ВСЕ НАЧИНАЕТСЯ С ДЕЛЕНИЯ КЛЕТКИ

В интервью «ГА» руководитель лаборатории Научного центра зоологии и гидроэкологии НАН РА, кандидат биологических наук Виктор СПАНГЕНБЕРГ представляет свои исследования.

- Г-н Спангенберг, вы переехали в Ереван, чтобы создать новое научное направление. Расскажите о нем, пожалуйста.

- Некоторое время назад в Армении был объявлен конкурс «Интеграция», направленный на развитие международного научного сотрудничества. Согласно условиям конкурса, приезжающий специалист создает в Армении научную группу по новому направлению. Предполагается, что в дальнейшем лаборатория будет активно развиваться, молодые специалисты будут подавать заявки на международные гранты, интегрироваться в научное сообщество. Наша лаборатория была создана год назад с целью объединить несколько направлений биологии, которые в последние годы активно развивались, но независимо друг от друга.

Нам удалось создать лабораторию в Научном Центре Зоологии и Гидроэкологии РА, где работают настоящие профессионалы. Также мы активно сотрудничаем с ЕГУ, Институтом генетики человека в Германии, лабораториями в России и Великобритании. Наш проект будет способствовать развитию нового направления - цитогеномики в Армении. Мы вовлекаем в работу студентов и аспирантов, которые смогут получить у нас новые знания, современную подготовку, публиковать статьи в журналах с высоким рейтингом и, как я уже говорил, интегрироваться в международное научное сообщество.

- Проводимые вами исследования относятся к сфере фундаментальной науки или могут иметь и практическое значение?

- В конечном счете все прикладные направления формируются на основе фундаментальных исследований. Конечно, со временем наши методы будут применяться и в репродуктивной медицине, диагностике бесплодия у людей. Уже сейчас мы сотрудничаем с медицинскими учреждениями. Вообще мы в основном работаем на модельных объектах – на животных, занимаемся проблемами репродукции, эволюционной биологии.

Сейчас для нас важно, что в развитии нашей лаборатории будут использоваться новейшие технологии, пришедшие из других областей: цитологии, иммунологии, физики, биоинформатики. История науки знает много примеров, когда инженерная идея находила применение в биологии, а в дальнейшем благодаря совместной работе разных специалистов создавалось целое научное направление.

- То есть это такая модель развития?

- В общем-то, да. Это модель естественно растущей организации, которая развивается, расширяется, обучает студентов, готовит новые кадры. Поэтому мы не только вовлекаем в нашу работу студентов и аспирантов, даем им новые знания, но и читаем лекции в вузах, проводим мастер-классы. Наша задача – вызвать интерес к вопросам генетики, цитологии, современной микроскопии. Проектом предусмотрена популяризация нашей деятельности.

- Из каких областей заимствованы новые технологии, применяемые в ваших исследованиях?

- Во-первых, это теоретическая подготовка - сложный процесс ознакомления с современным состоянием нашей области науки. Во-вторых, это методы цитологии, обучиться которым за месяц или два невозможно, это очень кропотливая работа. Кроме того, мы используем белковые молекулы - антитела, работа с которыми требует хорошего понимания иммунологии. Биомедицинские компании и лаборатории производят огромное разнообразие антител, в основном для медицинской диагностики и в первую очередь - проведения онкологических исследований. Нам же нужно выбрать редкие варианты антител, которые подходят для наших исследований животных. Разумеется, мы также используем последние достижения оптики и микроскопии, где недавно появилось новое поколение фотокамер. Это позволяет принципиально повысить уровень получаемых результатов. Мы проводим исследования ключевого момента жизненного цикла – мейоза, когда происходит контакт между материнскими и отцовскими хромосомами, в результате чего появляются новые комбинации генов. Сейчас этот процесс мы изучаем у нескольких видов птиц, четырех видов ядовитых змей, бурого медведя. Я привел только те примеры, результаты которых скоро будут опубликованы. Необработанных препаратов гораздо больше, работы впереди много. Кроме того, мы продолжаем исследования партеногенеза у ящериц, которые, в природе встречаются только в виде популяций самок и размножаются почти как клоны. В лабораторной работе мы «окрашиваем» препараты клеток и по разным изолированным цветовым полосам получаем разноцветное изображение - точный ответ на интересующий нас вопрос. Раньше было очень сложно получить качественные снимки, например, для локализации отдельного белка в клетке, а сейчас мы получаем фотографии тысячами и отбираем из них максимально информативные.

- В каких исследованиях вы используете эти возможности?

- Нас интересует очень необычная и еще не полностью изученная линия клеток, которая присутствует в организме как человека, так и животных, размножающихся половым путем. Эти клетки называются герминальными. Я уже говорил о процессе мейоза, дополню также, что у большинства животных он протекает по общему сценарию, но у каждой группы организмов есть свои уникальные особенности. Эти данные представляют большой интерес для генетики, клеточной биологии, эволюционной биологии. При этом важных нерешенных задач еще очень много.

- То есть вас интересуют вопросы, связанные с размножением?

- Клетки, которые мы исследуем, очень информативны как для изучения размножения, так и для понимания организации геномов животных в целом. Эти знания постоянно дополняются, но многие вопросы, связанные с определенными малоизученными участками генома, все еще исследованы недостаточно.

- Но, видимо, вы ставите перед собой какие-то конкретные исследовательские задачи?

- Да, например, в последние два года мы сконцентрировались на больших участках генома, центромерах. Совсем недавно, в 2022 году результаты этих исследований человека и всего нескольких видов животных были полностью опубликованы. Мы изучаем данные участки св несколько другом ракурсе, проводим сравнительные исследования на разных видах животных. Это сложные междисциплинарные исследования, в которые мы, наряду с цитогенетиками, вовлекаем и других специалистов, например, биоинформатиков.

- У вас есть все необходимое оборудование?

- Постепенно собираем все, что нужно. На днях мы получили прекрасный современный микроскоп, сейчас мы его настраиваем. Такой инструмент, конечно, повысит качество получаемых результатов. Но вообще биология такая наука, где нередко требуется многократно повторять эксперименты, а значит нужно запастись терпением. И тут огромную роль, в нашем случае, играет качество оборудования – объективы, световые фильтры, камеры и т.д. Поэтому мы очень тщательно выбирали микроскоп, соответствующий нашим исследовательским задачам.

- Как я поняла, ваши исследования связаны с онкологией. Какая связь между онкологией и цитогенетикой?

- Эта связь не прямая, но часть изучаемых нами белков – общие для двух этих наук. Как я говорил, мы исследуем деление клеток, называемое мейозом. Это очень сложный и интересный процесс, в ходе которого происходят драматические преобразования: сотни запрограммированных разрывов ДНК в каждой клетке, их «залечивание» или репарация и даже временное «выключение» части генома. С другой стороны, специалисты-онкологи для определения того или иного типа раковых клеток часто изучают те же самые белки, влияющие именно на процессы деления. По сути, раковая опухоль и состоит из клеток, которые аномально активно делятся. Таким образом оказывается, что пересечений между исследованиями белков в мейозе и современной диагностикой рака значительно больше, чем ожидалось. Возможно, в будущем нам станут более понятны сложные взаимодействия белков в норме и при опухоли.

- С какими проблемами вы сталкиваетесь?

- Получение научных результатов во многом связано с умением делать качественные препараты. Это 80% успеха. Но, к сожалению, бывает, что уникальный опыт предыдущих поколений исследователей теряется. Сейчас специалистов, умеющих приготовить качественный препарат, становится все меньше и меньше. Поэтому мы учим студентов работать вдумчиво, с пониманием каждого шага в нашей работе, передаем им опыт наших учителей. Таким образом, мы используем современное оборудование, синтез разных методов и создаем сотрудничество зоологов, генетиков и биоинформатиков.