МЕНЬШЕ ВЛОЖЕНИЙ, ЛУЧШЕ РЕЗУЛЬТАТ

В интервью "ГА" заведующий лабораторией компьютерного моделирования биологических процессов Института молекулярной биологии НАН РА, доктор биологических наук Карен НАЗАРЯН говорит о современных методах исследований.

- Г-н Назарян, какими исследованиями занимается ваша лаборатория?

- Сначала я бы хотел обратиться к событиям прошлого, с которыми связано то, чем я занимаюсь сегодня. В 90-е годы, работая в прекрасно оснащенных лабораториях США и Европы, я понял, что при наших весьма ограниченных средствах, слабом оснащении и проблемах с реактивами практически невозможно получить конкурентоспособные научные результаты. Но, поскольку жизни вне Армении я себе не представляю, я вернулся на родину, но ушел из науки в совершенно другую сферу.

Однако потом я решил заняться компьютерным моделированием биохимических реакций. К этой мысли меня подтолкнула тема моей докторской диссертации – по надмолекулярной организации ферментов и я подумал, что то же самое можно делать с помощью компьютера. Вместе с моим аспирантом, причем не биологом, а программистом, мы сделали несколько интересных работ, я понял, что это перспективное направление и начал им заниматься серьезно. Потом возникла идея преподавать эту специальность в каком-либо вузе Армении, я обратился в несколько университетов, один из которых – Славянский – меня сразу же поддержал. Тогда, в 2006 году я начал впервые в Армении преподавать биоинформатику и преподаю этот предмет по сей день. А недавно нам удалось выиграть мегагрант, и теперь мы продолжим эти работы в более благоприятных условиях. В моей группе кроме меня еще 5 сотрудников, это молодые, активные люди, мои бывшие студенты которые публикуются в авторитетных международных журналах.

- Что является темой ваших исследований?

- Мы заинтересовались одним белком, имеющим странное название – 14-3-3. Этот белок был обнаружен очень давно, в США, еще в 1965 году. Тогда считалось, что он присутствует только в тканях головного мозга. А меня всегда очень интересовало все, что связано с головным мозгом, нервной системой и памятью, по этой теме я в свое время делал кандидатскую диссертацию в Москве. Потом выяснилось, что, хотя этот белок присутствует в больших количествах в нервных клетках, он есть и во всех других тканях и органах млекопитающих, обнаружен даже у одноклеточных организмов. Этот белок интересен тем, что является модулятором белок-белковых взаимодействий. Используя современные технические возможности, теперь мы можем делать компьютерные модели этого взаимодействия и посмотреть, как работает этот белок.

- То есть это и есть компьютерное моделирование?

- Да, тот эксперимент, который можно делать в пробирке, мы делаем с помощью компьютера. А компьютерная техника развилась настолько, что ее возможности выше, чем те, которые традиционно использовались. Мы получаем на компьютере процессы, происходящие в клетке, но некоторые из них пока можно исследовать только в виртуальных экспериментах.

- И, видимо, это не единственное преимущество компьютерного моделирования?

- Достаточно сказать, что для проведения этих исследований нужны только компьютер и интернет, что очень доступно в Армении. Правда, нужны и специальные программы, некоторые из которых платные. Но главное – нужен доступ к большим компьютерным серверам, которые называют суперкомпьютерами. Этого в Армении пока нет.

- Но суперкомпьютер в Армении скоро появится.

- Это будет замечательно.

- А как вы обходитесь сегодня?

- К счастью, научное сообщество предоставляет нам такую возможность. У нас есть доступ к суперкомпьютерам МГУ, Лондонского университета, некоторых университетов США. Мы обращаемся туда и просим выделить нам определенное время для работы. И такую возможность нам предоставляют иногда за символическую плату, но обычно бесплатно. И это прекрасно. Я организовал всю работу нашей лаборатории так, что теперь у нас нет ни одной пробирки, ни одного спектрофотометра. Мы работаем только с компьютерами.

- Те результаты, которые вы получаете можно считать окончательными?

- Конечно, когда-то надо будет проверить их в реальных условиях. И сейчас это делается. Когда я только организовывал нашу лабораторию, то думал, что в нашем же институте есть группы, научные интересы которых позволят организовать наше перспективное сотрудничество и использовать имеющиеся исследовательские возможности. К счастью, это нам удалось и теперь мы активно работаем как с нашими институтскими группами, так и с зарубежными лабораториями.

- Какие конкретные результаты дали проводимые вами исследования?

- Во-первых, интересные результаты были получены в области фундаментальной биологии, где очень важной проблемой является взаимосвязь между структурой и функцией биологических макромолекул. В сфера наших интересов находятся белки и нуклеиновые кислоты. К биологическим макромолекулам относятся нуклеиновые кислоты, белки, которые функционально активны только в виде трехмерной структуры. Если структура будет двухмерной, белок не будет активным, чтобы функционировать, он должен образовать трехмерную структуру. И задачу определения взаимосвязи между структурой и функцией белков биоинформатика сегодня очень успешно решает.

- Как это происходит?

- В память компьютера закладывается несколько тысяч структурных формул белков и их аминокислотная последовательность. И если сделать программу, которая может из любой аминокислотной последовательности сделать структуру, то можно решить эту одну из основных проблем биологии, касающуюся взаимосвязи между структурой и функцией. В этом аспекте нас интересует один белок, который имеет важное значение для армянской популяции. Это белок, мутации которого вызывают семейную средиземноморскую лихорадку – так называемую периодическую болезнь. Этот белок называется пирин, он имеет множество различных мутаций. С помощью компьютера мы моделируем структуры мутированных пиринов и пытаемся понять, как они взаимодействуют с теми или иными белковыми компонентами, в чем разница между мутированной и нормальной структурой. Используя современные технологии, мы можем получить точные данные о том, какие аминокислоты вызывают какие мутации и как это воздействует на белок-белковое взаимодействие.

- Компьютерные технологии сегодня используются и в других науках. Значит ли это, что условия проведения исследований радикально меняются и только на каком-то этапе понадобится экспериментальное подтверждение полученных результатов?

- Вопрос закономерный, и подтверждение, несомненно, понадобится. Но говорить о новых тенденциях в исследовательской работе вполне обоснованно. Компьютерные технологии проникли во все области человеческой деятельности. И кроме применения в сфере фундаментальной науки, эти технологии имеют и практическое значение, например, для получение новых лекарственных препаратов. Раньше химики синтезировали известные или новые химические соединения, модифицировали и меняли их, чтобы улучшить их свойства или получить препарат с какими –то новыми характеристиками. Но найти такое соединение очень трудно, поскольку из миллионов или нескольких десятков миллионов соединений нужно отобрать самое подходящее. Сначала его тестируют на микроорганизмах, потом на крысах, потом на добровольцах, потом на больных и весь цикл занимает порядка 15 - 20 лет.

Сегодня известно, какими соединениями можно воздействовать на белок пирин, а этих соединений несколько сотен тысяч. Мы проводим компьютерный эксперимент по взаимодействию этих препаратов с молекулой пирина или ее активной частью и создаем базу данных возможных лекарственных препаратов. И теперь вместо того, чтобы отбирать подходящий препарат в течение нескольких десятков лет и тратить на это огромные деньги, этот эксперимент проводится в течение нескольких месяцев, то есть, используя компьютерные технологии, можно получить необходимый результат в течение нескольких месяцев и сэкономить много времени и материальных ресурсов.

- Видимо, для Армении с ее весьма ограниченными финансовыми возможностями использование компьютерных технологий в исследовательской деятельности – наиболее приемлемый путь развития науки…

- Несомненно, но, если говорить о разработке новых лекарственных препаратов, то надо налаживать активное сотрудничество с известными фармацевтическими компаниями, что обеспечит значительно большую результативность проводимых работ. Нужно расширять использование новых исследовательских методов во всех областях науки, готовить специалистов, владеющих современными технологиями. Это значительно сократит и расходы на проведение экспериментов, и время их проведение, а в ряде случаев позволит получить результаты, которые, используя даже современную аппаратуру, получить невозможно.

Только в нашем институте биоинформатическими исследованиями занимается уже несколько лабораторий, люди понимают, что это, прекрасная возможность развития науки даже при наших мизерных финансовых возможностях. В заключение я хотел бы отметить роль Комитета по науке, который в последнее время инициировал несколько целевых грантовых программ для поддержки научных групп, которые несмотря на финансовые и другие ограничения показывают значимые результаты.