии показывает амилоидные отложения. Обычный краситель требует очень высокой квалификации диагноста, а предложенный учеными лаборатории - более «показателен». И, значит, повышает шансы правильного диагноза. Сейчас этот краситель применяют в Национальном медицинском исследовательском центре им. В. А. Алмазова.

...Вообще-то отдел справедливо было бы называть «генетики и эпигенетики» (от греч. «эпи» - «над», то, что «над генетикой»). Как сейчас понимает наука, через поколения может передаваться и информация, которая не записана в генах.

- Особенно очевидно это на примере онкологических заболеваний, - рассказывает доктор биологических наук Евгений Паткин, заведующий лабораторией молекулярной цитогенетики развития млекопитающих. - По классической теории рака, в гене происходит мутация - отсюда и болезнь. Но бывает, что ген не изменялся. Откуда тогда заболевание? Оказывается, это может быть связано с изменениями не генетическими, а эпигенетическими.

ДНК, главное хранилище наследственной информации, не «плавает» в клетке отдельно. Она входит в состав хроматина - вещества ядра клетки. Упрощенно говоря, на уровне этого вещества и определяется, как ген будет работать. Как если бы ген был музыкантом в оркестре, но играть ли ему и как - решает дирижер.

О «надгенетическом» наследовании заговорили после одного нидерландского исследования. Обнаружилось, что у потомков тех голландцев, что пережили во время Второй мировой войны голод (далеко не ленинградский, но тоже страшный), выше процент сердечно-сосудистых заболеваний. И собственно гены тут ни при чем.

Как говорит Евгений Паткин, решающее значение в том, чем мы болеем, имеет эмбриональный период развития. Но, что удивительно, речь о болезнях не ранних, а поздних!

- То есть эмбриону в самом начале его развития была «сообщена» какая-то информация, она зафиксировалась, а потом, уже во взрослом человеке, проявилась болезнью.

Профессор Паткин считает, что основной процент заболеваний связан как раз не с генетическими нарушениями, а с эпигенетическими. Для такого рода изменений не нужно сильного воздействия (скажем, радиации) на организм, не нужно мутации гена. Достаточно, к примеру, некачественной пищи. Или... воды из пластиковой бутылки. Из пластика выделяется вещество бисфенол - в ничтожных количествах, на геном не влияет. А на эпигеном повлиять может, считает ученый.

- А как объяснить влияние психики на протекание заболевания? Известно, что оптимист переносит болезнь легче, но почему? Механизм тут может быть только эпигенетический, - уверен профессор. - То, что мы начинаем его понимать, дает надежду. Значит, можно найти вещества, которые на этот механизм влияют. Иногда кажется: столько болезней, как же хрупок человеческий организм! Но если человечество, несмотря ни на что, не вымерло - думаю, не такие уж мы и хрупкие.

История. Штрихи

Своим началом институт обязан случаю, который сейчас кажется анекдотичным: военного из корпуса принца Ольденбургского укусила бешеная собака и спасти его смогли только во французском институте Пастера. Однако за «курьезным» эпизодом стояло драматичное обстоятельство: небоевые потери армии, в том числе от инфекций, были сравнимы с боевыми. Принц Ольденбургский, убеждая Александра III создать в Петербурге учреждение, подобное пастеровскому, ратовал за боеспособность армии.

То, что бешенство, чума, оспа, холера, сибирская язва, сап, дифтерия звучат «устарело», - заслуга института: его главной задачей и была борьба с инфекционными заболеваниями.

Из отделов института выросли: противочумный НИИ «Микроб» в Саратове, НИИ вакцин и сывороток, НИИ гриппа, Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН, Институт мозга человека им. Н. П. Бехтеревой, Институт экспериментальной биологии (Медико-генетический научный центр), Институт нормальной физиологии им. П. К. Анохина. В 1944 году на базе отделов института появилась Академия медицинских наук СССР.

Помимо нобелиата Павлова в институте работало целое созвездие номинантов на Нобелевку: С. Н. Виноградский, основоположник почвенной микробиологии, первым описавший круговорот азота в природе; Д. К. Заболотный, сформулировавший положения эпидемиологии; А. Г. Гурвич, автор теории биологического поля; Л. А. Орбели, создатель эволюционной физиологии; Н. Н. Аничков, автор комбинационной теории патогенеза атеросклероза.

Чудо-таблетки нет. Есть разработка

Еще в XIX веке продвинутые врачи понимали: защитой организма от инфекций командуют мозг и нервная система. Но не могли это подтвердить экспериментом. В 1960-е в отделе общей патологиии патофизиологии было показано, как определенные участки мозга включают иммунный ответ. Последние полвека сотрудники отдела работают в направлении «психонейроиммунология» бок о бок с одним из создателей этого направления академиком Еленой Андреевной Корневой.

Когда мы переболели чем-то инфекционным, к повторной атаке болезни мы будем готовы: сформировался приобретенный иммунитет. Но мы и представить себе не можем, сколько атак отражает другой иммунитет, врожденный.

- В слезах, на коже, в кишечнике, желудке, ротовой полости есть вещества, которые служат первым барьером на пути инфекции. Причем противодействуют они ей, не имея времени на подготовку, - говорит руководитель отдела член-корреспондент РАН Ольга Шамова.

Эффективность известных антибиотиков катастрофически падает. Микроорганизмы адаптируются, и ВОЗ предупреждает: до появления супербактерий, которым антибиотики будут нипочем, - уже не десятилетия, а годы. Сейчас наука ищет защиту в веществах, которые работают в системе врожденного иммунитета.

Одним из первых в России такие вещества (белки и пептиды) начал изучать профессор Владимир Кокряков. Ольга Шамова, в 1990-х работая под его руководством над своей кандидатской, открыла одно из удивительных антибиотических соединений из клеток крови свиньи. Дело даже не в его антимикробной активности, а в том, что это вещество привело в целый мир так называемых антибиотических пептидов - из клеток крови курицы, козы, овцы, обезьяны и более «древних» существ вроде медуз и морских червей.

Заместитель руководителя отдела Дмитрий Орлов объясняет, в чем эти вещества превосходят привычные антибиотики. Первое: действуют быстро, то есть не дают «плохому» микроорганизму времени на адаптацию, потому что это компоненты врожденного иммунитета, готового к молниеносному ответу. Второе: часто антибиотики плохо влияют на иммунную систему и на «хорошие» микроорганизмы, а антимикробные пептиды по «хорошим» не бьют. Все по той же причине: это компоненты врожденного иммунитета.

Однако природа с ее подарком, врожденным иммунитетом, щедра до определенных пределов. Тот же пептид из крови свиньи напрямую использовать для человека нельзя: он убивает не только инфекцию, но и эритроциты человека. Поэтому нужно создавать вещество синтетическое: сконструировать молекулу, которой в природе не существовало, но которая подходила бы нам. Этим занимается лаборатория дизайна и синтеза биологически активных пептидов, где сейчас собрана целая «библиотека» соединений — кандидатов в будущие препараты. В лаборатории, руководимой Ольгой Шамовой, работает исключительно молодежь.

- Не хочу ввести вас в заблуждение, сказав, что у нас есть чудодейственное средство, - предупреждает Дмитрий Орлов. - У нас нет таблетки. У нас сформирован научный задел для внедрения в медицинскую практику антибиотических и противоопухолевых препаратов.

Увы, фармкомпаниям пока «интереснее» модифицировать свои же старые препараты, чем включаться в создание новых.

От первого лица

5LДмитриев-Александр.jpg

Александр ДМИТРИЕВ,
директор ИЭМ, доктор биологических наук, профессор РАН:

- Институт экспериментальной медицины (ИЭМ) стал первым в России (многие утверждают, что и в мире) многопрофильным медико-биологическим научно-исследовательским институтом. Одно из главных направлений его деятельности - научные исследования (у нас больше 250 научных работников, из них пять академиков РАН, четыре члена-корреспондента РАН, два профессора РАН). Кроме того, у нас существует клиника на 90 коек и поликлиническое отделение (медицинский научный центр), и мы оказываем не только высококвалифицированную, но и высокотехнологичную медицинскую помощь. Наконец, мы готовим кадры высшей квалификации по программам аспирантуры (у нас более 60 аспирантов) и ординатуры.

Научные направления, по которым работает институт, - вполне самостоятельные отдельные дисциплины: вирусология, физиология, молекулярная генетика, иммунология и другие, но в последние годы стало очевидно, что многие проблемы могут быть успешно решены только при объединении усилий экспертов в разных областях. Так и у нас в институте: начинают биохимики изучать механизм конкретного заболевания - сразу же подключаются иммунологи, генетики, патофизиологи, микробиологи, морфологи.

Очень показательно, что в ИЭМ работают вместе и ученые-ветераны, и молодежь. Молодых привлекает то, что ИЭМ (как ни странно звучит для научного учреждения) «намоленное» место - вероятно, по той же причине у нас работают до очень почтенного возраста: мы недавно отметили 90-летие двух наших активно работающих сотрудников - академиков Елены Андреевны Корневой и Артема Акоповича Тотоляна. У нас просто не стареют. Потому что мозг всегда за работой.

Создать «обезьянолошадь»

В отделе вирусологии им. А. А. Смородинцева говорят не «если случится пандемия», а «когда она случится». И речь не только о новом коронавирусе: в отделе готовятся к атаке даже тех вирусов, которых в природе еще не существует. И работает отдел не только на Россию, но и на значительную часть планеты. ВОЗ в свое время выделила $4 млн на реконструкцию отдела, чтобы в случае серьезных пандемий он был на передовой.

В России нет ни одной вакцины, к созданию которой не причастен этот отдел. От кори, паротита, полиомиелита. И, конечно, от гриппа. У нас в стране от него применяется в основном инактивированная, или «убитая», вакцина. Укол. В отделе вирусологии досадуют: даже не все врачи знают, что прививку от гриппа можно сделать, просто прыснув в нос вакцину живую. Это приоритет российской науки: в нынешнем своем виде вакцина была зарегистрирована в 1987-м и только через 16 лет в США разработали свою живую вакцину.

- Мы исходим из того, что вирус гриппа - респираторный. И преграду надо ставить сразу на входе в организм, в дыхательных путях, - поясняет Ирина Киселева, заведующая лабораторией вакцинных штаммов, доктор биологических наук, профессор. - Живая вакцина имитирует естественную инфекцию. Но естественная, попадая через дыхательные пути, спускается к легким и может довести до пневмонии. А вакцина «живет» только на самом входе в организм, прорваться ниже не может, но иммунную защиту включает сразу. В отличие от «убитой» вакцины, которой нужно время и которая хорошо работает только против конкретного вируса.

Вакцину готовят в куриных яйцах (в отличие от магазинных они оплодотворены). Из одного яйца можно сделать одну-две дозы «убитой» вакцины, а живой - до 20 доз. Себестоимость в разы меньше, чем инактивированной. Но, говорят сотрудники, на рынок прорваться сложно: конъюнктура. При этом ВОЗ в случае пандемии будет ориентироваться именно на живую вакцину.

Когда начали появляться первые так называемые пандемические вирусы - птичий грипп, свиной, в отделе стали готовить особую вакцину, которую назвали «потенциально пандемической». Сейчас создана Национальная коллекция пандемических вакцин против вирусов, которые только могут появиться. И рутинно дважды в год отдел делает сезонную вакцину от гриппа - для Северного и Южного полушарий. По договору с ВОЗ ученые передают вакцинные штаммы в Индию и Китай: нескольких ампул достаточно, чтобы сделать из них миллионы доз. Неудивительно, что руководитель отдела доктор медицинских наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Лариса Руденко награждена орденом Дружбы.

В 1960-х создатель отдела академик Анатолий Александрович Смородинцев поддразнивал сотрудников: «Сделайте мне такой вирус гриппа, чтобы он был и А, и В». Ученому, конечно, не вирус нужен был, а вакцина, которая разом «и против А, и против В». Это была шутка, оценить которую мог только специалист: А и В разные вирусы и соединить их - все равно что сделать какую-нибудь обезьянолошадь.

Теперь это не шутка. Генная инженерия так продвинулась, что создать вакцину, которая защитит и от гриппа, и от бактерий (допустим, стрептококков, пневмококков), - уже не фантастика. Так что не только про пандемию говорят «когда она начнется», но и про вакцину: «не если, а когда мы ее создадим».

Без «собаки Павлова»

Имя академика Павлова носят несколько видных научных учреждений не только Петербурга. Но не ИЭМ, в котором нобелиат работал дольше всего, 45 лет. Однако имя Павлова дано тому самому отделу, которым он руководил.

Павлов получил Нобелевскую премию за исследования физиологии пищеварения. Но к тому времени интересы физиолога лежали уже в другой области: условные рефлексы и высшая нервная деятельность. Работа мозга в здравии и в болезни - и сейчас главное направление работы физиологического отдела.

- Из заболеваний самые тяжелые - нейродегенеративные, - говорит руководитель отдела, доктор медицинских наук, профессор Виктор Клименко. - Они тяжелы не только сами по себе, но и потому что развиваются только в одном направлении, в сторону ухудшения. В медицине это называется прогредиентное развитие.

Весь мир исследует рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера, боковой амиотрофический склероз, которым страдал знаменитый физик Стивен Хокинг. Эти болезни хоть и объединены названием «нейродегенеративные» - очень разные.

Например, при рассеянном склерозе белки мозга входят на «чужую территорию», в кровоток, и клетки-защитники лимфоциты их атакуют, приняв за врагов.

Болезнь Паркинсона, при которой разум остается ясным, но отказывает тело, «завязана» на нарушение работы медиатора дофамина. Того самого, который мы по-обывательски ассоциируем с влюбленностью, мотивацией и прочими «лирическими» вещами, а не с дрожательным параличом.

И даже болезнь Альцгеймера, говорит профессор Клименко, еще одно доказательство того, что наши хвори - продолжение нашего нормального состояния. В норме в печени вырабатывается определенный белок, который необходим для работы памяти. Но у некоторых людей этот белок ведет к образованию бляшек в отделах мозга, «общение» между нейронами нарушается - и в первую очередь страдает как раз память.

Ученые исследуют молекулярные основы таких «поломок». Как оказалось, мышь и крыса (с собаками с 1980-х годов отдел не работает) в переживании некоторых патологий не так уж от нас отличаются. Например, в лаборатории психофизиологии эмоций выяснили: на крысах можно смоделировать даже «стокгольмский синдром»: если к ним подпустить удава, они в ужасе шарахаются, но потом начинают идти с ним на контакт. Это объясняется вовсе не пробудившейся симпатией или привычкой. После события, связанного с угрозой жизни, в мозге погибает огромное количество нервных клеток - отсюда такое ненормальное поведение. И нарушения эти сохраняются очень долго.

В лаборатории не только исследуют механизмы посттравматического стресса, но и испытывают комбинации уже существующих лекарств, чтобы подобрать наиболее эффективную схему лечения. Эти опыты переросли в исследование с участием военных, прошедших афганскую и чеченские войны.

#здравоохранение #медицина #открытия #ученые

Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 057 (6655) от 07.04.2020 под заголовком «Опытным путем».


Комментарии



Загрузка...

Самое читаемое

#
#
Из отпуска с вирусом. Количество заболевших корью петербуржцев растет
12 Августа 2019

Из отпуска с вирусом. Количество заболевших корью петербуржцев растет

В начале июля было зарегистрировано уже 60 случаев заболевания корью, в том числе у 16 детей.

От глаукомы до катаракты. Как вовремя распознать болезни глаз
08 Августа 2019

От глаукомы до катаракты. Как вовремя распознать болезни глаз

Как сохранить зрение, рассказывает офтальмолог.

Пациента вызывали? На диспансеризацию пригласят по SMS
08 Августа 2019

Пациента вызывали? На диспансеризацию пригласят по SMS

Начихать на собственное самочувствие станет сложнее

Квасить или мариновать? Чем опасны домашние заготовки
08 Августа 2019

Квасить или мариновать? Чем опасны домашние заготовки

Ботулизм не имеет ни цвета, ни запаха.

Эксперты объяснили высокое количество психически больных людей в Петербурге
06 Августа 2019

Эксперты объяснили высокое количество психически больных людей в Петербурге

За 2018-ый год в Северной столице зарегистрировали 4 тысячи 783 новых случаев ментальных заболеваний.

В НИИ Джанелидзе впервые успешно пересадили печень
30 Июля 2019

В НИИ Джанелидзе впервые успешно пересадили печень

Александр Беглов поздравил городскую больницу с удачной трансплантацией.

Врачи рассказали, как не заразиться гепатитом в салоне красоты
25 Июля 2019

Врачи рассказали, как не заразиться гепатитом в салоне красоты

Риск заболеть присутствует во время маникюра.

Избавить от ожирения, снизить смертность. В Петербурге займутся проблемами детского здравоохранения
25 Июля 2019

Избавить от ожирения, снизить смертность. В Петербурге займутся проблемами детского здравоохранения

Все больше детей страдают хроническими заболеваниями с рождения.

Вирус XXI века. Число ВИЧ-инфицированных россиян достигло критической отметки
08 Июля 2019

Вирус XXI века. Число ВИЧ-инфицированных россиян достигло критической отметки

В 13 регионах страны ВИЧ заражены более 1% населения. В числе самых проблемных, к сожалению, и Ленобласть.

Детский хирургический центр за 6,5 млрд построят в Петербурге
02 Июля 2019

Детский хирургический центр за 6,5 млрд построят в Петербурге

Об этом рассказал действующий губернатор Северной столицы Александр Беглов.

В Петербурге «сердечники» бесплатно получат лекарства
26 Июня 2019

В Петербурге «сердечники» бесплатно получат лекарства

Депутаты ЗакСа окончательно утвердил меры поддержки перенесшим ишемический инсульт петербуржцам.

Таблетки на смену уколам. В России впервые одобрили новую терапию гепатита С для детей
26 Июня 2019

Таблетки на смену уколам. В России впервые одобрили новую терапию гепатита С для детей

Сегодня диагноз «гепатит С» ежегодно ставят 3 - 4 миллионам человек в мире.