В интервью «ГА» профессор Университета Лаваля (Квебек, Канада) Тигран ГАЛСТЯН говорит о работах, проводимых в рамках совместной исследовательской программы с ЕГУ.
— Г-н Галстян, вы уже давно живете в Канаде, но поддерживаете активные научные контакты с Арменией. Расскажите, пожалуйста, об этих исследованиях.
— В Канаде я преподаю инженерную физику и провожу исследования в области биофотоники – науки, которая изучает воздействие света на живые организмы. Результаты этих исследований находят практическое применение в биологии, медицине, при решении экологических проблем. А здесь, в Армении, я являюсь иностранным руководителем проекта, который выполняется в Ереванском государственном университете и финансируется Комитетом по науке Армении. В рамках этого проекта создана дистанционная лаборатория, которой я предлагаю проекты. В частности, мы исследуем воздействие света на бактерии, ищем возможности снижения их агрессивности.
— То есть это прикладные исследования?
— Эти исследования скорее можно назвать фундаментальными, но с перспективами практического применения их результатов. Например, есть бактерии, которые обитают в воде, и то, с какой скоростью они плавают, определяет уровень их агрессивности. Если, воздействуя светом, мы научимся замедлять скорость движения этих бактерий, а значит и снижать их агрессивность, то этот результат найдет практическое применение. В лабораторных условиях мы исследуем воздействие на бактерии света в искусственных средах, но они очень близки к природным. В любом водоеме присутствует много бактерий, поскольку вода – самая благоприятная для них среда обитания. Но бактерии, также и вредные, в большом количестве обитают и в живых организмах, в том числе в человеческом, который, как известно, на 50-65% состоит из воды. И тут уже возникает вопрос баланса – сможет ли наш организм успешно сопротивляться воздействию вредных бактерий. Если нет, то они начинают быстро размножаться, что становится серьезной угрозой для здоровья и жизни.
— Сопротивляемость организма связана с иммунитетом?
— Во многом, разумеется, да, но есть и другие важные факторы, в том числе — особенности питания.
— Вы сказали, что, если скорость движения вредных бактерий замедлится, они станут менее агрессивными. Но как практически применить эти возможности?
— Самый простой способ — использование световых бандажей, накладываемых на раневые поверхности. В таком бандаже размещается источник света, который снижает активность бактерий, их агрессивность и процесс заживления идет скорее.
— Можно ли использовать этот метод в экологических целях, например, для очистки водоемов?
— Нет, в больших резервуарах невозможно использовать очищение светом. Этот метод применим только для воздействия на небольшие поверхности.
— А можно ли использовать воздействие светом, для снижения влияния вредных бактерий, присутствующих в живом организме?
— Ультрафиолетовое облучение для этого не подходит, поскольку будет оказывать опасное воздействие на здоровые клетки. Поэтому нужно разработать специальную технику использования обычного света, эффективность воздействия которого повышает присутствие специальных агентов – азобензолов. Но пока мы проводим исследования, позволяющие уточнить возможности применения этого метода, выясняем, в отношении каких бактерий он эффективен.
— Агрессивность, связанная со скоростью движения, характерна для всех бактерий?
— Есть много бактерий, которые не движутся и проявлением их агрессивности является размножение. Надо научиться контролировать и этот процесс, но мы начали исследования с плавающих бактерий.
— Скорость размножения одинаковая у всех бактерий?
— Нет. Все зависит от типа бактерий и особенностей среды их обитания. Думаю, в случае с неплавающими бактериями нам придется поработать над агентами, которые обладают разными свойствами, надо будет поменять эти молекулы, чтобы влиять на неплавающие бактерии.
— Но, если при воздействии света агрессивность бактерий снизится, то ведь свет будет воздействовать и на полезные бактерии.
— Да, и это очень важный вопрос. Нужно понять, сможем ли мы селективно влиять только на вредные бактерии. Это и есть цель наших исследований, но сначала нужно определить особенности, отличающие вредные и полезные бактерии. Тут применимы разные механизмы. Например, у плавающих бактерий происходит особый энергообмен через мембрану клетки, это обмен ионами со средой, характерный для всех живых клеток. Например, бактерия Е. соli плавает быстрее, если по особым каналам мембраны проходят протоны, но, если протоны не проходят через мембрану, эта бактерия плавать не может.
— И вы пытаетесь изменить свойства мембраны, ее проницаемость?
— Именно так. И если нам удастся прекратить проникновение протонов через мембрану, то, возможно, другие клетки, скажем, хорошие бактерии не будут страдать. Мы ищем механизмы, благодаря которым можно влиять на плохие бактерии, без нанесения вреда полезным. Это важно, поскольку в живом организме есть как полезные, так и вредные бактерии. Наша первостепенная задача — создать преграду для проникновения в мембрану протонов. А это очень непросто, поскольку мембрана играет чрезвычайно важную роль. Но, как я уже говорил, сейчас мы проводим исследования с бактерией E.сoli, но, возможно, другие клетки, бактерии работают по-другому – используют ионы и т.д. Это выяснится в процессе дальнейшей работы.
— Это один проект, а какие другие?
— Сейчас в Канаде, мы смогли разработать дизайн микроскопа, размеры которого не превышают нескольких миллиметров. Это так называемый минископ. Такой прибор можно ввести в голову маленького экспериментального животного, например, мыши и отслеживать реакции мозга на различные ситуации. Фактически, это имплант. Мы сравниваем поведение животного с имплантом и без него. Такой микроскоп связан с определенным участком мозга, и мы можем наблюдать возбуждение нейронов и их взаимодействие между собой во время болезни или при разных видах активности. При проведении эксперимента используется две камеры — одна снимает поведение животного со стороны, а другая — при введении импланта. Такой микроскоп имеет не только камеру, но и лазерный источник, что позволяет возбуждaть мозг, сравнить поведение животного и то, что происходит в его мозге.
— То есть и этот проект тоже реализуется в рамках сотрудничества?
— Сейчас в Ереване мы разрабатываем два типа имплантов для разного применения и, я надеюсь, что в этом году мы начнем заниматься дизайном микроскопа и выяснением его характеристик.
— Каковы перспективы практического использования этого метода? Или это чисто фундаментальные исследования?
— В первую очередь это инструмент для понимания работы мозга, а потом, поскольку в этом микроскопе есть лазерный источник, мы сможем влиять на определенные участки мозга, изучая их селективно. Иногда медики делают нейроны фоточувствительными и, когда мы их возбуждаем, то можем влиять на их поведение. Пока это только научные инструменты, но в будущем они могли бы найти практическое применение. Уже есть электродные импланты, которые вводятся в мозг и используются пациентами, страдающими болезнью Паркинсона. Но это не метод лечения заболевания, а всего лишь снижение его симптоматических проявлений. Мы надеемся, что оптические методы окажутся более эффективными и долгосрочными. Сегодня мы используем эти инструменты в основном для научных исследований, но в будущем они могут найти применение в практической медицине.
