Профессор Алла Емец о растениях с человеческим геном, "подсветке" клеток и биоугрозе нацбезопасности

Алла возглавляет отдел клеточной биологии и биотехнологии Института пищевой биотехнологии и геномики НАН Украины и является одной из самых молодых членов-корреспондентов Национальной академии наук Украины. А с прошлого года входит в состав Национального совета Украины по вопросам развития науки и технологий, новейшего органа, который должен изменить положение дел в отечественной науке. Уже в ближайшее время в Кабинете Министров Украины должны подписать документ о создании Национального фонда исследований – именно этим направлением госпожа Емец руководит в Научном комитете при Нацсовете.

Она рассказала Depo.ua о своих биотехнологических разработках, в частности о научных проектах по созданию растений, которые производят белок человека лактоферрин, получении биотоплива из рыжика, важных фундаментальных исследованиях своей группы, нелегком пути в карьере и катастрофической ситуации, которая создалась сегодня в Украине с молодыми учеными.

- Госпожа Алла, большинство украинцев не слишком понимают, что кроется за словом "биотехнологии" . Слышали разве что о ГМО. Расскажите, чем Вы с командой занимаетесь в последнее время.

- Например, изучаем механизмы ответа растений на стресс, в частности через такой механизм как аутофагия (самопоедание клеток), пытаемся открыть гены, важные для обеспечения устойчивости к патогенным организмам. Изобрести соединения, которые имеют противораковый или же противогрибковый эффект.

При развитии заболевания ведущую роль играют определенные белки и структуры, которые из них образуются. Если эти структуры (например, такие, которые отвечают за деление клетки) разрушить, заболевание не будет развиваться. Поэтому ищем такие потенциальные разрушители.

- С каждым таким составом нужно провести эксперимент?

- Раньше и в самом деле действие каждого соединения проверяли в лабораториях на соответствующих тест-системах. Это отнимало очень много времени и сил, а также финансирования. Сейчас у нас в институте есть мощные компьютеры, которые позволяют делать скрининг веществ и моделировать их активность. С помощью компьютерных программ тестируются тысячи, даже десятки тысяч веществ, а затем программа обнаруживает соединения, которые, вероятно, являются самыми эффективными. Мы называем их соединениями-лидерами, поскольку они, по предварительным расчетам, имеют нужные свойства. Потом уже их проверяем в лаборатории и изучаем эффективность на клеточном уровне.

- То есть перспектива изготовления новых препаратов есть?

- К этому всегда большой путь из многих звеньев. Мы выявляем свойства веществ и публикуем статьи с результатами своей работы. Они открыты всему человечеству. Далее, если какой-то компании интересно изготовить новый препарат на основе наших исследований, начинается следующий этап. От этого момента до готовых лекарств еще очень долго. Только доклинические исследования требуют немалых усилий.

- С практической точки зрения Ваша работа в основном полезна в фармацевтической отрасли?

- Не только. Наш институт занимается разработкой технологий для создания биотоплива - биодизеля и биоэтанола. Есть много прикладных наработок, которые можно было бы уже внедрять в практику. Мы занимаемся вопросом получения биотоплива из такого растения как, например, рыжик.

В мире на таком биотопливе уже летают самолеты известных международных авиакомпаний. Биотопливо не на 100% заменяет традиционное, это лишь важная составляющая горючей смеси. Но вредные выбросы в атмосферу существенно снижаются при добавлении биотоплива. Его используют военные самолеты США, на нем летают самолеты KLM и Lufthansa, в аэропорту Осло запустили целый цикл производства от сбора семян до изготовления биотоплива и заправки самолетов. У нас есть оригинальные разработки и сорта этих растений, мы даже начинали поиска инвесторов, но бизнес пока не готов вкладывать средства. В отличие от западных предпринимателей, наши больше ориентированы на готовую продукцию, а не развитие инноваций. Ученому же интересно что-то открывать, но не каждый хочет стать бизнесменом, пробиваться на рынок и зарабатывать деньги на своих разработках.

- Рыжик – какое-то экзотическое для Украины растение?

- Да нет, у нас оно хорошо известно с древности. Из этого растения получают вкусное и полезное масло, а рыбаки делают жмых: он очень хорошо пахнет, и рыба хорошо клюет. Рыжик - очень неприхотливое растение, его можно выращивать даже в Чернобыльской зоне – в масле не накапливаются радионуклиды. Культура является очень перспективной для Украины, в отличие от рапса, чувствительного к низким температурам. Если бы были заинтересованные инвесторы, это можно было бы развивать в нашей стране.

- Есть какие-то проекты в сфере генной инженерии?

- Последнее время проводим интересные эксперименты - переносим ген человека, который отвечает за продуцирование белка лактоферина, в томаты и овес. Этот белок вырабатывается в большом количестве, когда мама кормит ребенка грудью, его много в грудном молоке. Он имеет противогрибковые, антибактериальные, противоопухолевые и иммуномодулирующие свойства. "Вставляя" человеческий ген в различные виды растений, поднимаем их иммунитет. С одной стороны, повышаем защитные силы растения, тогда его не надо будет обрабатывать большим количеством пестицидов. С другой, полезный для человека белок оказывается в нашей тарелке. То есть, получаем более здоровый продукт.

- Сами уже пробовали?

- Томаты с лактоферином мы высадили в прошлом году в грунт. Но это были лишь экспериментальные образцы. Первый небогатый урожай отправили на анализ. Как только получим новые томаты, отведаю первой. Мне кажется, это будет самый вкусный и полезный салат с такими овощами в моей жизни.

- Читала, что Вы принимали участие в программе НАТО. Как биология связана с военной сферой?

- Я принимала участие как эксперт от Украины в программе НАТО Science for Peace and Security Program (Наука ради мира и безопасности, – ред.), в которую привлекают специалистов по физике, биологии и химии . Как эксперт, я занималась исследованиями по биологической безопасности: какие микроорганизмы и патогенные грибы могут использовать для биоатаки, как их обнаружить, обезвредить и т. д.

Биология нередко тесно связана с проблемами национальной и глобальной безопасности. Например, сегодня это распространение грибка, вызывающего стебельную ржавчину у пшеницы и ячменя. Новая агрессивная волна ржавчины идет из Африки на Кавказ и в Среднюю Азию, быстро поражает пшеничные поля, полностью уничтожая урожай. В США, Канаде, Австралии решению этого вопроса уделяют много внимания. В Украине первым забил тревогу наш институт – ведь мы аграрная страна, и халатность может дорого стоить. Теперь мониторим состояние сортов пшеницы, думаем, как избежать риска, создавая новые устойчивые селекционные линии пшеницы. Работаем над этим вместе с канадцами.

С "отцом" синтетической биологии, человеком, который создал первый в мире синтетический организм "Синтия", профессором Крейгом Вентером (он подписывает свою книгу "Жизнь со скоростью света")

- Какое открытие лично для Вас было удивительным?

- В начале научной карьеры создавала соматические гибриды растений – сливала клетки растений, которые в природе между собой не скрещиваются. Целью было исследовать, как взаимодействуют разные геномы и органеллы в таких искусственно созданных причудливых системах, как перенести определенные признаки от донорного растения к реципиентному. Этому я посвятила дипломную работу, кандидатскую диссертацию. Затем изучала модификации такого белка, как тубулин. Каждый белок синтезируется и, условно говоря, созревает в клетке, к нему присоединяются различные остатки. И вот, мы открыли фосфорилирование и нитротирозилирование растительного тубулина. Первыми в мире показали, при каких условиях происходят эти процессы и как изменяются функции этого белка в клетке.

А недавно нам удалось с помощью растений разработать методику "зеленого" (экологически дружественного) синтеза квантовых точек – люминесцентных наночастиц, которые светятся в определенном диапазоне. Такие частицы используют, например, в жидкокристаллических мониторах. Раньше их создавали с помощью химических методов синтеза – дорогих и не слишком экологичных способов. При этом у растений есть ряд ферментов, которые могут захватывать ионы и создавать частицы, которые потом светятся. И вот, мы научились синтезировать их вне клетки. У нас уже есть частицы разных цветов (цвет зависит от их размера), а моя цель – создать всю цветовую палитру (от синего до красного цвета) таких безопасных наночастиц – квантовых точек.

Их можно было бы использовать как медицинские зонды – они бы оседали на структурах, которые нужно исследовать, и подсвечивали их. Так можно было бы обнаружить, например, раковые клетки, отследить процесс метастазирования... Словом, я горжусь этими исследованиями, некоторые результаты мы получили первыми в мире, на них уже было положено много времени и усилий.

ЖЕЛАНИЕ СДЕЛАТЬ ЧТО-ТО ИНТЕРЕСНОЕ ОЧЕНЬ МОТИВИРОВАЛО: РАБОТАЛА БЕЗ ПИЩИ И ОТДЫХА

- Вы сделали блестящую карьеру в науке. Можете поделиться своими секретами?

- Это был очень непростой путь. Когда я поступала в аспирантуру в начале 90-х, государство и наука были в катастрофическом состоянии. Не было элементарных вещей, приходилось бегать, искать необходимые реактивы среди коллег-биологов и медиков. "Дайте мне сахарозу, она мне крайне нужна для выращивания клеток", - просила у них. Как-то договаривались – коллеги привозили или передавали некоторые реактивы из-за границы. Настойчивость и желание сделать что-то интересное меня очень мотивировали. До ночи сидела в лаборатории, не обращала внимание, что я не отдыхаю, не сплю, не успела поесть. Часто, когда ты молод и чрезвычайно заинтересован в достижении результата, ты даже не замечаешь и не беспокоишся из-за таких вещей.

- Как нашли первую работу?

- На четвертом курсе университета известный ученый, академик Юрий Глеба, который сейчас работает на Западе, взял меня на работу в институт. Сказал: "Не святые горшки лепят, у тебя все получится. Но надо много работать". Это стало для меня толчком. Если академик в меня верит, я должна попытаться.

Семью я создала уже после того, как защитила диссертацию. Раньше я себе этого позволить не могла. Мне было 29 лет, когда я родила ребенка, на тот момент это считалось много. Но я была уверена, что мне нужно сначала стать на ноги, выполнить свою задачу. Ведь имея ребенка на руках, трудно было бы серьезно заниматься наукой и защищаться. Близкие говорили: "Давай, рожай! Почему ты тянешь, уже время". Это сейчас подходы изменились: люди хотят сначала получить образование, построить базовую карьеру, чтобы потом уделять время семье и детям.

- Долго просидели в декрете?

- Начала работать, когда ребенку было полтора года. Сначала неполный рабочий день. Я уже защитила диссертацию, могла уделять больше времени семье. У меня в команде было много молодежи, которая корпела над опытами до ночи, я же могла уйти с работы немного раньше. Также я решила, пока сын не пошел в школу, надо получить знания на Западе. Когда сыну было 2 года, я могла оставить его на родителей, начала работать за границей, получать навыки. Работала в Великобритании, Германии, многих странах. Но когда сын пошел в школу, поездки приостановила. Понимала, что должна помочь ему учиться.

- Видимо, привили сыну любовь к науке?

- Да, поскольку у нас семья ученых, он ездил с нами на всякие мероприятия, рос в этой среде. Теперь он учится на биолога, сейчас на втором курсе университета. Тоже занимается биотопливом, очень серьезно пишет статьи, проводит эксперименты.

- А потом Вы стали доктором наук и профессором...

- Да, мне очень захотелось защитить докторскую – это дает возможности получать больше грантов, делать больше исследований, иметь не только лабораторию, но и отдел. А после того, как начала работать над докторской, подумала: "Наверное, я созрела, чтобы родить второго ребенка". Мне очень хотелось иметь кроме сына еще и дочь. Это был очень осознанный шаг: я росла одна у родителей, и мне всегда, особенно в детстве, не хватало брата или сестры. Поэтому хотелось иметь двоих детей, чтобы они не чувствовали одиночества. Заканчивала написание докторской на последних месяцах беременности. Защищалась, когда дочке было 10 месяцев. Оппоненты объявляли отзывы на диссертацию, а я бегала ее кормить.

Да, вроде прекрасная карьера, но это большой труд. Ничего так просто не дается в жизни. За этим много бессонных ночей и не только.

- Видимо, теперь требовательны и к студентам, и к аспирантам?

- Аспирантам, которые у меня работают, я выставляю очень высокую планку. Говорю: "Если вы работаете со мной, я хочу вас научить лучшему". Мне хочется передать им опыт, чтобы у них были навыки высокого уровня, как на Западе. Так же и со студентами.

- Чем отличается новое поколение – так называемое поколение Z – от предыдущих?

- Оно более раскованное и свободное, в отличие от предыдущего. Возможно, менее дисциплинированное. Ни в коем случае не говорю, что оно плохое, - мне очень нравится работать с современной молодежью. Мне нравится, когда студенты задают вопросы, они раскованные, от них есть обратная связь, они больше читают, потому что сегодня в цифровом мире доступ к информации не является проблемой. Поэтому с ними интереснее работать.

В предыдущем поколении было больше субординации, а нынешнее хочет быть на уровне.

Кстати, мои дети тоже из поколения Z, они мои большие друзья. Нет такого: мама сказала и точка. Всегда должна доказать слова аргументами. Умение убеждать у нас в отношениях является основным.

- Ваши знания как биолога повлияли на личный образ жизни?

- Да, ведь я знаю, где опасность, где больше патогенов и как от них защититься, уберечь детей. В нашей семье - философия здорового питания. Муж у меня тоже биолог, и дети нас поддерживают. Потребляем продукты, которые помогают противостоять различным заболеваниям. Я понимаю, что нужно больше бывать на солнце. Говорю дочери-второкласснице: "Пойдем гулять, под солнечными лучами будем синтезировать в коже витамин D3, который является важным для здоровья и поднимает настроение".

Доказано, что лишь 10% болезней зависит от наследственности, остальное – от образа жизни. Питание должно быть очень продуманным. От состава микробиома (совокупность бактерий в кишечнике, – ред.) зависят интеллектуальные способности и эмоциональный фон человека. Это наши друзья-бактерии, которые живут вместе с нами и о которых мы должны заботиться, то есть прежде всего правильно питаться.

В НАУКЕ КАТАСТРОФИЧЕСКИЙ ОТТОК КАДРОВ

- Вы входите в состав Научного комитета Нацсовета по вопросам развития науки и технологий. Этот орган создан год назад, но не все понимают, чем он занимается...

- Одна из основных функций комитета – создание Национального фонда исследований. Я в комитете - председатель рабочей группы по этому вопросу. Новый орган должен финансировать фундаментальные и прикладные исследования, то есть распределять деньги по разным отраслям и проектам.

Первое заседание Национального совета состоялось 16 января этого года. Мы встретились всем составом (Председатель Нацсовета Владимир Гройсман и члены Научного и Административного комитетов - 48 человек) рассказывали, как продвинулись в работе. В январе мы подготовили первый проект Положения о создании Национального фонда исследований, премьер с ним ознакомился, но его надо было доработать, учитывая замечания профильных министерств. Все это заняло определенное время – я ученый, а не юрист, поэтому пришлось вникнуть в немало нюансов. Я брала консультации у специалистов, было много встреч и совещаний с представителями МОН, которые вместе с нами работали над документами по созданию фонда.

За четыре месяца дважды переделывали документ, но согласовали почти все позиции и учли существенные замечания. На этой неделе должно быть финальное подписание документа (во время подготовки интервью стало известно, что руководство МОН подписало необходимые документы и передало их на рассмотрение в Кабмин), а после утверждения в правительстве будет старт регистрации нового учреждения, будем выбирать научный совет фонда. Надеюсь, со следующего года фонд начнет действовать. Но еще надо подготовить много правовых актов, чтобы воплотить в жизнь все замыслы, связанные с его работой.

С Нобелевским лауреатом, профессором Мартином Чалфи

- Нацсовет по вопросам науки и технологий работает на волонтерских началах. Зачем это Вам?

- Очень хочется улучшить состояние науки в Украине, чтобы фонд имел достаточный объем финансирования, а наука вышла из состояния стагнации. Как заведующий отделом я вижу, как молодежь уходит из науки. У нас катастрофический отток кадров, ведь уровень заработных плат очень низкий. Я могу понять каждого молодого человека, посвятившего много лет учебе, а потом приходящего в научное учреждение и имеющего зарплату в 5 тыс. Это нонсенс. Ведь этот же человек может получать в десятки раз больше. Например, в Чехии специалист начального уровня (кандидат наук) получает более чем в 10 раз больше, чем у нас.

Если до начала войны научные сотрудники зарабатывали порядка $400-500 в месяц, они еще задерживались в научно-исследовательских институтах. Сегодня, когда зарплата находится на уровне $200, молодые ученые уходят работать в бизнес либо уезжают за границу. Да и гранты очень низкие – невозможно купить реактивы, которые в биологии стоят $100 – 1000. Ты банально не можешь работать. При этом много разных фирм заходит в Украину, а бизнес предлагает большие деньги за ту же самую работу. Молодые люди бросают науку, часто даже плачут, говорят: "Мы не хотим идти, но иначе нельзя выжить ". И идут в "евролабы", "дилы", диагностические центры... Работа рутинная, часто невысокоинтеллектуальная, но за нее платят в 3-4 раза больше. Задача будущего Национального фонда – сдерживать молодежь, давать возможность развивать потенциал, мотивировать ее вернуться домой из-за границы...

- Но и до реформы был фонд, который распределял средства...

- Да, сейчас часть конкурсов проводится через Государственный фонд фундаментальных исследований (ГФФИ), МОН, национальные академии. Но финансовый портфель, например, ГФФИ небольшой, часто за выделенные средства невозможно закупить необходимые реактивы и приборы. Мы хотели бы увеличить его в 30 или даже больше раз. То есть, если сейчас выделяют примерно 20 млн грн на ГФФИ, моя цель, чтобы Национальный фонд исследований имел бюджетное финансирование на уровне 600-800 млн в год с существенным увеличением финансирования на последующие годы. Ведь у нас бюджет НАН, которая имеет около 200 научных учреждений, примерно равен бюджету одного западного университета.

- Но в чем отличие? Вот был старый фонд, которому выделяли мало денег. Почему должны раскошелиться на новый?

- Сегодня конкурсы объявляют немалое количество учреждений - МОН, тот самый Государственный фонд фундаментальных исследований, национальная и отраслевые академии наук... Задача создаваемого фонда - аккумулировать наибольшее количество конкурсов для финансирования, которые будут проводиться прозрачно, с привлечением лучший специалистов (включая западных экспертов) и финансировать лучшие проекты.

Если фонду будут доверять, сможем разговаривать с Кабмином об увеличении финансового портфеля. Ведь мы предлагаем инструмент, который не только улучшит состояние науки, но и будет влиять на дальнейшее развитие экономики. Хорошее образование дает хорошую науку, прикладная наука работает на инновации, а они способствуют экономическому развитию страны. Если финансирование будет недостаточное, национальная экономика не будет развиваться.

Когда, например, в Сингапуре решили вложиться в науку, начали приглашать нобелевских лауреатов, брать в разработку лучшие идеи, это сработало. Так же сейчас и в Китае: они привлекают ученых со всего мира, создают для них достойные возможности для проведения исследований. Я уже не говорю о системе организации и финансирования науки в США...

ПРИГЛАШАЮТ В КИТАЙ, НО ХОЧЕТСЯ ЧТО-ТО СДЕЛАТЬ ЗДЕСЬ

- Вы много работали за рубежом. Помните, что поразило в первой поездке?

- Это был украинско-немецкий проект, который мы выполняли в университете Фрайбурга. Поразила четкость, организованность и высокий уровень финансирования. Там я просто занималась наукой. Не заморачивалась, например, где найти жидкий азот и другие нужные реактивы. У нас в Украине поиск материалов, организация всего процесса лежит целиком на плечах ученого.

- Вы сами никогда не думали остаться работать за границей?

- Я много времени проработала в других странах, и желание остаться возникало часто. Иногда жалею, что не осталась – мне было бы проще и комфортнее. Сейчас тоже есть предложения. Например, у китайцев есть большой интерес к украинским ученым. Они предлагают хорошие условия труда, стартовый капитал, открытие лаборатории, центров, институтов. Но на этом этапе, когда у меня есть сложившийся коллектив, люди, за которых я уже ответственна, я не могу просто все бросить и уехать. Потом у меня здесь семья... Чем ты становишься старше, тем ты нужнее родителям. Появляются дети, которые тоже требуют внимания... И сейчас, когда институт делегировал меня в Научный комитет, чувствую ответственность за свою миссию. Хочется сделать что-то хорошее для своей страны и помочь в этом другим ученым. Думаю, если бы каждый из нас, просыпаясь, думал, что именно он может сделать для Украины, мы бы быстрее продвигались к успеху.

Фото предоставлены Аллой Емец.