Микробный скафандр

Космическое излучение – серьёзная проблема при управляемых полётах в космос. Необычный способ защиты от радиации разрабатывают молодые исследователи из МИФИ, которые уже подали свой проект на международный конкурс iGEM. При помощи методов генной инженерии они «научили» обыкновенную кишечную палочку выделять радиопротектор.

О своей разработке, названной Microbiome Induced Space Suit и работе над проектом Медачу рассказала студентка МИФИ Олеся Галанаова. Интервью открывывает новую рубрику на Медаче, где мы планируем рассказывать о проектах молодых ученых из медицины и смежных областей.

Беседовал – Сергей Ткачев

Расскажи немного о себе, пожалуйста. Где ты учишься и почему решила начать заниматься наукой?

Меня зовут Галанова Олеся, мне 20 лет, я из города Калуга. Я учусь в ИАТЭ НИЯУ МИФИ. Если по-простому, я химик. Если более официально, то я учусь на направлении «Химия, физика и механика материалов». На данный момент я капитан команды MEPhI, которая представляет НИЯУ МИФИ на международном конкурсе по синтетической биологии iGEM.

Заниматься наукой я хотела еще со школы, много думала об этом в 10–11 классах. Помню, что для меня тогда это была светлая и высокая мечта. Сейчас это вполне конкретная цель, уже сделаны первые шаги. Почему именно этого я хочу, сказать непросто: здесь совокупность причин. Постараюсь кратко раскрыть их.

Мне всегда нравилось учиться и познавать новое, но чем больше познаешь, тем плотнее сталкиваешься с тем, что многие явления в мире еще не изведаны, и не все ответы получены. Меня это увлекало и интриговало. По мере взросления я в этом стала видеть нечто большее, чем просто «интересно». Местами это становилось даже чем-то личным. Например, в мире есть немало болезней, которые мы не знаем откуда берутся или как их вылечить и спасти человека.

Вместе с этим я стремлюсь помогать людям. Некий такой альтруизм во мне играет еще с детства. В совокупности эти желания, интересы и переживания привели меня сюда, где я есть сейчас. Я хочу познавать мир, совершать открытия и тем самым помогать людям.

Опять же для меня ученый — это некий образ очень образованного, умного человека, который увлечен наукой — своим делом. Для меня такой образ — некий идеал, к которому я хочу стремиться.

Что за проект вы хотите подать на iGEM?

В рамках iGEM мы занимаемся созданием системы радиопротекции для человека. Сам проект носит название «Microbiome Induced Space Suit».

Мы стремимся к созданию системы, которая будет максимально безопасна для человека и близка к природным механизмам, так как в будущем мы хотим создать эффективный, надежный и безопасный продукт. Это очень важно для нашей команды.

Что именно мы сделали: мы проанализировали белки, которые, как сообщалось, экспрессируются у людей, живущих в местах с высоким естественным уровнем радиации. Мы также проанализировали, какие человеческие белки гомологичны по отношению к белкам, которые выполняют радиозащитную функцию в других организмах, таких как тихоходки. Далее, основываясь на этих данных, мы создали вектор, содержащий гены, которые отвечают за синтез определенных радиопротекторных белков. Мы предлагаем модификацию микробиоты человека через E.coli. Мы будем изучать радиозащитные свойства каждого фрагмента по отношению к культурам клеток человека и на основе этих данных составим окончательный проект нашего модифицированного микробиома. В результате мы получим бактерий, которые будут продуцировать радиопротекторные белки. Некий космический скафандр, защищающий от радиации и сформированный нашей собственной микробиотой.

Почему вы решили заняться именно этим?

Идей было очень много. Мы устроили совместный мозговой штурм. Какие идеи только ни звучали! Мы говорили и о раке, и о средствах для похудения, и еще очень много о чем. Конкретно эту идею озвучил Илья Дмитриевич Клабуков. Как раз в то время он должен был выступать со своим докладом о влиянии радиации на космонавтов на мероприятии «Юрьева ночь».

Он попал прямо в яблочко. Нам всем очень понравилась эта идея. Она очень необычная, актуальная, интересная, а более того — ранее никто ничего подобного не делал. Эта тема нас полностью завлекла, а для такого продолжительного проекта это очень важно.

Кто входит в команду?

Суммарно нас порядка 20 человек, даже немного больше. Из них 10 человек — это студенты бакалавриата. Почти все мы из ИАТЭ. Есть один парень из МИФИ — Иван Павленко. Также в этом году одна из участниц окончила бакалавриат в ИАТЭ НИЯУ МИФИ по направлению «Биология» и сейчас учится в Сириусе. Также в работе нам помогают несколько аспирантов; мы, к сожалению, не успели занести их в команду до дедлайна.
 

Руководят нашим проектом Дмитрий Витальевич Сосин, Илья Дмитриевич Клабуков и Денис Станиславович Барановский, и очень помогают в нашем начинании Максим Боков и Василий Степаненко (Институт биоорганической химии).

Как вы начали этот проект?

Проект начался со знакомства наших руководителей: Ильи Клабукова и Дмитрия Сосина. Они рассуждали о том, что нужно развивать генную инженерию в Обнинске. Они посчитали, что лучшим решением будет собрать команду на iGEM и сделать что-то вместе с нами. Далее они обратились к Студенческому научному обществу нашего университета. Через некоторое время на их странице уже красовалось объявление о наборе в команду. Так все и началось.

С какими проблемами и трудностями вы сталкивались в процессе работы и как вы их решили?

Трудностей, на самом деле, было много.

Первая трудность в том, что для участия в конкурсе нужны деньги на организационные взносы и на само ведение проекта (реактивы, оборудование). Единственный вариант найти деньги — спонсорская поддержка. Поначалу у нас были серьезные сложности с их поиском, так как мы не вызывали у людей большого доверия, но постепенно нам удалось пройти через этот барьер.

Нам помогало руководство университета и Центр молодежного инновационного творчества. Мы писали различным компаниям, и все же удалось добиться своего. Также часть спонсоров нашел сам лично Илья Дмитриевич среди своих знакомых.

Следующим препятствием стал коронавирус. Из-за пандемии было сложно получить нужные вещества, реактивы, так как компании и лаборатории в основном работали на борьбу с пандемией. По этой причине пришлось от части экспериментов отказываться вовсе — у нас просто не было возможности их провести.

Но наибольшая проблема крылась в отсутствии опыта у кого-либо из нас. Не было опыта именно в участии в iGEM. iGEM очень обширный и разноплановый конкурс, он заставляет развивать свою работу с разных сторон и по этим причинам очень легко что-то упустить из виду, запутаться, не суметь и не успеть. И за то, что мы дошли до конца, стоит сказать огромное спасибо Максиму Бокову, который помогал нашей команде почти с самого момента ее создания и по сей день, Алексею Шайтану и Анастасии Кисловой из команды Moscow, которые согласились нам помочь и рассказать о подводных камнях конкурса, его сложностях и тонкостях, ну и, конечно, нашему ментору Ране Салах. Рана отвечала и отвечает на огромное количество наших вопросов, советует, поддерживает и верит в нас. Благодаря этим людям нам удалось остаться на плаву.

О возможном практическом применении разработки

Прежде чем мы сможем применять такую разработку в реальной жизни, конечно, пройдет время. Нужны определенные доработки, а местами и изменения в нашей системе. Но когда это станет возможным, случится научный прорыв, ведь применение найдется в любой сфере, где человек сталкивается с радиацией.

Такая система сделает освоение космоса более осуществимым и безопасным, в том числе и полет на Марс. Поможет людям, проходящим радиотерапию, избежать ее побочных эффектов. Более того, в будущем мы точно сможем избежать последствий, которые мы наблюдали при аварии на Чернобыльской АЭС, так как люди будут защищены от излучения.

Что такое iGEM и почему важно в нем участвовать?

iGEM — это некоммерческая организация, которая занимается продвижением синтетической биологии, образованием, развитием открытого сообщества и сотрудничества. И самая большая программа iGEM — это конкурс iGEM. Участниками этого конкурса мы и являемся.

Важность, мне кажется, в данном случае каждый участник и команда определяют для себя сами. С помощью iGEM очень удобно развивать свой проект, так как его организаторы создают максимально благоприятные условия для этого. Во-первых, очень привлекательна их позиция насчет открытого сотрудничества, образования. И уже из этого строится вся система конкурса, наград и прочего. Во-вторых, у iGEM есть свои внутренние гранты, которые можно выиграть в процессе создания проекта, что, конечно же, сделает его еще краше и лучше. После iGEM, если команда хорошо потрудилась, можно получить, как минимум, крутую статью. Можно идею продать как стартап, а можно развивать ее дальше. Если все же захотите развивать свои идеи дальше, то вам тут сильно помогут награды iGEM, так как будет уже проще получать спонсорскую поддержку и выигрывать гранты, а также существует программа поддержки After iGEM.

Но если мы говорим о школьниках и студентах, то значимость iGEM для них будет совсем в другом. Могу сказать на примере своей команды, что о вышеперечисленных преимуществах никто из нас даже не думал. Нас привлекала возможность поработать над реальным проектом и показать себя на международной арене, чему-то научиться и развиваться. Я заметила, что в команды обычно идут люди, которые как раз хотят развиваться, пробовать себя в новой области, создавать вместе с другими что-то стоящее.
В институте я часто стала слышать, что в моем поколении много лентяев и людей, которым ничего не интересно. Возможно, это и правда так, но за этот год я постепенно убеждаюсь в обратном, так как за эту работу я повстречала большое количество людей, которые горят своими идеями, ощутила в них огромное желание развиваться и творить. Для таких людей очень важна возможность показать себя, и iGEM очень помогает в этом. К счастью, в России он набирает популярность, поэтому таких возможностей со временем будет больше.

Мою жизнь iGEM поменял сильно. Я обрела огромный опыт в плане ведения проекта, увидела всю внутреннюю кухню, смогла лучше понять себя, свои интересы, развила уже существующие навыки. После него даже мыслишь по-другому.

Эти изменения для меня — самое важное, что я получила от iGEM.

Как организована работа над проектом в плане менеджмента?

Организация работы — это в полной мере моя задача. Единственное, чем я в данном проекте не занимаюсь, — работы в лаборатории. Ими руководит Дмитрий Сосин. Так как в рамках iGEM мы развиваем наш проект с разных сторон, то мы получаем, соответственно, большое количество задач. Попробую кратко объяснить, как это работает.
Вот основные направления, в которых мы развиваемся.

• Повышение безопасности и эффективности нашей системы. Улучшать данную часть нам помогают эксперты, к которым мы обращаемся. В их числе Ольга Орлова (доцент Медицинского факультета Санкт-Петербургского государственного университета, преподаватель медицинской микробиологии), Сергей Рязанский, РосАтом, Институт Медико-биологических проблем.
• Просвещение. Мы раскрываем темы, которые актуальны не только в рамках iGEM и нашего проекта, но и которые хорошо бы знать людям, в особенности тем, кто увлекается биологией и медициной. На данный момент мы готовим для школьников уроки о методах клонирования, курс по радиобиологии и аналогичный курс для студентов с биологических и медицинских направлений.
• Взаимодействие с другими командами. Важная часть iGEM — сотрудничество с командами, поддержка и помощь друг другу. На данный момент мы оказываем поддержку команде Стокгольма и взаимодействуем с командой Стамбула. Также на определенном этапе нам сильно помогала команда МГУ.
• Выпуск новой версии сборника задач «Engineering Biology Problems Book». Написал эту книгу Илья Клабуков в 2019 году. Недавно он же предложил дополнить ее и пригласить другие команды помочь нам в этом. Мы уверены, что инженерная биология — очень перспективное направление, в ней много нерешенных задач. На данный момент над доработкой этого сборника трудится восемь команд (шесть российских, команда Стокгольма и команда из Китая).
• Создание математической модели. Мы хотим создать математическую модель, которая могла бы доказать эффективность созданной нами системы.
• Работа с сайтом команды. У каждой команды iGEM есть своя веб-страничка, на которой полностью расписан весь проект и все, что делала команда. Мы сейчас очень стараемся, работаем над ее дизайном и расписываем все части нашей работы.
• Подготовка к съемке видео. Так как финал в этом году проходит online, презентация работ проходит через видео. То есть вы снимаете видео, в котором показываете и рассказываете, о чем ваш проект и что именно вы делали.
• Завершение экспериментов в лаборатории. Этой частью занимается Дмитрий Сосин.

Также в команде у меня есть замечательная помощница Анастасия Николаева. Она помогает мне разбираться в вопросах лаборатории и оформляет все части, связанные с ней на нашей веб-странице.

Люди в команде подразделены на группы. Каждая группа занимается соответствующим направлением в проекте. Каждую неделю мы устраиваем собрания, где мы обсуждаем уже выполненные задачи и планируем новые, генерируем новые идеи. Чтобы эффективно вести проект и ничего не упускать из виду, я использую доски в Trello, списки и таблицы в Evernote.
 

Советы молодым ученым, которым предстоит участвовать в научных проектах

Я совсем недавно оказалась в научной сфере, это первый мой проект, поэтому я еще очень многого не знаю. Тем не менее, я точно могу сказать следующее:

1. Если хочешь попробовать себя в чем-то новом, чего ты не делал ранее, но боишься неудачи, — возьми и сделай. Неудача это большой опыт, она всегда многому учит. Вне зависимости от того, получится у тебя или нет, ты приобретешь новые навыки, станешь опытнее и взрослее.
2. Нужно уметь расставлять приоритеты. Не стоит хвататься за все, что видишь, без разбора. Ты должен понимать, что и зачем ты делаешь.
3. Выделять себе минимум один день в неделю на отдых. Нашему организму важно отдыхать; если не давать ему такой возможности, это неизбежно приведет к выгоранию и нежеланию вообще что-либо делать. К сожалению, такое состояние может настигнуть в самый неподходящий момент.