Учёные ПИЯФа работают над предсказанием болезни Паркинсона

Елена Гордиенко:
— Софья Николаевна, расскажите, пожалуйста, в чем суть Вашего исследования, и почему Вы вообще решили заниматься исследованием этой болезни? Это очень серьезная болезнь. Насколько я знаю, она неизлечима.

Софья Пчелина:
— И вы правы, болезнь Паркинсона в настоящее время неизлечима. Заболевание распространенное, связано с возрастом – болеют, в основном, люди старше 60-ти лет. Заболевание связано с гибелью нейронов в мозге человека, которые отвечают за синтез нейромедиатора дофамина, который контролирует движение. В этом году исполняется 200 лет со дня описания этого заболевания: Джеймс Паркинсон описал это заболевание, подсмотрев симптомы у людей на улицах Лондона, хотя сам был хирургом. Эта болезнь характерна тем, что диагностика ее происходит на поздней стадии, когда в определенной структуре головного мозга человека остается функционирующими около 20% нейронов. По современным представлениям неврологов и ученых нейронаук, латентная (скрытая) стадия болезни Паркинсона может длиться в течении 20-ти лет. И на сегодняшний день не существует таких лабораторных тестов, с помощью которых мы могли бы диагностировать это заболевание.
Идея, которая лежит на поверхности, состоит в том, что хорошо бы найти какой-то диагностический тест, который помогал бы предсказывать или диагностировать данное заболевание на ранних стадиях. Возможно, тогда удалось бы подобрать терапию, которая защищала бы эти нейроны от гибели, т.к. (я повторюсь) на сегодняшний день не существует лекарства от болезни Паркинсона. Существует терапия, которая может чуть-чуть облегчить ее течение. Но если гибель нейронов, синтезирующих дофамин, уже началась, то ее уже не остановить – она будет прогрессировать. Симптомы заболевания таковы, что начинается оно, как правило, с тремора конечностей (дрожание), затруднения походки, напряженности мышц — нехватка нейромедиаторов структуры мозга дофамина приводит к тому, что человек не может расслабить мышцы; потом доходит до полного паралича. А если удалось бы проводить диагностику на более ранних стадиях, возможно, легче было бы разработать и применить нейропротекторный препарат, который позволил бы если не сохранить все нейроны, то хотя бы остановить или сдвинуть начало заболевания.

Наши исследования состоят из двух частей. Первая часть была направлена на то, чтобы найти какие-то генетические маркеры, которые помогали бы предсказать развитие этого заболевания. Болезнь Паркинсона по своему происхождению очень неоднородная. На самом деле, на сегодняшний день вообще неизвестно, почему она вообще начинается. Но за последние 10 лет в мире сделана масса открытий, в которых описано, что часть случаев заболевания объясняется генетикой. Т.е. есть наследственные формы болезни Паркинсона. Но они редкие, до 5% всех случаев. Мы долго занимались просто поиском мутации и описанием данных наследственных форм. Совершенно верно, что есть также фактор высокого риска, который повышает вероятность развития болезни Паркинсона. Эти факторы выявлены в гене, который кодирует лизосомальный фермент глюкоцереброзидазу, и они повышают риск развития в 7-8 раз. Это очень высокие риски, и на основании проведения генетической диагностики, молекулярно-генетического исследования можно сформировать группу риска развития заболевания.

Первая часть исследований, которая легла в основу моей уже давно защищенной докторской диссертации, была посвящена описанию генетических основ развития наследственных форм болезни Паркинсона. Мы предложили и внедрили в некоторые медицинские учреждения, в основном, Санкт-Петербурга, скрининг этих мутаций, которые располагают к высокому риску развития болезни Паркинсона. Это первый этап, который не дает решения для диагностики. Мы просто выделяем группу высокого риска, а неврологи могут наблюдать за ними, но в какой момент у носителей мутации разовьется заболевание, мы предсказать не можем. Более того, часть носителей мутации могут прожить жизнь, так и не заболев. Поэтому осталась необходимость разработки какого-то биохимического теста. Чему, собственно, и была посвящена вторая часть исследования.

Сегодня существуют такие представления, что точного ответа, почему начинается гибель именно этих нейронов в мозге, нет. Но предполагается, что все-таки инициирует ее агрегация одного белка. Один белок начинает образовывать небольшие растворимые агрегаты. Эти агрегаты, в свою очередь, повреждают стенку нейрона, его мембрану, и поэтому запускается каскад гибели нейронов – необратимый процесс. Этот белок называется — альфа-синуклеин. Гипотеза такая: очень важно разработать тест, который фиксировал бы начало формирования агрегатов альфа-синуклеина в мозге. Но сегодня такой методики в мире не существует, и разработать ее очень сложно. В этом направлении ученые тоже трудятся, но пока такого теста нет, и мы не можем сказать, когда начинается агрегация этого белка в мозге. Однако известно, что этот белок присутствует также в других тканях и жидкостях организма, в частности, в крови, в спинномозговой жидкости, в плазме крови. Многие ученые мира пытались оценивать, началась ли эта агрегация в периферических тканях, но, к сожалению, эти исследования ни к чему не привели. Оказалось, что альфа-синуклеин в разных клетках по-разному ведет себя, скажем так. И количество его тоже разное: в эритроцитах его много, в лимфоцитах его мало, в плазму неизвестно, из каких клеток он секретируется.

Наш подход заключался в том, что мы сначала выделяли определенную фракцию клеток при помощи магнитного сортинга (когда клетку вытаскиваешь за рецепторы, которые на ней есть). И уже в этой фракции мы оценивали агрегацию белка альфа-синуклеина. И когда мы сравнили две группы, то увидели: у пациентов, которым только поставили диагноз, повышен уровень агрегации в 2,5-3 раза в среднем. На настоящий момент это не вошло в клиническую практику как лабораторный тест. Но это направление, по которому нужно двигаться, и, возможно, наши исследования в будущем лягут в основу развития лабораторно-диагностического теста болезни Паркинсона.

Елена Гордиенко:
— Вы же тоже не будете останавливаться на этом? Будете дальше исследовать эту болезнь?

Софья Пчелина:
— Да, конечно. Я исследую болезнь Паркинсона уже более 20-ти лет. И останавливаться сейчас, когда получены интересные и важные результаты, конечно, не логично.

Елена Гордиенко:
— Вы делаете очень важное дело, которое дает надежду людям, столкнувшимся с этой неизлечимой болезнью. Однако хотелось бы узнать, каким образом связаны сейчас медицина и ПИЯФ «Курчатовского института»?

Андрей Коневега:
— Этот вопрос довольно стандартный, потому как зачастую вызывает удивление: почему институт ядерной физики проводит какие-то биологические, медицинские исследования?! На самом деле в Санкт-Петербургском институте ядерной физики, который сейчас входит в НИЦ «Курчатовский институт» (как одно из подразделений), пять научных отделений. И кроме физических отделений, занимающихся нейтронными исследованиями, отделений физики высоких энергий, практически с самого основания института существует отделение, которое сейчас называется отделением молекулярной радиационной биофизики – биологическое отделение, как мы его называем между собой. В 2014 году отделение праздновало свое 50-летие. Это отделение создавалось как радиобиологический отдел, перед которым была поставлена задача об исследовании влияния ионизирующего излучения на биологический объект. Но со временем, когда основная проблематика радиобиологии как таковой была уже решена, подразделение было реформировано, тематика была сменена практически полностью. Поэтому сейчас работ по радиобиологии почти не осталось. В 70-е годы отделение было переориентировано на современные биологические проблемы, в том числе молекулярная биология, молекулярная генетика. Биологическое отделение в нашем институте занимает значительное место. В составе отделения на сегодняшний день 15 лабораторий, которые занимаются очень разными проблемами – от молекулярной биофизики до биомедицины и медицинской генетики. На сегодняшний момент современная биология довольно сильно отличается от классической описательной биологии или ботаники.
Фактически, эта наука, которая вобрала в себя и физику, и химию, и прочие смежные дисциплины. И уровень развития ее на сегодняшний день такой, что мы знаем на молекулярном уровне, как работает тот или иной микроскопический элемент каждой живой клетки.

Елена Гордиенко:
— Т.е. можно сказать, что сейчас открытия делаются и будут делаться на стыке наук?

Софья Пчелина:
— Совершенно верно.

Андрей Коневега:
— Безусловно. Современная биология – это, наверное, один из лучших примеров междисциплинарной науки. А заказчиками, условно говоря, для современной биологии являются, фактически, биомедицина и биотехнологии.
У нас есть лаборатории, которые занимаются промышленной энзимологией, т.е. они создают новые ферменты для биотехнологических областей. Есть лаборатории, которые работают в теснейшем контакте с медицинскими учреждениями.

Софья Пчелина:
— Андрей Леонидович упомянул, что у нас 15 разноплановых лабораторий, которые, действительно, занимаются совершенно разными объектами — от самых маленьких клеточек до целого человека. Наша лаборатория молекулярной генетики человека была создана в начале 90-х годов, именно с этого времени я в ней работаю. При создании ее возглавил Евгений Иосифович Шварц – это очень известный в науке человек, который очень много сделал для того, чтобы исследования проводились на стыке наук. Он понимал важность этой работы и привлек к взаимодействию очень многих видных деятелей медицины. На самом деле, чтобы какой-то продукт внедрить в медицину, должен быть очень тесный контакт ученых, которые занимаются фундаментальной наукой, и непосредственно медицины.
Направление, которым занимаюсь я, обязано встрече с Андреем Федоровичем Якимовским — человеком неравнодушным к пациентам, которых он лечит, а лечить нечем. Он мечтал создать в Санкт-Петербурге диагностический центр болезни Паркинсона, который сейчас только создается временно на базе клиники ИММА.
Наша лаборатория — не единственная в корпусе занимается медицинскими проблемами. Существует лаборатория, которая занимается диагностикой и лечением онкологических заболеваний.

Андрей Коневега:
— Здесь еще нужно сказать, что путь от лабораторного стола до пациента не такой уж и короткий.

Елена Гордиенко:
— Занимает десятки лет?

Андрей Коневега:
— Технически, да. От удачного эксперимента на лабораторном столе до таблетки в аптеке порядка 10-15-ти лет. И понятно, что любое лекарство, каким бы перспективным оно ни было, требует всестороннего изучения на вопрос безопасности человека: есть ли какие-то побочные эффекты, какие могут применяться дозировки и т.д. Это область, которая довольно жестко регламентирована, прописаны абсолютно четкие алгоритмы, через какие «круги испытаний» это лекарство должно пройти, чтобы занять свое место в аптечке. В современной фармацевтической промышленности это выглядит так: из тысячи
попыток – одно лекарство. Т.е. тысяча потенциальных молекул никогда не станут лекарством и будут забракованы на разных стадиях. Поэтому понятно, что подобные исследования очень сложные, высокотехнологичные, требующие компетенции различных специалистов.

Софья Пчелина:
— В последнее время все больше появляется адресных препаратов благодаря исследованиям в области фундаментальных дисциплин.

Елена Гордиенко:
— Что значит адресных?

Софья Пчелина:
— Адресных – это когда препарат воздействует на конкретный белок.

Елена Гордиенко:
— Это и есть будущие лекарств? По этому пути необходимо идти современным ученым?

Андрей Коневега:
— На сегодняшний день, да. Это один из наиболее перспективных путей – высокоспецифичные адресные препараты.

Елена Гордиенко:
— Специалисты, которые приходят работать в ПИЯФ, в частности, в ваше отделение, откуда идут? Где вы берете кадры? Как вы их готовите?

Андрей Коневега:
— Основными поставщиками кадров для нашего отделения традиционно являются несколько ВУЗов Санкт-Петербурга. В первую очередь, это Политехнический университет Петра Великого, кафедра биофизики. Кроме того, Технологический институт, конечно же, физический и биологический факультеты Государственного института, это Первый медицинский университет. С этими учебными заведениями у нас достаточно плотный контакт, т.е. студенты приходят к нам на практику со второго курса, пишут свои дипломы, остаются в магистратуре. Готовые кадры институты, конечно, не выпускают – мы их, можно сказать, лепим сами.

Елена Гордиенко:
— Физики или биологи – кто приходит?

Андрей Коневега:
— И физики, и биологи. Наверное, сила нашего отделения в том, что оно расположено в физическом институте, где большой процент людей с классическим физическим образованием.

Софья Пчелина:
— Соглашусь с Андреем Леонидовичем, что уровень физических возможностей притягивает определенные классы биологов.

Елена Гордиенко:
— Проблема с кадрами есть?

Андрей Коневега:
— Я бы не сказал, что есть проблема. У нас сформирована определенная программа обеспечения кадрового потенциала внутри отделения, и мы, собственно, по ней действуем, привлекая учебные заведения, — планомерно комплектуем кадры.

Софья Пчелина:
— Проблема, действительно, не в том, как привлечь кадры – они сейчас есть. А проблемы у нас такие же, как, наверное, есть везде: как создать из этих кадров работающий коллектив, как оставить самых хороших, как их заинтересовать, «зажечь», если хотите.

Андрей Коневега:
— В общем, на сегодняшний день неразрешимых проблем я не вижу. Есть хороший приток молодежи, а значит, у нас есть будущее.

Елена Гордиенко:
— Как происходит взаимодействие ученых разных областей?

Андрей Коневега:
— Вы, наверное, знаете, что за последние 10 лет в стране были запущены несколько десятков центров ПЭТ-томографии – это современный метод диагностики, который основан на использовании короткоживущих изотопов, получаемых непосредственно в том же центре.

Софья Пчелина:
— Одной из задач после запуска реактора ПИК в ПИЯФе я вижу расширение набора радиоактивных маркеров. Потому что сейчас лишь небольшое количество заболеваний может диагностироваться. Направление диагностики очень перспективное.

Елена Гордиенко:
— А как вы работаете с Западом, с учеными по России? Как это происходит?

Андрей Коневега:
— Институт ядерной физики очень хорошо интегрирован в мировую науку. В первую очередь, конечно, за счет физических отделений. Все большие эксперименты в мире проводятся с активным участием нашего института. В части биологических исследований такая же ситуация. У нас очень широкая сеть научных контактов по всему миру. Я даже не могу назвать страну, в которой бы не было наших коллег. Это стиль современной науки – она междисциплинарная и межнациональная.

Елена Гордиенко:
— Значит, наука вне политики?

Андрей Коневега:
— Наука должна быть вне политики. Конечно, какое-то негативное влияние сложившейся ситуации ощущается. Но люди, которые вместе занимаются своим делом, возможно, потом и будут тем мостиком, который поможет восстановить отношения.

Елена Гордиенко:
— Это здорово! Потому что вы работаете над проблемой, которая волнует абсолютно всех.
 
К публикации подготовила Александра Пересветова