Что общего у биологии и химии?⁠⁠

Сергей Александрович Мошковский о том, как работает биохимия, что она делает для человека и человечества, какими исследованиями учёные занимаются сегодня и какие прорывы ожидают в ближайшем будущем.

Стенограмма под видео

— Всем привет! Вы на канале SciTeam. Я рада представить вам нашего гостя, Мошковского Сергея Александровича, доктора биологических наук, профессора РАН, заведующего кафедрой биохимии медико-биологического факультета Российского национального исследовательского медицинского университета имени Пирогова и руководителя лаборатории медицинской протеомики. Сергей Александрович, здравствуйте!

— Здравствуйте!

— Давайте мы, собственно, начнём с того, что же такое наука биохимия, когда она сформировалась, когда впервые появились её элементы?

—Смотрите, наука биохимия — это уже как-то звучит достаточно современно. Когда мы учимся в школе, в том числе и в высшей, у нас есть там история, химия, биология, а когда совсем в высшей школе - биохимия, молекулярная биология, биоорганическая химия. Но на самом деле сейчас знаний накопилось столько, что все эти дисциплины соприкоснулись. Просто у нас, например, в институте, в университете есть кафедра биохимии, есть кафедра молекулярной биологии, есть кафедра молекулярной генетики, а на самом деле они могут говорить об одном и том же. Поэтому сегодня биохимия - это какой-то частный раздел, да и то который туманно определяется. Сейчас есть просто молекулярные науки о жизни, а разные кафедры уже делят между собой эти знания, по сути, как договорятся. Например, у нас изучают белки-метаболиты, на молекулярной биологии — нуклеиновые кислоты, то есть жизнь очень сильно изменилась, потому что все технологии интегрировались. Биохимия — это собственно та химическая основа, из которой состоит живое. Если взять химию, то мы можем покопать землю, порыть, посмотреть, что там, обработать, растворить, увидеть, какие произойдут реакции. Далее - займёмся аналитической работой, то есть будем выявлять то, что там находится. Мы можем взять какого-нибудь зверя, кусок мяса или что-нибудь живое, травки, измолоть его и посмотреть, что там. Это есть исходно задача биологической химии, это просто было как раздел органической химии, более усложнённый, может быть. Эта работа велась, когда был расцвет органики, ну а в расцвет органики (конец XIX -начало XX века) возникла и биохимия, потому что был большой соблазн взять живого голубя, кинуть его в мясорубку и посмотреть, что будет. Тогда, в общем, всё было сурово в жизни.

— Бедный голубь!

— Ну ладно, хорошо, кусок мяса. Тогда люди об этом не думали, они работали. В то время биохимия - это было одно, а, например, физиология была совершенно в другом мире. Сейчас всё это соприкоснулось, потому что физиология, например, стала молекулярной, а раньше: ударили током - у него ручка задёргалась, никто не знал, что это, и писали: «Задёргалась один раз», «Задёргалась два раза». А теперь мы говорим: под воздействием электрического тока открылись каналы, там, в клетках, потекли токи ионов, — ионы, уже пошла химия. Понимаете, уже наступил момент, когда мы не воспринимаем всё отдельно. Как знаете, физики, они биологов слегка презирают обычно, потому что жучки, букашки, мы тут атомы расщепляем, а вы тут со своими букашками залезли к нам. И они говорят, что биология превратится в науку, когда она станет химией, а химия превратится в науку, когда она станет физикой. Есть такое высказывание, оно никому не принадлежит, но я его слышал не раз. Идёт процесс интеграции знаний. В идеале мы должны построить модель живого организма на атомарном уровне. Это будет такая высокая цель биологии, то есть мы будем знать всё от «а» до «я», от того, как он бегает, прыгает, что он ест, как он себя ведёт. Поэтому, «наука биохимия» — это несовременно звучит, у нас интегративный подход, у нас всё соединено.

— То есть, получается, что вы себя позиционируете как учёный?

— Я просто биолог.

— Биолог?

— Да. Я биолог, но больше молекулярной биологии. Но я стараюсь не отставать, я очень интересуюсь вообще живой природой, но это уже моё пристрастие. То есть сегодня молекулярный биолог может вообще на травку даже не наступать никогда.

— Сергей Александрович, расскажите про Ваши исследования.

— Мы занимаемся некой тонкой настройкой белков мушки дрозофилы, мыши и человека. Есть у нас такая белковая тема, как… С помощью РНК происходит тонкая настройка белков. Для этого есть аналитические технологии, и мы пытаемся из существующих данных и из своих данных извлечь больше информации. Это такие маленькие шаги. Те деньги, которые мне удаётся добыть, и кормить при этом четыре-пять человек моей группы, - этого хватает вот на такие исследования. У них есть свой масштаб, и, конечно, потолок учёного - это то финансирование, которое он получает.

— Расскажите тогда, пожалуйста, про то, как происходят ваши исследования, про инструменты и принципы работы учёного.

— Это зависит от того, какого рода гипотеза. Есть исследования in vivo, то есть с живыми организмами. С ними что-то происходит, мы можем взять, скажем, какую-то функцию, которая хорошо охарактеризована, и у какого-то подопытного животного её выбить, получить так называемый нокаут, нокаут генный, то есть убрать ген, вырубить его, условно говоря. Нокаут — это значит, что мы вырубаем работу определённого гена, то есть участка генома, и он полностью остаётся неработающим, и мы смотрим, что будет с таким животным, которое мы получили искусственно. Мы его сравниваем с животным, у которого всё нормально, всё обычно, оно дикое. Есть дикий тип, и есть мутантный тип. То есть получать мутантов, для того чтобы охарактеризовать какую-то функцию. Можно искусственно вторгнуться в работу in vivo: использовать на них всякие вещества, лекарства, блокаторы каких-то функций — это работа in vivo. In vitro - следующая стадия, это живые клетки, которые культивируются. Они живые, но это уже не организм, то есть можно в баночках выращивать клетки: бактериальные, человеческие, животных, насекомых — кого угодно, пожалуйста. Есть большое количество уже устоявшихся культур клеток, с которыми работают, над ними ставят, как-то их редактируют, смотрят, что с ними получилось, наливают в них лекарства. Следующая стадия уже считается in vitro, в пробирке, но это как бы in vitro с живым объектом, а есть ещё совсем in vitro in vitro, когда там просто уже они условно мёртвые, но функционирующие куски, скажем, части клетки: какие-то белки отдельные, какие-то отдельные молекулы. Они функционируют, но они уже в искусственной системе разбавлены каким-то специальным раствором, и мы за этим наблюдаем с помощью аналитической технологии, технологии, уже близкой к химической. Мы смотрим, сколько этого вещества, уменьшилось ли оно, увеличилось ли, какое это вещество. И тут уже используются методы, например, секвенирования нуклеиновых кислот, но это приборы сложные, частично оптические, на физических принципах они построены. Для белков это, например, масс-спектрометрия, всякие методы спектральные, физические методы уже. Физико-химические методы, которые разработаны давно для разных других молекул, и их интегрировали в биологию. Поэтому аналитические методы едины, что допинг мерить, что мерить какие-то вредности, что мерить биомолекулы другого типа.

— Вы упомянули про практическое применение научных исследований для человека. Что ещё бы Вы обозначили?

— Основное — медицина, это номер один, понятно, что медицина — номер один для биохимии, вообще для биотехнологии так называемой, медицинская биотехнология, медицинская биохимия — это диагностика, лечение, прогноз. Всё это развивается успешно с помощью геномной технологии, в первую очередь, и сопровождающей её другой технологии, постгеномной. То есть тех технологий, которые выросли уже на основе расшифрованных геномов. Это первое, что есть, а дальше биотехнологии, то есть создание сельскохозяйственных организмов, хотя люди суеверно относятся к рекомбинантным организмам, к ГМО, но в этом нет ничего совершенно опасного.

— Я думаю, Вашими стараниями, я имею в виду популяризаторов, отношение меняется.

— В этом есть опасность, но опасность есть во всём. В неправильной диагностике, в неправильном лечении, в неправильном применении, например, рекомбинантных организмов. Нет такой вещи, которая не вызывала бы опасность, такой вещи просто не существует, понимаете? Пальцы в розетку можно засунуть и умереть в любой момент, да? Точно так же, как это касается всего. Такого рода неоднозначность всего вызывает общественное внимание, понятно, что, как с вакцинацией, знаете, кто-то умер от неё, все остальные живут, и с ними ничего как будто не произошло, но на самом деле степень их защиты огромная, социальный эффект огромный, но кто-то один умер, вот не повезло, у него аллергия, он был ослаблен, не досмотрели специалисты, которые его вакцинировали. Также и с ГМО.

—Тем не менее, всё-таки каких-то открытий Вы ждёте в ближайшее время в целом от Вашего узкого сообщества и от мирового сообщества научного в вашей области?

— Сегодня разработан способ редактирования геномов. Точного редактирования генома. Например, имеется животное, у которого есть такой-то код, который нас не устраивает. Мы просто внедрились, и изменили этот код очень точно, с точностью до одной буковки. Как будто точная-точная коррекция, и смысл сразу поменялся. Сегодня ждут редактирования человеческие организмы, больные, например. Например, на стадии эмбриона мы способны будем вторгнуться туда и, например, ребёнка-инвалида превратить в здорового, абсолютно нормального ребёнка, на стадии эмбриона. А далее уже на стадии всего организма это намного сложнее. Вот сейчас есть редактирование генома человека с медицинскими целями, то есть полное исцеление, например, наследственных заболеваний, которые выявились. Впоследствии возможно, при грамотной доставке, полное исцеление злокачественных опухолей. Это будущее. Вообще излечение злокачественных опухолей — это вопрос, в котором прогресс достигается невероятный, и проблема может быть решена. Не полностью, но значительно улучшится ситуация.

— Сергей Александрович, расскажите, пожалуйста, что именно повлияло на Вас, почему Вы стали учёным?

— Я с детства любил животных, я в четыре года решил стать биологом просто. Но потом так сложилось, могу сказать, малодушие тоже меня привело в биохимию, потому что я хотел поступить на биофак, но у меня там не хватало химии как предмета. Надо было сдавать химию, а я не подготовился. Я поэтому просто пошёл туда, где химию не надо было сдавать. А так как у меня в роду много медиков, причём известных, я решил совместить, так сказать, какую-то профессию медицинскую и биологическую, и вот это меня привело в институт. Ну как, вы понимаете, существуют какие области там? Я воплощаю, так сказать, преподавание и исследования, а что ещё у нас существует в природе, какие другие занятия? Может быть, спорт, искусство и продажи, наверное, да, бизнес. К бизнесу у меня душа не лежала, я по натуре не коммерсант. Исследования, они как бы, понимаете, если что-то сделал и отправил… Они как бутылка, брошенная в воду,

которая путешествует по волнам, и кто её вытащит потом? То есть ты знаешь, что оставил свой след, эта бутылка плавает, кто-то её вытащит, а может быть, никогда не вытащит. В этом есть некая такая миссия. Ты создаёшь знания и отправляешь их в вечность.

— Сергей Александрович, почему биохимию важно популяризировать?

— Наверное, науку популяризовать надо, чтобы люди не тратили собственные накопления на какие-нибудь диеты антинаучные. Просто наука нужна, потому что она, по идее, содержит в себе истину, а другие сферы - они истины как таковой не содержат. Например, бизнес как таковой не обязательно содержит истину, вы можете продавать то, что не работает, но и не вредит, потому что если вредит, то это уголовщина. А если оно не вредит, вы можете это продавать, и это будет маркетинговая хорошая технология, правильно? Но истины она не содержит. Продажа не содержит истины, а наука содержит. Если мы считаем, что от того, что вокруг истина, людям станет лучше, то мы должны популяризировать это. Есть классические книги популярные, которые можно читать всем.

— Посоветуйте что-нибудь.

—Вот книга Франк-Каменецкого про геномы - из классических. Есть такой деятель очень хороший, физтех Максим Франк-Каменецкий. Не помню, как его книга называется, но она очень известная. Есть такой профессор в Новосибирске, Павел Михайлович Бородин, он написал очень хорошую книгу: «Кошки и гены» называется, там о генетике в целом, то есть книга тоже блестящая совершенно. Я кого-то, конечно, не назову, есть ещё несколько книг ещё советских. Потрясающая совершенно книга — «Происхождение Земли и жизни на ней», Кирилл Еськов автор, тоже известный палеонтолог, просто потрясающая книга, я просто фанатично к ней отношусь. То есть если что-то и стоило оставлять, то вот. Эта книга блестяще написана, просто образец работы.

За стенограмму спасибо команде SciTeam