Александр Штиль: «Опухолевые клетки очень живучие»

В 2022 году в МИФИ в рамках программы «Приоритет 2030» была открыта лаборатория хемоинформатики и молекулярного моделирования. Созданная при Институте интеллектуальных кибернетических систем, лаборатория призвана соединять теорию и практику – математические модели поведения молекул и эксперименты, валидирующие эти расчеты. И все это направлено в конечном итоге на получение более эффективных методов противораковой терапии. О работе лаборатории рассказывает ее соруководитель, профессор кафедры кибернетики НИЯУ МИФИ Александр Штиль.

Интервью взято в рамках рубрики «Голос науки».

– Александр Альбертович, расскажите, как возникла ваша лаборатория?

– Сам я работаю в НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина. Несколько лет назад, по инициативе руководителя дизайн-центра MEPHIUS Владислава Самойлова, я пришел в МИФИ, и мы организовали лабораторию, важнейшая задача которой – молекулярное моделирование. Соруководителем лаборатории стала доктор химических наук София Борисевич, она работает в Уфе и регулярно приезжает к нам. Важным этапом стало открытие в прошлом году магистратуры по хемоинформатике и вычислительной биохимии.

– Если говорить об экспериментальной работе в вашей лаборатории – какие главные задачи перед вами стоят?

– Поскольку моя научная специальность – онкология, то у нас фактически организована лаборатория экспериментальной онкологии, где изучают воздействия химических соединений и физических факторов на опухолевые клетки. Мы изучаем – как эти клетки погибают? Почему они не погибают? Как усилить противоопухолевую эффективность? Как защитить неопухолевые ткани? И публикуем по десятку научных статей ежегодно.

 – Что является экспериментальной базой ваших исследований?

– Главное – опухолевые клетки, которые живут в нашем инкубаторе.

– Откуда они у нас?

– Я их принёс из онкоцентра. Вообще, достать клетки для научных исследований нетрудно. Они официально продаются, научные центры обмениваются ими, они есть в специальных клеточных банках в России и за рубежом.

– Какие факторы влияния на раковые клетки изучаются в вашей лаборатории?

– И химические, и физические. В частности, вместе с профессором Константином Катиным, мы изучали, как можно сделать наночастицы золота более удобными для облучения – повысить эффективность лучевых воздействий. Тяжёлые металлы выпускают вторичные частицы при облучении рентгеновскими фотонами. Это может вызвать противоопухолевый эффект, но его надо усилить. Частицы, когда находятся в организме, неупорядочены, как бы находятся в «куче», и мы думаем над тем, как для усиления эффекта их «выстроить», например, на графене. Кроме того, у нас в работе проект по мишень-направленной терапии, когда делается химическое соединение, которое должно клетку прицельно убивать; смотрим, так ли это, что при этом происходит. В этой работе, мы сотрудничаем с химиками из Московского университета. С недавнего времени налаживаем взаимодействие с кафедрой химии МИФИ. Мы с коллегами из МГУ изучали специальные молекулы, созданные под «мишень» - белок в опухолевой клетке. Такая молекула должна подходить к этому белку как ключ к замку, но этот ключ призван убивать опухолевую клетку, а неопухолевые по возможности щадить.

– Были ли какие-то интересные научные результаты?

– Все наши результаты опубликованы - о некоторых уже писали на сайте МИФИ – в частности, об исследовании пиридохиназолинов и об эмульсии, усиливающей эффект фототерапии в бескислородной среде. Отмечу, что многие наши исследования проходят при непосредственном участии студентов и основываются на их расчетах. Так, недавно София Борисевич с одним из наших студентов провели исследование, связанное с человеческой микробиотой: они рассчитали, каким образом неболезнетворные бактерии, населяющие кишечник после рождения человека, связываются с производимыми организмом сигнальными молекулами - цитокинами и как это изменяет иммунологическую реактивность. Отмечу, что в основе этого исследования лежали именно расчеты – вычислительная биология.

– А в вашей лаборатории идут какие-то эксперименты с микроорганизмами?

– Нет, потому что есть опасность заразить микробами культуры онкоклеток. Может быть когда-нибудь это будет, если организовать отдельную комнату.

– В вашей лаборатории делается больший акцент на эксперименты или на расчеты?

– И на то, и на то. Я настроен на эксперименты, но поскольку мы в МИФИ, то и лабораторию назвали «хемоинформатика», подчеркивая, что здесь занимаются вычислениями. Но мы хотим междисциплинарности. Я думаю, что одних вычислений мало. Сегодня вычисления модны. Они и больших материальных затрат не требуют, и искусственный интеллект у всех на слуху, но без эксперимента нашей науки всё равно нет.

– Для вычислений в вашей области, скажем для анализа развития онкоклеток и исследования влияние на них различных факторов требуется ли разработка какой-то особой прикладной математики или особого софта?

– Требуется. До сих пор это всё делалось зарубежными инструментами. В России нет хорошего софта для биологии. Есть попытки его делать самостоятельно, но пока они, на мой взгляд, недостаточны, потому что, как считают отечественные разработчики, для такого софта в России нет рынка, никто его не закупает, все пользуются тем, что получено из-за рубежа, тем более, что какие-то вещи есть в открытом доступе даже сейчас. Это некоторая слабость нашей науки, но мы пытаемся ее преодолеть. Это одна из задач, которая стоит перед нашей лабораторией.

– Как вы полагаете, сильная сторона МИФИ в сфере онкологии — это именно наночастицы?

– Скорее расчёты, вычисления.

– Поскольку мы в МИФИ, я могу предположить, что вы, вероятно, интересовались лучевой терапией?

– Да, наши клеточные культуры надо облучать. Мы пока для этого ездим в биофизический центр имени А.И. Бурназяна. Облучение занимает 5-10 минут, клетки привозим в МИФИ и продолжаем эксперимент: вносим в культуры некоторую химию, которая должна помогать усиливать терапевтический эффект наночастиц или другого химического соединения. Перевозить опухолевые клетки, к счастью, можно, они даже летают через океан, вообще опухолевые клетки очень живучие. Было бы правильно организовать облучение в МИФИ.

– Основываясь на тех результатах, которые вами получены – не сложилось ли у Вас мнение, какой вид терапии наиболее перспективен?

– В онкологии так говорить нельзя. Все три классических вида терапии – хирургический, лучевой, лекарственный – должны использоваться. У каждого есть плюсы и ограничения. Очень развилась лучевая терапия, её приборная база сегодня несравнима с тем, что была даже в начале века.

– Недавно Президент России поставил задачу ускоренного развития биоэкономики. Как вы полагаете, из исследований, подобных тем, что проводятся в МИФИ, в том числе в вашей лаборатории, могут ли превратиться в целую индсутрию?

– Могут, и, наверное, это было бы здорово, но это не только от учёных зависит. Тут нужно долговременное финансирование и объединённые усилия.

Беседовал Константин Фрумкин

Присоединяйтесь к официальному каналу НИЯУ МИФИ в мессенджере MAX: https://max.ru/mephi_official