Молодые ученые - о вирусах и бюрократии, о грантах и солнечных батареях из ягод

Софья МАРЬЯСИНА, аспирантка лаборатории магнитной томографии и спектроскопии ФФМ, ведущий инженер Института функциональной геномики МГУ, учитель химии в школе им. Маршала Чуйкова

- В общем и целом - чем вы занимаетесь?

- Молекулярной биологией – выясняем, как работает клетка на молекулярном уровне, как в ней происходит хранение и передача генетической информации дочерним клеткам, как информация с ДНК передается на уровень РНК и далее - белков. И структурной биологией - определяем, как устроены и как работают белки.

- Какими качествами должен обладать человек, который решает заниматься этой наукой?

- Он должен не расстраиваться, когда у него из года в год ничего не получается. Это нормальная ситуация.

- Ты пока еще молодой ученый - звезд с неба не нахватала, защита кандидатской впереди. Из каких обязанностей складывается твоя работа?

- Я уже не делаю самые примитивные эксперименты - поручаю их студентам. Сама больше занимаюсь расчетами и теми вещами, которые студентам пока не под силу. Иногда занимаюсь написанием фрагментов научных статей.

- Тема года - вирус. А я знаю, что для вас вирусы имеют чисто практическое значение - своего рода инструмент. Расскажи подробнее об этом.

- Вирусы используются для того, чтобы вставлять в клетки фрагменты чужеродной ДНК. Вирус изготавливается в специальных клетках - собирается из нескольких фрагментов: целевой ДНК, которую мы хотим вставить в клетки, и упаковочных частиц. Все, наверное, видели как изображается коронавирус - как рогатая мина со “щупальцами”. Вот это и есть упаковка.

- Ты говоришь “вирус собирается” - то есть вы фактически создаете новый вирус?

- Если так сказать, все перепугаются до смерти. Поэтому важно уточнить, что мы используем вирусы, лишенные способности размножаться - они заражают только первичные клетки, куда проникают, и встраивают нужный нам фрагмент ДНК в геном клетки-хозяина. Это опасно, только если на руку себе налить раствор с вирусами - тогда он может встроить чужеродную ДНК в твои клетки - теоретически это может вызвать рак.

- Какая у этого практическая цель?

- Вирусы нужны, чтобы инактивировать ген в клетке. Мы “выключаем” ген, смотрим, что в клетке испортилось, и в результате понимаем, для чего этот ген был нужен.

- То есть в будущем это может помочь в избирательной генной терапии?

- Да. Если знать, какой ген за что отвечает, то можно будет на эмбриональной стадии определить генетические проблемы, и в будущем при необходимости можно будет редактировать геном, чтобы ребенок родился без патологий. Кроме того, это может помочь придумать поддерживающую терапию для людей с недостатком этих генов.

- Много ли учеников из школы, в которой ты преподаешь, идут в университет и продолжает заниматься наукой?

- До слияния наша школа называлась “Химический лицей 1303”, и у нас химия традиционно изучается на очень высоком уровне. Наши ученики идут в профильные вузы - в МГУ, в РХТУ, во ВШЭ на новооткрывшиеся химфак и биофак. Я преподаю в медицинских классах, оттуда ребята поступают в основном в медвузы.

- А некоторые начинают заниматься наукой еще в школе?

- Да, наиболее успешные ученики с 9 класса получают возможность работать над проектом в настоящих лабораториях. Некоторые после выпуска из школы остаются работать там же. Тогда к окончанию вуза у них в активе может быть много статей в международных журналах и множество практических навыков.

Например, органик-синтетик нашего коллектива Саша Руденко начиная с 10 класса работает в лаборатории Института органической химии (ИОХ) РАН, а сейчас уже оканчивает вуз. Параллельно - курса со второго - он работает в качестве главного и единственного органика в нашей лаборатории. Когда мне для исследований нужна какая-нибудь молекула, он придумывает схему синтеза, решает, какие для этого нужны реактивы, и синтезирует молекулы. Причем это могут быть совершенно новые молекулы - буквально в мире никто никогда не получал похожие.

- А твои исследования в чем заключаются?

- Я изучаю метилтрансферазы. Это белки, которые переносят метильную группу с одной молекулы на другую. Присоединение метильной группы изменяет структуру биомакромолекул и, следовательно, влияет на их функции. Нарушение метилирования может приводить к очень серьезным патологиям. Мы сейчас изучаем метилтрансферазы, которые влияют на сплайсинг - вырезание “лишних” фрагментов генов, происходящее перед синтезом белков. Если сплайсинг идет неправильно, нарушаются буквально все процессы в организме, потому что все белки получаются с ошибками. Например, в 2020 году американцы опубликовали статью о том, что инактивация одной из таких метилтрансфераз у мышей приводит к рождению мышат с увеличенными селезенками и без глаз - из-за ошибок сплайсинга. Мы тогда тоже работали над изучением этого белка и тоже показали его влияние на сплайсинг, но они нас обогнали с публикацией результата на месяц.

- То есть ваша работа вовсе не вялотекущая?

- Мы работаем в высококонкурентной среде, отставание на один-два месяца может стоить приоритета в публикации открытия. В истории нашей научной группы есть несколько случаев, когда буквально за месяц до публикации статьи о наших результатах, полученных в ходе двух-трехлетней работы, нас опережали зарубежные конкуренты.

Одна из основных проблем российской молекулярной биологии - поставка реактивов. Доставка лабораторного пластика, сред для культивирования клеток и ферментов занимает от трех до шести месяцев. При этом расход этих материалов неравномерный, а сроки годности могут быть меньше года, из-за этого возникают сложности с планированием закупок и проведением экспериментов. Более специфические реактивы можно ждать вплоть до года: заказанные нами в мае рандомизированные олигонуклеотиды (разнообразные кусочки ДНК) из Франции до сих пор не приехали в Россию. Проблемы возникают и с транспортировкой веществ в пределах России: три недели назад мне понадобились суспензионные клетки HeLa - человеческие клетки, которые есть в банке клеточных линий в Санкт-Петербурге. Стоимость их всего 10 тысяч рублей, но клетки не продают физическим лицам. Чтобы успеть получить заказ до окончания календарного года, нужно этот заказ оформлять через фирмы-посредники, увеличивающие стоимость вдвое. Но в малых заказах никто из перекупщиков не заинтересован, и оформление закупки длится неделями. Для сравнения, в США заказ реактивов происходит так: кому-то понадобился реактив - он составляет заявку. Через один-два дня требуемое вещество привозят в лабораторию.

- Расскажи, как происходит финансирование исследований, из чего складывается твоя зарплата.

- Мы подаем заявку на грант, и ее оценивают рецензенты - квалифицированные ученые. Они выставляют баллы, и финансовую поддержку получает тот, кто попал в топ рейтинга. В заявке мы обязуемся выполнить определенные эксперименты и опубликовать заявленное количество статей. Грант дается на несколько лет, и каждый год нужно отчитываться. Если отчет удовлетворит рецензентов, финансирование продлят на год. Если же не отчитаться, то человеку, под чье руководство выдан грант, финансирование больше не светит - фактически это конец научной карьеры. В заявке самое сложное - соблюсти баланс между планируемыми результатами и реальностью их достижения. В науке очень сложно заранее предсказать - окажется проект успешным или нет; удастся ли быстро получить результат или спустя годы работы придется отступить. Отчетность по грантам это не учитывает, а отрицательный результат не дает публикаций.

30% суммы гранта забирает организация, которая обеспечивает нашу работу. На зарплаты сотрудникам можно направить от 10% до 30%. Остальные деньги уходят на приборы и реактивы. Можно заложить расходы на поездки на конференции и на платные публикации в журналах - чаще всего оплату с авторов берут журналы с открытым доступом: их больше читают, и на публикации в них чаще ссылаются, а это важно в научной карьере. Стоит публикация немало - за одну статью в прошлом году коллеги заплатили 300 тысяч рублей.

- Если не секрет, на каком уровне твой заработок?

- Сложно сказать. Грантовые приходят раз в полгода или год - в зависимости от гранта, а я участвую в четырех исследованиях. Плюс зарплата из школы порядка 20 тысяч рублей, и полставки ведущего инженера в ИФГ - это около 8 тысяч в месяц. С большого гранта мне приходит, наверное, 250 или 300 тысяч в год, с маленьких - около 100 - 150 тысяч. У меня очень невзыскательные запросы, я зарабатываю больше, чем трачу, поскольку почти все время провожу в лаборатории. В последние три года даже в отпуск не уезжала - хватало смены обстановки от поездок на стажировки и конференции.

- Какой у вас график?

- Свободный - когда хотим, тогда и работаем. Я обычно прихожу на работу в 8 утра и ухожу около 22 часов, иногда позже. Еще у меня есть разрешение работать по выходным, поэтому в выходные и праздники я тоже в лаборатории.

Оля ЧЕЧЕКИНА, 2 курс биофака ГУ ВШЭ

- Ты только на втором курсе, но в лаборатории с Софьей ведешь серьезную научную работу. В чем она состоит?

- Есть такая наука - эпигенетика. Изучает различные модификации ДНК, одной из которых является метилирование. Его наличие или отсутствие отвечает как за старение, так и за множество генетических заболеваний. Я занимаюсь тем, что заставляю клетки вырабатывать большое количество определенных белков (метилтрансфераз), чтобы их можно было вытащить оттуда. Затем мы определяем строение этих белков.

- Сколько времени занимает чисто лабораторная работа, а сколько уходит на работу за компьютером, заполнение бумаг?

- К счастью, бумагами занимаются те, кто выше по иерархии. Иерархия, кстати, выглядит так: на самом верху занимаются бумагами, на средней ступени - как Софья - сидят за компьютером, а я “капаю”. Но я стараюсь научиться расчетам, что сложнее; “капать” можно научиться за два-три месяца, а для компьютерной работы нужен опыт. Чем выше поднимаешься, тем меньше делаешь что-то своими руками. Но в химии и биологии эксперименты чаще всего рутинные, а не цветные и взрывающиеся.

- Чем будешь заниматься по окончании учебы?

- Я бы хотела свою лабораторию или отделение в лаборатории. Или компанию, которая бы практически занималась чем-то полезным для человечества.

- Например?

- В детстве я мечтала о том, чтобы люди перестали есть и тратить на это огромную часть своей жизни, чтобы не было нужно ходить в магазин, готовить, сидеть и есть. Я мечтала, чтобы люди больше работали, больше пользы приносили и могли бы просто закачивать в себя питательные вещества.

- Что бы ты ответила тому, кто говорит: мол, наука не поможет даже прокормиться?

- На мой взгляд, в последнее время ситуация в российской науке улучшилась, и даже молодые ученые не голодают. Раньше я работала в ИОХ РАН, и на моих глазах за три года люди перешли от заваривания лапши кипятком к тому, что могут заказать еду из кафе и поздно вечером поехать домой на такси.

- Год ты работаешь в этой лаборатории плюс три года в ИОХ, а сейчас ты на втором курсе. Ты начала работать там десятиклассницей?

- Это часть кампании Департамента образования - привести детей в науку. Ученики школ с хорошей теоретической базой готовы к тому, что их приведут в лабораторию, скажут, что делать, и научат всему с основ. Я занималась тем, что брала одни вещества и синтезировала новые, ранее не известные. Скоро выйдет статья, в которой описаны 15 соединений, впервые полученные мною. Это не просто случайные соединения, они созданы с определенной целью: мои молекулы могут использоваться как красители для солнечных батарей, то есть могут переводить энергию солнца в электроэнергию. В принципе, работать как солнечная батарея может и тертая ягода - в них есть такие молекулы. Просто КПД очень низкий. Но можно усовершенствовать дизайн молекул и сделать такие батареи более производительными. Они дешевле, экологичнее.

- Как оплачивается твой труд?

- Сейчас - никак. Меня включили в один грант, но по нему выплата будет на Новый год. Я сейчас не за деньги работаю, а за идею.

Даша ЛАРИЧЕВА, 3 курс РНИМУ им. Н.И. Пирогова, медико-биологический факультет, направление - медицинская биохимия

- Чем ты занимаешься?

- Я занимаюсь метаболомикой. Это наука, которая изучает метаболиты - вещества, отражающие физиологическое состояние организма. Моя работа связана с определением витаминного статуса человека. Если мы поймем, есть ли закономерности, которые отражают недостаток или избыток витаминов, это позволит в будущем корректировать его. Это приближение к персонализированной медицине.

- А сейчас разве нет возможности пройти обследование и узнать, в достатке ли у тебя тот или иной витамин?

- Такие исследования делаются. Но дело в том, что существующий ныне иммуноферментный анализ позволяет определить содержание только какого-то одного вещества, а мы рассматриваем все вместе - закономерности и взаимосвязь.

- Где ты училась до вуза?

- Мы с Олей оканчивали один лицей. Я поступила в лицей после 8 класса, и там узнала, как много есть всего интересного на стыке медицины с химией, биологией. Для меня это намного интереснее, чем лечебное дело. Еще с летних сборов перед 9 классом я знакома с Софьей, а с 9 по 11 класс она была моим преподавателем. Так что мы лет шесть работаем вместе.

- Ты бы хотела пойти в науку? И если да, то в России или за рубежом?

- Хотела бы. Наш факультет как раз нацелен на подготовку научных кадров. Мы изучаем не только медицину, но и физику, математическую статистику - чтобы уметь совмещать все и видеть новые решения, внедрять новые методы, работать в междисциплинарном поле. Я бы хотела приобрести международный опыт, дополнительные навыки, узнать, как организована наука за границей. Интересно попробовать стажировки, но я бы не стала загадывать, что останусь.

- Исследование по метаболомике - это твоя первая научная работа?

- В конце 9 класса у меня был проект, посвященный определению трехмерной структуры белка, тоже под руководством Софьи. Но это была работа за компьютером - анализ данных с помощью различных программ. Я пыталась предсказать пространственную структуру белка по известной аминокислотной последовательности. Я потом много выступала, ездила на конференции, даже на одну международную - в 10 классе.

- А нынешнее исследование проводится на грант?

- Да, через пару месяцев должны прийти деньги. Но я не очень хорошо знаю, как эта система работает. Я хожу в лабораторию потому, что не могу постоянно учиться: мне нужно понимать, что я могу что-то делать. Моя основная цель - учиться и набираться опыта. На первом курсе я мало работала, и мне этого очень не хватало. Тогда я написала Софье, чтобы узнать, не продолжается ли проект, связанный с белком. Он уже закончился, но сказали, что есть вот этот. Тема показалась интересной.

- Учебе не мешает твоя работа? Это же притча во языцех, что студент медвуза не спит, не ест, а только зубрит то одно, то другое.

- Я не позволяю себе расслабляться. Бывает, конечно, что-то пострадает, но все заканчивается хорошо, на «4» и «5».

- Чувствуешь ли ты, что тебе не хватает времени на что-то, не связанное с наукой и учебой?

- На сон. Иногда я гуляю с друзьями, но я больше домосед. С подружкой из лицея время от времени выходим пройтись, в кафе посидеть - обычно я на это выделяю субботу. На развлечения времени нет, но мне оно и не надо.