ПромоСтовбурові клітини та прогнозування хвороби: як українські науковиці борються з COVID-19
І чому не прагнуть наукової кар’єри за кордоном
Пандемія COVID-19 змусила науковців з усього світу об’єднатися в боротьбі проти цієї хвороби. До пошуку ліків і розробки діагностики долучилися й українські дослідниці, зокрема Інесса Скрипкіна, яка вивчає лікування коронавірусу за допомогою стовбурових клітин, і Тетяна Древицька, яка знайшла універсальний маркер для прогнозування важкості його перебігу.
Організація INSCIENCE, що популяризує науку, вирішила розповісти про українських науковиць у межах проєкту «Науковий метод» за підтримки Міжнародного фонду «Відродження».
Wonderzine Україна разом з INSCIENCE показують шлях українських дослідниць у науці та їхні досягнення в боротьбі з COVID-19.
Від дитячих мрій до дослідження стовбурових клітин
Інесса Скрипкіна – кандидатка біологічних наук, завідувачка Лабораторії біосинтезу нуклеїнових кислот, старша наукова співробітниця Інституту молекулярної біології та генетики Національної академії наук України.
Інесса Скрипкіна захопилася біологією ще в дитячому садку – її мама працювала лікаркою та приносила додому книжки про мікроби та віруси. Проте серйозно цікавитися наукою дівчина почала в 10 класі. Її тато хворів на рак, тож вона задумалася над тим, як цю хворобу можна лікувати. Саме тому після університету Інесса почала працювати з антираковими ліками – перевіряла їхню ефективність.
Є кілька фаз доклінічних досліджень. Спочатку в середовище, де живуть пухлинні клітини, додають ліки та дивляться, перестануть вони бути онкогенними або помирають. Далі перевіряють на тваринах. В одній із наших груп, яким давали ліки, вижили 97% тварин.
Інесса разом з іншими науковцями досліджувала зміни, що відбуваються на рівні ДНК у хворих на рак, а також лікування хвороби за допомогою стовбурових клітин. Вони виявили закономірність: якщо ці клітини вводили тваринам із початковими стадіями раку кишківника – вони нівелювали його дію та допомагали організму боротися. Якщо піддослідні мали третю чи четверту стадії – то, навпаки, швидше гинули.
Зараз у США клініки використовують стовбурові клітини для лікування деяких типів раку. Також стовбурові клітини допомагають відновлювати печінку, їх використовують за дистрофії Дюшена. Без фундаментальних наукових досліджень до цього не прийшли би.
Перші дослідження – як політ Ілона Маска
Сьогодні Інесса є завідувачкою лабораторії, яку заснували на базі відділу біосинтезу нуклеїнових кислот Інституту молекулярної біології та генетики. У часи СРСР там уперше синтезували комплементарну ДНК (кДНК) на основі матриці РНК. Це зробило справжній прорив не тільки в молекулярній біології, а й дало поштовх до розвитку генетичної інженерії, адже тепер науковці мали можливість синтезувати будь-який білок.
Тоді це був прорив, зараз це рутина. Порівняти можна з польотом Ілона Маска!
Першими білками, які отримали дослідники, стали гормони інсулін і соматотропін. Тепер вони можуть синтезувати безліч білків для будь-яких потреб, зокрема й для створення антитіл.
Одним із перших досліджень самої науковиці було вивчення зворотної транскриптази – білка, який синтезує комплементарну ДНК із РНК. Тепер його можна отримати штучно, а раніше для цього інфікували вірусом курчат.
Стовбурові клітини для лікування COVID-19
Стовбурові клітини почали застосовувати під час клінічних випробувань для важкохворих на COVID-19 ще на початку пандемії. Такі дослідження проводили в провідних компаніях США та Китаю.
У 2020 році українські науковці з Інституту клітинної терапії розпочали клінічне випробування, де використали мезенхімальні стовбурові клітини (з них найлегше культивувати інші клітини – ред.). Їх застосували для лікування хворих з тяжкою пневмонією, яку спричинив COVID-19. Інесса з колегами почала вивчати, як змінюються маркери в крові, що відповідають за захист організму від запалення та чи можна визначити ті з них, які вкажуть на ураження серця чи легенів, які викликала хвороба.
Це були люди, які лежали в реанімації. Їм давали перевірені стовбурові клітини, які допомагали захистити легені. У хворих, які не можуть дихати та мають запалення легенів, формуються рубці, які залишаються на все життя. У тих, кому ми вводили стовбурові клітини, ці спайки не утворювалися.
Пацієнтам давали клітини, які Інесса власноруч перевіряла методом ПЛР. Ці клітини не мали рецепторів, із якими міг би взаємодіяти вірус SARS. Дослідники вводили їх 15-м пацієнтам, а потім перевіряли кров через 7, 14 і 28 днів. Уже за тиждень вони побачили, що кількість маркерів, які захищають організм, збільшилася, а тих, що показують запальний процес, зменшилася. Наразі результати цих досліджень подали до розгляду в журнал Frontiers in Immunology, який є провідним у галузі імунології.
На початку пандемії було страшно, як помирають люди. Кисню не вистачало, не було місць у лікарнях, масок. Люди в реанімації не могли дихати, вони кричали. Я знаю, як це, тому що в мене брат помер від раку легенів. Ці люди не можуть ні вдихнути, ні видихнути без болю. Усі ці пацієнти, яким ми давали стовбурові клітини, не померли від ускладнень COVID-19. Хай вижило 15 людей, але вони вижили.
Наука – це про ентузіастів
У 90-х роках багато колег Інесси поїхали працювати за кордон. Її також запрошували, проте вона залишилася в Україні. Науковиця часто працює зі студентами й говорить, що сучасна молодь має набагато більше можливостей займатися наукою.
Сьогодні українським науковцям допомагають дослідники з інших країн. Іноді аспіранти привозять реактиви. Або ж під час роботи в закордонній лабораторії колеги можуть зібрати Інессі валізу з реактивами й антитілами.
У науку досі приходять ентузіасти, яким це цікаво, які можуть і хочуть працювати. Проте молоді науковці тепер мають можливості отримувати гранти на дослідження, чимало моїх аспірантів бачать себе саме в Україні. Нещодавно, наприклад, сюди повернулася молода науковиця, яка протягом чотирьох років була постдоком у ПАР. Вона могла б піти працювати в комерційну структуру. Та найближчі 10 років бачить себе саме в українській науці.
Наука – справа всього життя
Тетяна Древицька – кандидатка біологічних наук, старша наукова співробітниця інституту фізіології ім.О.О.Богомольця, молекулярна фізіологиня, генетикиня.
Тетяна Древицька хотіла вивчати біохімію з 14 років. Її цікавили молекули, речовини, лікарські складові, а ще вона хотіла лікувати онкологічні хвороби. Перші два роки в університеті давалися їй складно, проте згодом вона потрапила на кафедру генетики.
У певний момент я шкодувала, що вступила на біофак, а не хімфак. Допоки не розпочались спецкурси: онкогенетика, генетика інтелекту, фармакогенетика, молекулярна біологія та генетика, інженерія. Я вибрала розподілення на кафедру генетики та стала генетикинею.
За час своєї наукової діяльності Тетяна працювала в різних напрямах: від вагітності, ускладненої хромосомними аномаліями, до досліджень ішемії, інфаркту, астми, діабету й інших хвороб.
Під час пандемії COVID-19 медична система була перевантажена, а лікарі мали вимушено обирати людей, які можуть продовжити лікування в шпиталях. Саме тому Тетяна вирішила знайти загальний науковий підхід до розподілення пацієнтів – універсальний маркер важкості, який би прогнозував схильність до важкого перебігу COVID-19 у хворих із високої групи ризику.
Прогнозування важкості перебігу COVID-19
Для пошуків універсального маркера досліджували дані пацієнтів із груп ризику – з діабетом, ожирінням, артеріальною гіпертензією й іншими супутніми патологіями. Далі почали шукати діагностичний маркер, який буде досить легко визначити в будь-якій лабораторії. Ним виявилася вільна позаклітинна ДНК. Її рівень у крові хворого пацієнта вказує на майбутню важкість перебігу COVID-19.
Ми побудували математичну модель, яка довела специфічність і чутливість цього маркера. Це працює не тільки для відомих штамів коронавірусу, а й для його майбутніх мутацій і будь-яких інших вірусних захворювань. Точність нашого методу – 85%.
За підвищення кількості вільної ДНК у крові відповідає нетоз. Це процес, за якого нейтрофіли (переважна більшість лейкоцитів у крові) стикаються з подразниками. Ними можуть стати бактерії, віруси, асептичні запалення за інфаркту міокарда або артеріальної гіпертензії. Нейтрофіли під дією цих подразників вибухають і викидають назовні вільну ДНК.
Амбітні цілі для допомоги лікарям
Команда науковиці каже, що спрогнозувати важкість перебігу COVID-19 можна за допомогою декількох маркерів.
Ми шукаємо серію маркерів. У нас є майбутні мішені. Що більше маркерів ми додамо в математичну модель, то дієвішою вона буде. Щоб отримати перші результати за маркером вільної ДНК, знадобилося пів року
Наразі наукова команда Тетяни подала статтю до авторитетного наукового видання Disease Markers для отримання незалежної рецензії. Якщо маркер визнають світові експерти, лікарі зможуть запроваджувати цей метод у свою практику.
Мотивація – врятувати світ
Тетяна отримувала багато пропозицій для наукової роботи в інших країнах. Проте працювати вона хоче в Україні, а за кордон може поїхати, лише щоб здобути нові знання. Про те, чому вирішила досліджувати COVID-19, говорить просто:
У науці має бути мотивація. Мета – врятувати людство або бажання зробити внесок у фундаментальну науку. Я, мабуть, ніколи не зможу визначитися з темою докторської дисертації. Займатися одним напрямом нудно. У мене на рецензії п’ять статей – онкологія, порушення жирового обміну, діти з атопічним дерматитом, астми. А як інакше рятувати світ? Слід шукати щось і для серця, і для легенів, і для мозку.
МАТЕРІАЛ ПІДГОТОВЛЕНО ЗА ПІДТРИМКИ
Коментарі
Підписатись