Лев Овчинников: главная радость — когда эксперимент показывает именно то, что предполагалось

Наукоград Пущино, центр биологических исследований Российской академии наук, основан в середине 1960-х годов исключительно как научный центр, и все его жители так или иначе связаны с наукой. Один из десяти институтов Пущино — Институт белка, где и работает в недавнем прошлом его директор Лев Овчинников, ведущий молекулярный биолог страны, академик РАН. В городе тишина, огромное количество зелени и масса свободных мест для парковки. Здание института приземистое, полуспрятано за деревьями и кажется необжитым.

При входе это ощущение усиливается, вспоминаются кадры из фильма "Чародеи": огромный затемненный холл, пустота и звенящая тишина. Только потом в углу обнаруживается дежурная.

Через минуту спускается и интеллигентная помощница академика, чтобы провести меня к Льву Павловичу. "Вы бы куртку не снимали!" — советует она.

Но куртка уже висит на спинке стула. Скоро становится понятно, что совет был хорош: на улице плюс пять, а в здании — немногим больше. "Извините, денег для оплаты услуг котельной не перечислили, потому и сидим в холоде" — с этих слов и начинается интервью академика Овчинников.

Можно ли сравнить работу журналиста, который должен обеспечить мир проверенной информацией, с работой генома и как рибонуклеиновые кислоты "удостоверяются", что все идет как нужно, спрашиваю я. Вопрос явно ставит академика в тупик. "Провести такое сравнение не решаюсь,— говорит он.— Рибонуклеиновые кислоты сами "удостоверяться" не могут, все ли идет так, как нужно, это делают белки. Они в ответе и, если ситуация некритичная, все это редактируют, восстанавливают прежний смысл". И рассказывает, как это происходит в случае, если геном подвергается мутации.

По мнению Овчинникова, аналогию можно провести между работой журналиста и научного сотрудника, у них много общего. "И тот и другой должны дать объективную информацию для общества и коллег, а обнаружив ошибку, понять причины ее появления и по возможности ее устранить,— продолжает он.— На чем основывается научное исследование: в ходе работы появляются какие-то новые факты, которые не укладываются в общепринятые представления, и научный сотрудник должен эти факты опубликовать и попытаться их объяснить. Для этого обычно формулируются две альтернативные гипотезы, и нужно придумать эксперименты, которые исключили бы одну из них. Если мы что-то утверждаем, это означает, что пока нам не удалось опровергнуть эту гипотезу, и она уже рассматривается как теория. Эта теория может существовать до тех пор, пока и ее кто-нибудь не опровергнет".

"Наверное,— предполагает он,— как и у журналиста, у ученого есть своя точка зрения, пристрастия, иногда ему бывает трудно отказаться от старых представлений, и он может даже неосознанно интерпретировать полученные результаты под определенным углом. Бывает и прямой подлог, но крайне редко. Чтобы максимально избежать ошибок в постановке экспериментов и интерпретации их результатов, существует строгий контроль при публикации этих результатов в рецензируемых журналах — внешняя независимая экспертиза".

Начнем с простого, наивно спрашиваю я: как в современном представлении происходит синтез белка? Академик Овчинников отвечает: "Очень сложно. У меня 20 лекций студентам, 40 часов, и чтобы как-то это упростить? Тезисно: белок — длинная цепь, составленная из аминокислотных остатков. Связаны они пептидной связью. Когда белок синтезируется, при включении каждой следующей аминокислоты идет отщепление молекулы воды. Это суммарная реакция биосинтеза белка. Белки различаются длиной цепочки и последовательностью аминокислот, информация о них закодирована в ДНК генов и передается в виде копий матричной РНК, мРНК".

"Биосинтез белка требует энергии,— постепенно воодушевляется академик.— Поэтому параллельно идет гидролиз соединений, богатых энергией,— это аденозинтрифосфат, АТФ, и гуанозинтрифосфат, ГТФ. Образование полипептидной цепочки белка протекает в три этапа. На первом аминокислоты реагируют с АТФ и таким образом активируются. На втором этапе активированные аминокислоты переносятся на специфические адапторы, сохраняя свое активированное состояние. Адапторами являются небольшие молекулы транспортных РНК, тРНК. И активация, и перенос на тРНК катализируются ферментами. Каждая аминокислота активируется своим ферментом, который узнает не только ее, но и ее тРНК. На третьем этапе происходит образование белковой цепочки согласно инструкции, записанной в мРНК. Этот процесс протекает в крупном комплексе, называемом рибосомой, при участии большого количества дополнительных белков. Рибосома связывает молекулу мРНК, протягивает ее через себя и выбирает в соответствии с информацией в мРНК нужные тРНК, связанные с аминокислотами. Кроме того, именно рибосома катализирует реакцию образования пептидной связи. На этой стадии нужна дополнительная энергия, которая поставляется молекулами ГТФ".

Ответ на якобы простой вопрос, в общем, обернулся лекцией. По ее окончании я попросил Льва Павловича объяснить, в чем разница между биохимией, молекулярной биологией и генетикой и, соответственно, академическими институтами с такими названиями. Обычному-то человеку кажется, что все они заняты примерно одним и тем же.

"Можно условно разделить эти области биологии, но, конечно, они сильно перекрывают одна другую,— начал академик Овчинников.— Биохимия — это химические реакции, катализируемые ферментами. Обычно в этом случае речь идет о малых молекулах. Молекулярная биология занимается структурой больших молекул: ДНК, РНК, белков и их комплексов. Эти структуры исследуются рентгеноструктурным анализом. Но при биосинтезе белка три реакции можно назвать биохимическими. Так что биосинтез белка — и биохимия, и молекулярная биология одновременно. Генетика изучает мутации, изменения в ДНК, которые потом передаются в РНК, это основное ее занятие. Генетическая инженерия — биотехнология, в которой гены ставятся в определенные плазмиды и экспрессируют (то есть синтезируют белки) в чужеродных клетках. Например, гены человека экспрессируют в клетках бактерии. Но в решении сложных комплексных задач принимают участие представители разных наук". Лев Овчинников соглашается, что все связано, переплетено и что деление достаточно условное, в коллективах институтов есть обычно специалисты всех направлений: и биологи, и химики, и физики, и математики. Условны и названия институтов, хотя что-то они все-таки отражают, говорит академик.

Почему бы тогда не объединить все эти институты, раз их работа взаимно переплетается или даже дублируется, задаю я, как мне кажется, логичный вопрос.

"А для чего нужно такое объединение? — удивляется академик.— Если работы взаимно переплетаются — очень хорошо, создается возможность для взаимовыгодной кооперации, а дублируются — крайне маловероятно, это невыгодно самим ученым. Если нам нужна совместная работа, то никаких проблем нет. Наша группа, например, работает в кооперации с Институтом экспериментальной и теоретической биофизики РАН и Институтом биофизики клетки РАН — мы ищем лекарства против болезни Альцгеймера и исследуем механизмы их воздействия; по исследованию раковых заболеваний и их терапии мы сотрудничаем и с Российским онкологическим научным центром им. Н. Н. Блохина, и с отделом онкологии и радиологии Государственного университета медицины и стоматологии, и с Вычислительным центром МГУ, и с Институтом химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН, и с Университетом французского города Эври; можно также упомянуть наше многолетнее сотрудничество с американскими и канадскими учеными и так далее. И такая кооперация не требовала и не требует от нас никакого формального объединения научных организаций".

"Громоздкие структуры очень малоподвижны в решении оперативных задач, для ученых лучше кооперация в проведении исследований. Нет проблем написать совместный проект, работать вместе, ничто не мешает этому",— убеждает меня Овчинников. Но тут же и признает, что сейчас сложнее работать: "Раньше было проще: излагаешь в нескольких предложениях, что планируется делать, и отчитываешься тоже несколькими предложениями и опубликованными статьями. Теперь же требуется написать очень детализованный многостраничный план и многостраничные отчеты по строго регламентированной форме. Особенно это касается проектов под эгидой научных фондов. Но есть в нашей работе и радости. Главное — когда эксперимент показывает именно то, что вы ожидали получить". И академик Овчинников с воодушевлением рассказывает о последней такой радости: "Несколько недель назад у нас получено разрешение на выдачу американского патента по лекарственному средству от болезни Альцгеймера, и это произошло достаточно быстро, хотя часто патентные ведомства долго тянут".

Тут же речь зашла о болезни Альцгеймера вообще, и Лев Павлович посетовал, что до сих пор почти ничего не известно о причинах ее возникновения. Академик привел печальную статистику: по официальным зарубежным данным на 2018 год, в мире 50 млн больных болезнью Альцгеймера. В 2050 году, если не будет найден способ лечения, больных станет 152 млн человек. Очень велики социальные издержки этой болезни, продолжает Лев Овчинников: от появления ее первых симптомов до смерти больного в среднем проходит около семи лет, в течение которых человек беспомощен и требует, кроме лекарств, постоянного ухода.

Но самое страшное, конечно, что нет лекарств, говорит он: фармацевтические гиганты одно время взялись за их разработку, в США даже государство подключилось, было предложено около 300 разных препаратов, но в конце испытаний ни один препарат не прошел в качестве лекарства. "Чтобы сделать лекарство, нужно представлять механизм возникновения и развития заболевания,— объясняет причины неудач академик Овчинников.— Изучение активно идет, но оно еще далеко до завершения. Сейчас считается, что в развитии болезни Альцгеймера принимают участие два белка. Один из них — это мембранный белок APP, из которого при болезни Альцгеймера выщепляются определенные фрагменты, называемые амилоидными пептидами; эти пептиды агрегируют (склеиваются) и образуют внеклеточные фибриллы и бляшки. Бляшки можно увидеть в микроскоп и идентифицировать с помощью антител. Второй белок, который был назван тау-белком, находится внутри клеток. Он взаимодействует с белком тубулином, который образует нитевидные структуры клеточного скелета — микротрубочки. Микротрубочки непрерывно собираются и разбираются, а белок тау их стабилизирует и ускоряет процесс сборки. При болезни Альцгеймера тау-белок модифицируется, теряет взаимодействие с микротрубочками, уходит с них и агрегирует, образуя внутриклеточные конгломераты, а микротрубочки разрушаются, прерывая передвижение мРНК в нейронах. Таким образом, появление амилоидных пептидов и их агрегатов, а также агрегатов модифицированного тау-белка могут служить маркерами болезни Альцгеймера, а кроме того, сами они являются токсичными для нейронов и вызывают их гибель".

"Мы попытались использовать против болезни Альцгеймера белок, который получил название YB-1,— продолжает академик.— Это защитный многофункциональный белок. Мы показали на модельных мышах, в которых развиваются все описанные симптомы болезни Альцгеймера, что введение в них раствора белка YB-1 предотвращает или замедляет появление всех симптомов болезни, а именно предотвращается потеря памяти и гибель нейронов, уменьшается количество амилоидного пептида и амилоидных бляшек (а иногда они разрушаются и исчезают совсем) и агрегатов тау-белка. С французскими коллегами мы показали, что YB-1, подобно белку тау, взаимодействует с тубулином и стабилизирует микротрубочки, ускоряя их сборку. Таким образом, при Альцгеймере YB-1 может связываться с микротрубочками вместо белка тау и выполнять его функции".

На основе этих результатов была подана заявка "Применение белка YB-1 и его фрагментов для изготовления лекарственных средств при лечении болезни Альцгеймера" на российский и европейский патенты, а также на патент США. Российский патент получен, он вошел в 100 лучших изобретений России за 2015 год, а теперь и получено положительное решение на выдачу патента США, и завершается процедура рассмотрения европейской заявки, радуется академик.

И обнадеживает: Институт белка вместе с НИЦ "Курчатовский институт — ГосНИИ генетика" и институтом в Нижнем Новгороде в течение двух лет проводит доклинические испытания инновационного лекарственного средства на основе рекомбинантного белка YB-1 человека для лечения болезни Альцгеймера. "Через год они закончатся, и посмотрим на результат",— говорит Лев Овчинников.

А я продолжаю простые вопросы: чем опасна генная инженерия? По мнению Овчинникова, когда с помощью генной инженерии производится продукт, белок (например, инсулин), который потом очищается, это очень хорошо. "Но когда это пища, то я старался бы ее не есть,— хмурится академик.— В ней содержится введенный ген, и это не так страшно, как то, что он находится в плазмиде, которая имеет способность встраиваться в разные участки генома. Причем встраивается туда, где ей захочется (как может и выходить оттуда), и я не исключаю, что может встроиться и в нашу ДНК, а потом прыгать, мигрировать, портить гены, и от этого становится как-то не по себе"

Не только это неприятно, предупреждает Лев Овчинников: экологи озабочены, что велика опасность сокращения видов, живущих на Земле. В связи с этим часто упоминается фирма Monsanto, рассказывает он, фактически эта фирма монополизировала производство посадочного материала, а чтобы бороться с сорняками, она вводит защитные гены в культивируемое растение, обеспечивает его избирательную устойчивость к определенному гербициду. Использование такого гербицида позволяет успешно бороться с сорняками, но способно уничтожать все живое, кроме культивируемого растения, беспокоится академик.

Тут Лев Павлович стал с теплотой говорить о своих учителях, академике Андрее Белозерском, основателе молекулярной биологии в СССР, академике Александре Спирине, основателе и многолетнем директоре Института белка РАН, и еще о многих зарубежных исследователях во Франции, США, Швеции, Швейцарии, Канаде, Бразилии и других, с кем связывала его совместная научная работа. Заговорили вновь об организации научного процесса, и я снова физически ощутил, как же холодно в помещении, а еще и сыро — за окном пошел дождь.

Лев Овчинников говорит: "Раньше деньги были у дирекции, теперь их у нее нет, приходят на коммуналку и на зарплату — все. Требуют объединиться. Кто-то соглашается, кто-то нет. Мы пока не соглашаемся. Главное для них — чтобы был единый бюджетополучатель, а на остальное им наплевать, и когда задают вопрос "Какая цель всего этого?", они отвечают: "Сверху требуют!" Кто-то когда-то сказал, что в России должно быть порядка 300 институтов... В общем, мы с этой реорганизацией столько проблем получили!"

"Раньше мы ездили за границу на стажировки и конференции по межгосударственным договорам,— вспоминает он, и голос его делается сух.— В последние годы я что-то не слышал о таких договорах. Вот и уезжает наша талантливая молодежь работать за границу. Один-два остаются, если удается выцарапать что-то из гранта. А так более 50 моих учеников сейчас живут за пределами России, кто-то уже стал профессором, у многих собственные лаборатории".

Ну теперь точно простой вопрос: есть ли свободное время и как академик его проводит? Лев Павлович наконец улыбается: "Я со студенческих лет активный турист. До первого курса я за пределы Московской области не выезжал, а после первого курса университета с другом поехал на Кавказ. Мы поднимались на Абхазский хребет с пастухами, прошлись по долине реки Кодори. На следующий год опять были горы и очень легкомысленная подготовка: легкая палатка, спальных мешков не было, и ночевка в горах на высоте более 4 тыс. метров на перевале Базардюзю была жесткой. С той поездки на руке у меня на всю жизнь остался шрам от раны в качестве сувенира. Потом началась череда сплавов на байдарках по северным и сибирским рекам, и тоже с приключениями. Так всю жизнь я и путешествую. Правда, последний раз сплавлялся несколько лет назад, сейчас предпочитаю турпоездки за границу: годы берут свое, а так много интересного в мире. Очень люблю Индию".

В этот момент открылась дверь, и худощавый юноша потихоньку пробрался к компьютеру, стоящему в углу. "А это моя надежда — Дмитрий Лябин, есть еще Ира Елисеева",— с улыбкой сказал академик. Я подумал, что, если ситуация с наукой не изменится, они тоже окажутся за границей, и попросил Дмитрия: "Не уезжайте!" Но он только втянул голову в плечи и что-то искал в компьютере.

Мы с Львом Павловичем двинулись к выходу, по дороге в приоткрытые двери я увидел, как в лабораториях сидят за работой ученые, и решил, что не такой уж необжитой этот дом, просто наука не любит суеты.

Владимир Александров, группа "Прямая речь"