Дослідження, які рятують життя: маркери важкості захворювань, ліки проти COVID-19 та роль молекулярної фізіології

Ідея займатися наукою викристалізувалася, коли мені було 14 років. Це був дуже важкий період для мене — захворів на онкологію мій дідусь. Я почала цікавитися фармакологічними препаратами, складними хімічними формулами, читала багато книжок — про біохімію рослин, пошук та розробку ліків проти серйозних хвороб. Тоді і сказала батькові, що хочу йти в науку — він та вся родина мене підтримала, хоча на той час біологія зовсім не була в моді.

Спочатку я планувала стати біохімікинею — мене цікавили ДНК, білки, молекули — та вирішила вступати на хімічний факультет. І тільки в одинадцятому класі я зрозуміла, що cпеціалізацію з біохімії отримують на біологічному факультеті. Фактично за два місяці я опанувала програму біології, склала іспит та вступила на тоді ще окремий біологічний факультет в університеті ім. Т. Шевченка.

«Я постійно шукала щось «своє»» — про шлях до молекулярної фізіології

Перші два роки були розчаруванням для мене — ботаніка, зоологія та навіть вірусологія не дуже мене цікавили. Єдине, що підтримувало в той період — величезна кількість хімії: органічної, неорганічної, аналітичної, фізико-колоїдної, біохімії. Це дійсно те, що мені подобалося. Після другого курсу нас розподіляли по кафедрах, і так вийшло, що в мене не склалися відносини з викладачем біохімії. Тож я вирішила піти на кафедру генетики — там і почалося моє справжнє наукове життя.

На третьому курсі я одразу почала працювати в лабораторії, і за роки навчання змінила їх багато — постійно шукала щось «своє». Певний період, наприклад, я хотіла займатися пренатальною діагностикою — коли в ембріонів беруть матеріал і проводять різні дослідження. Тому деякий час я пропрацювала в Інституті педіатрії, акушерства та гінекології — там розробляла методики культивування плаценти, щоби отримувати більше матеріалу для досліджень.

Уже на магістратурі я потрапила в Інститут фізіології, де познайомилася зі своїм першим керівником Євгеном Мойсеєнко, а трохи згодом і з Віктором Досенко, який зорієнтував мене по магістерській роботі. Я вважаю, що саме завдяки йому сформувалася моя наукова кар’єра на початковому етапі — і через рік після захисту дисертації, я перейшла працювати у відділ до Віктора Євгенійовича.

«В умовах обмеженого ресурсу або обмеженої кількості ліків, потрібно на щось орієнтуватися»: про універсальні маркери важкості COVID-19

Минулого року ми з командою досліджували маркери важкості COVID-19, які б прогнозували схильність до важкого перебігу у хворих із груп ризику — пацієнтів/ок із діабетом, ожирінням, артеріальною гіпертензією тощо.

Перший маркер пов’язаний із тим, що певний клас імунних клітин у крові — нейтрофіли — вибухають, якщо зіштовхуються із запальним процесом, і викидають назовні свою ДНК. Відповідно, чим більше нейтрофілів вибухнули, тим більше в крові вільної позаклітинної ДНК, яка може впливати на великий спектр рецепторів, активувати запалення, тромбоз та вторинну альтерацію — тобто залучати додаткові клітинні елементи туди, де вона утворилась.

Чим більше ДНК нейтрофілів у крові — тим гірший перебіг захворювання. Таких людей необхідно виділити найперше — їм потрібно приділяти більше уваги: раніше розпочинати кисневу підтримку та давати гормони, які пригнічують активацію власного імунітету.

Другий маркер важкості був пов’язаний із рівнем гіалуронової кислоти в крові. Молекули гіалуронової кислоти утворюються під час ковіду в тканинах легень, вони можуть утримувати велику кількість води. На комп’ютерній томографії це і виглядає як так звані «матові скельця». Гіалуронова кислота також має свої рецептори, активація яких посилює запальні процеси та тромбоз.

Ми виміряли рівень гіалуронової кислоти в плазмі крові і зробили кореляцію зі ступенем тяжкості — виявили, що це теж досить обнадійливий маркер.

Також ці маркери важкості можуть застосовуватися і при інших захворюваннях для оцінки статусу ризику організму — в умовах обмеженого ресурсу або обмеженої кількості ліків, потрібно на щось орієнтуватися.

«Продовжувати дослідження в Києві ми не могли — у моделюванні та лікуванні захворювань на тваринних моделях потрібно дотримуватися певного графіка, що стало неможливим через постійні повітряні тривоги»

Позаминулого року нам вдалося виграти два гранти Національного фонду досліджень (НФД) на дослідження гострого респіраторного дистрес-синдрому — ускладнення в легенях, яке супроводжує ковід у найтяжчих хворих. У таких випадках рівень постачання кисню в організмі падає, і необхідна штучна вентиляція. Власне, найчастіше люди помирають від ковіду саме від проблем із диханням.

Один із наших проєктів стосувався розробки та перевірки на тваринах речовин, які могли б стати потенційними ліками проти ковіду та ряду інших респіраторних захворювань. Ми працювали над цим спільно з колегами з Інституту молекулярної біології. Вони підбирали біоінформаційними методами речовини, які потенційно могли б у наших клітинах впливати на такий фермент як протеїнкіназа С Beta. А ми вже тестували такі речовини на крові та на тваринах — моделювали ураження легень, гострий респіраторний дистрес-синдром, і намагалися його лікувати.

Нам вдалося відібрати чотири потенційні корисні молекули. Дві з них ми протестували на тваринах — якраз закінчили наприкінці минулого року, подали звіт та завершили цей проєкт НФД. На етапі нової серії досліджень та тестування нової серії речовин — розпочинається повномасштабне російське вторгнення. Продовжувати дослідження в Києві ми не могли — для моделювання та лікування захворювань у тварин потрібен певний проміжок часу, і працювати з такими речами потрібно за фіксованим графіком. Робота стала неможливою через постійні повітряні тривоги.

Ми скористалися пропозицією колеги, німецького професора Артура Жихлінскі, та переїхали в Берлін працювати як незалежна частина лабораторії клітинної мікробіології при інституті інфекційної біології ім. Макса Планка. І, власне, зараз ми продовжуємо тут дослідження, які розпочали в Україні.

Я думаю, що після перемоги в нас досить великі шанси швидко відновити інфраструктуру, отримати класні гранти й підняти рівень науки та освіти. Я вірю, що за рік у Берліні я наберусь досвіду і приїду в Україну, щоби працювати на відновлення науки в Україні.

«Без двох речей немає майбутнього — без освіти та без науки»

Більшість досліджень в Україні фінансуються з державного бюджету — щороку при його формуванні на науку виділяється певний відсоток. Якщо депутати/ки, які голосують за прийняття рішень, не бачать цінності в підтримці науки — гроші спрямовуються на інші сфери. Тому потрібно розповідати простою, доступною мовою про те, чим насправді є наука, щоби це надихало людей.

Коли у 2014 розпочався перший російський наступ на Україну, до нашого інституту надійшов запит від Міністерства оборони про необхідність створення українського гемостату, адже європейські та американські кровоспинні коштували близько 40–60 євро за одну одиницю. Ми дуже швидко розробили модель крововтрати на тваринах, провели дослідження ефективності та безпечності. Зараз український гемостатик є майже в кожній аптечці — «Кровоспас».

Це прямий приклад, як наука може допомогти людству — одразу швидкий стрибок у практику. Але з наукою так не завжди. Наприклад, 50 років тому ніхто б і не знав властивості цієї конкретної молекули зупиняти кровотечу — з того часу провели величезну кількість досліджень у цьому напрямку.

Коли йдеться про фундаментальні дослідження, практична користь може бути не одразу зрозумілою пересічним людям. У школах, університетах, медіа потрібно розповідати, чим такі дослідження корисні та чому без науки та освіти немає майбутнього. І це не менш важливо, ніж робота над науковими проєктами.