[Проект «Атоми», присвячений талановитим українським науковцям, які творять не лише в Україні, але і за кордоном. Ми розповідаємо про їхні життєві шляхи, масштабні відкриття, а також проекти та дослідження, які змінюють світ.
Спецпроект створений за підтримки компанії SoftServe.]
***
Чи можливе безсмертя? Здавалося б, запитання риторичне. Але чи існує закон, згідно з яким усі біологічні істоти рано чи пізно мають померти? Видатний фізик Річард Фейнман зазначав, що такого закону немає.
Так вважає і Сергій Пілецький, українець, професор біоаналітичної хімії в Університеті Лестера, Великобританія. Він підтверджує свої слова дослідженнями на мишах, які почали жити на 30% довше. Сергій головує в найкращій у світі науковій групі з розробки біоміметичних матричних полімерів, а також ліків та сенсорів на їхній основі.
Свобода займатись тим, чим хочеш
— Скільки себе пам’ятаю, хотів стати винахідником, — без долі сумніву каже Сергій, відхиляючись на спинку крісла, — Хтось хотів бути пожежником, лікарем, а я вже років із чотирьох марив наукою.
Сидячи у своєму помешканні у британському місті Лестер, дослідник згадує власне дитинство у маленькому селі на Вінниччині.
— У мене дуже гарні спогади про той час, — стримане обличчя науковця добрішає, на вустах з’являється усмішка. — Я бігав лісами, шукав гриби. От думаю, скільки свободи було! Мої батьки дозволяли те, чого б я зараз не дозволив своїм дітям. То був зовсім інший час. Воля. Можна було робити, що хочеш, займатися, чим хочеш. Зараз такого і близько немає. Ні в Англії, ніде у світі.
Саме у цьому маленькому селищі майбутній професор британського університету робив перші експерименти.
— Що надихнуло? Читання книжок. Я дуже любив «Таємничий острів» Жуля Верна, в якому йшлося про Сайруса Сміта та компанію, які потрапили на острів і мусили використовувати свої знання для того, аби вижити. Як ви розумієте, у нас багато чого пов’язане із виживанням, тому для мене це було керівним моментом. Жуль Верн та книги інших авторів спонукали мене стати винахідником та розвивати нові технології. Я не міг себе уявити інакше. Хтось хоче бути священиком і відчуває, що його кличе Бог, так само відчував я.
Вчитися майбутній науковець поїхав до Києва, і більшу частину свого життя пов’язує з цим містом. В Інституті біоорганічної хімії писав кандидатську дисертацію, потім перейшов в Інститут молекулярної біології та генетики, де працював із професором Ганною Єльською, наразі директоркою цього інституту. Каже, на той час в Україні не настільки легко було займатись технологією його спеціалізації. Сергій разом з aкадемікoм Валерієм Кухарeм почав роботу над полімерами у 1986 році.
— Саме він познайомив мене з людьми, які займалися неорганічною хімією. Академік Стрєлко, що у той час працював з матричними силікагелями, залишив країну в часи Януковича. Я поїхав з України через те, що в мене не було можливостей продовжувати свою роботу: не було фінансової підтримки, окрім того, роботa вимагалa контактів з групами та з технологіями, які фактично відсутні в Україні. Через це у 1994 році я вирушив до Японії, де використовував технології матричних полімерів для створення нових сенсорів. Далі — Швеція, Німеччина, Франція. У 1998 році я приїхав до Англії, і зараз працюю тут на те, аби робити матричні полімери і використовувати їх в сенсорах та діагностиці.
Імітуючи природу
Навіть якщо ви ніколи не чули терміна «біоміметика», то напевне вам траплявся її вдалий приклад, що особливо актуальний взимку, це — застібка-липучка. Її винахідника надихнув реп’ях, що чіпляється до одягу та шерсті тварин завдяки зазубленим щетинкам. А от невдалий приклад біоміметики — літальна машина Леонардо да Вінчі, коли дослідник намагався створити літак, крила якого рухалися б, наче у птахів. Біоміметичні прилади імітують деякі функції живих істот. А розробки лабораторії Пілецького у цьому напрямку мають замінити антитіла, які нині широко використовують у медицині.
Антитіла — це поліція нашого організму, основа імунітету (докладніше про роботу імунітету — в інтерв’ю із молекулярним імунологом Петром Старокадомським). Щойно у крові з’являються чужорiдні бактерії чи віруси, антитіла приєднуються до них та знешкоджують їх. Вони надзвичайно чутливі та дуже специфічні, адже кожне антитіло виявляє невелику кількість чужинців.
Ми створюємо матеріали, які у своїй поведінці схожі до антитіл та інших біологічних молекул. Вони абсолютно синтетичні. Ми покращуємо найпопулярнішу технологію створення ліків
— У світі є два напрямки розробки ліків, — пояснює Сергій. — Перший — створення маленьких молекул, які взаємодіють із відповідним рецептором і ферментом. Стандартна технологія, яку вже давно використовують. В останні ж 20 років частіше використовують інший напрям — створюють антитіла терапевтичні.
Ця технологія викликає чимало сподівань у лікуванні багатьох захворювань. Та з антитілами є проблеми. Вони можуть викликати імунологічну відповідь, адже не завжди біосумісні — не можуть проходити через клітинні бар’єри, тобто проникати всередину клітин. Наші полімери можуть це робити. Ми створюємо матеріали, які у своїй поведінці схожі до антитіл та інших біологічних молекул. Вони абсолютно синтетичні. Тобто ми покращуємо найпопулярнішу технологію створення ліків.
І Брекзіт — не перешкода
Сергій Пілецький кожного року їздить в Україну. До друзів та сім’ї. А також налагоджує співпрацю з українськими інститутами.
— Ми співпрацюємо з українськими інститутами, але невідомо наскільки вони можуть це використати у своїй роботі. На жаль, бар’єр між нами росте. Те, що ми робили десять років тому, було відносно легко конвертувати в українські проекти. Зараз це важче, адже немає грошей, немає відповідних спеціалістів, і наші колеги з України не можуть у цю роботу включитися. Деградація в українській науці — мій персональний біль.
Проводити дослідження у Великій Британії простіше ще й тому, що завжди є певність у стабільності ситуації, стверджує науковець.
— Навіть те, що відбувається в геополітичному сенсі, на науку, якою я займаюсь, поки що впливу не має. Бо Англія вибрала конструктивну позицію — якщо ми виграємо європейський проект, то англійська система буде компенсувати будь-які втрати, яких ми можемо зазнати в зв’язку із виходом країни із ЄС. Ми як науковці нічого не втрачаємо.
— Тенденції залишаються тими ж, — вважає дослідник. — Є два виходи: або вчені працюють із промисловістю, або ж роблять топові дослідження, які прокладають шлях для інших людей. Якщо цього не відбувається, люди, які цим займаються, — лузери. Вони можуть мати роботу, але будуть ігноровані і державою, і іншими науковцями.
Побачити рак
— У нас найкраща лабораторія з тих, які створюють матричні полімери та просувають їхнє використання в медицині, — гордо каже Сергій про свою роботу. Його слова підтверджує велике число цитувань його власних робіт, яке наближається до десяти тисяч за наукометричними базами Scopus та Web of Science.
— В Лестері у нас вісім учених, які координують зусилля 16 аспірантів і студентів. Ми робимо матричні матеріали краще, аніж будь-хто в світі. У нашій області ми попереду усіх. Публікуємо найбільше статей і є найцитованішими. Те, що ми робимо — буде визначати науку в наступні 50 років. Не гарантовано, що так трапиться, але для цього є реалістичні підстави.
Одна із проблем в лікуванні раку полягає в тому, що іноді ракові клітини важко відрізнити від звичайних, їх важко побачити і, як наслідок, неможливо завдати удару саме по них, не зачепивши здорових тканин. Над способами візуалізації ракових клітин б’ються сотні наукових груп по всьому світу. Здається, в лабораторії Пілецького придумали один із таких способів.
Те, що ми робимо — буде визначати науку в наступні 50 років
— Ми можемо взяти будь-яку тканину, ракову, наприклад. Визначити, що робить її унікальною в порівнянні з іншими, і зробити ліки, які вб’ють цю тканину фактично за кілька тижнів. Від того, що ми робимо зараз, до моменту, коли це використовуватимуть у госпіталях, мине мінімум десять років. Але це буде справжня революція.
— Ми розробляємо наночастинки, які будуть зв’язуватися з раковими клітинами, і ті можна буде побачити, — розповідає науковець. — Під час операції хірург хоче вирізати пухлину із раковими клітинами. Але це важко — не завжди зрозуміло, яка тканина ракова, а яка — ні. Нашою технологією ми можемо «підсвітити» будь-яку ракову тканину, побачити її в організмі. Наша розробка допоможе використовувати променеву терапію саме так, як треба — аби убити всі ракові клітини в організмі. Також наші матеріали можна використовувати для гіпертермії — коли в ракових клітинах підвищується температура, що вбиває їх. У цих дослідженнях ми працюємо з найбільшим спонсором наукових досліджень — благодійним фондом Wellcome Trust.
Потрібно, аби люди приходили задля досліджень, а не позицій
— У Києві колись існувало наукове середовище, — каже Сергій, пригадуючи свої студентські роки. — Зараз, на мій погляд, основна проблема полягає в тому, що немає ні бажання, ні можливостей щось розвивати. У науці — повний занепад. Немає грошей, але це не головна з причин. Проблема в тому, що немає стратегії та відчуття, що це комусь потрібно. Немає того, що організовувало б, давало якусь ідею чи мотивацію. Не тільки в Україні, в Росії те саме.
Дослідник має досвід роботи у різних системах освіти і каже, що в Україні треба неодмінно проводити реформи.
— Вся Українська академія наук — це люди, які мають міцне коріння в минулому, але не бачать майбутнього. Ба більше — вони його бояться. Просто хочуть дожити до того моменту, коли перестануть функціонувати, і їх не цікавить, що буде опісля. Вони не знають, як співіснувати із тими змінами, які відбуваються і в суспільстві, і в науці.
Якби я мав якусь владу, то повністю реформував би Академію наук. Об’єднав би університети з дослідницькими інститутами. За такою схемою працюють Кембридж чи Оксфорд, і вони завжди перші в рейтингах
Якби я мав якусь владу, то повністю реформував би Академію наук. Об’єднав би університети з дослідницькими інститутами. За такою схемою працюють Кембридж чи Оксфорд, і вони завжди перші в рейтингах. Окрім того, в нас немає необхідних реактивів та обладнання. І найприкріше, що вчені в інститутах Академії наук фактично не служать тому, щоби навчати студентів. Це велика проблема, тому що студенти мають вчитися в найкращих. Те, що вони не вчать, — просто втрачені можливості. Академія не повинна існувати у тому вигляді, у якому існує зараз. Університети мають формуватися на найкращій науковій базі, що існує в країні.
— На жаль, у нас науковці приходять в університети не задля досліджень, а задля посад. Якщо ти — директор інституту, то маєш великі шанси стати академіком. Це ніяк не пов’язано з академічною діяльністю. Якщо подивитися на індекс цитувань, це просто сором. Люди потрапляють туди не через наукові досягнення, а через адміністративні позиції. В Англії ті люди, які стають «Fellow of Royal Society», потрапляють туди через академічні досягнення. А директор інституту може бути поганим вченим, зате гарним адміністратором.
Там, де є мрія, є шанс
Попри критичне ставлення до ситуації в українській науці, дослідник вірить, що все можна змінити.
— Я маю дві поради молодим українським науковцям. Перша — робіть те, що приносить вам задоволення. Все минає. Але якщо ти робиш щось, що не приносить тобі персонального задоволення, життя втрачає сенс. Друга порада — постійно шукайте можливості для розвитку. Наскільки б це не звучало непатріотично, треба їздити за кордон і вчитися. Тоді ці знання можна застосувати.
— Наука — найцікавіша справа у житті, — каже Сергій. — Вона має бути не просто роботою, а сенсом життя. Тоді все прийде. Це покликання. Хоч в Україні це не найвигідніша справа, треба шукати людей, які будуть з тобою працювати і підтримувати. Ви маєте бути вогнем і факелами — запалювати інших людей і залучати їх у процес.
Я маю дві поради молодим українським науковцям. Перша — робіть те, що приносить вам задоволення. Друга порада — постійно шукайте можливості для розвитку
— Взагалі Україна була і буде для мене завжди найріднішою країною, українці — найріднішими людьми. Я бачу багато проблем, але сподіваюся, що їх можна вирішити. Донедавна я бачив там лише занепад — без кінця. Процес йшов тільки вниз. Зараз я вважаю, що Україна має шанс. Україна має мрію. А там, де є мрія, є шанс. Ми самі можемо будувати своє майбутнє.
Молекулярні відбитки, або «Душа» бактерії
— Я не завжди можу знайти переклад термінів українською, — бідкається Сергій, який пояснюючи наукові тонкощі, часом замовкає, аби знайти в голові адекватні відповідники. — Англійською це звучить як molecularly imprinted polymers, і найкращий переклад був би «матричні полімери».
Приставка «полі-» означає «багато». Велика кількість однакових, або ж різних за складом атомних систем об’єднана в довгі ланцюги. Візьмімо поліетиленовий пакетик — він складається з полімерів поліетиленів, тобто ланцюгів із молекул етилену (СН2). Взагалі будь-які пластмаси — це полімери.
При виготовленні матричних полімерів шаблон, яким може бути навіть бактерія чи цілий білок, змішують із функціональними мономерами — молекулами, які можуть об’єднуватися в полімери. Мономери приєднуються до шаблону. Потім мономери об’єднують у полімер, з чого з’являється матриця із відбитком поверхні шаблона. На третьому етапі шаблон видаляють, і в полімері залишаються ємності, які за формою точно збігаються із шаблоном — бактерією, вірусом чи білком. Шаблон стає ніби ключем, який ідеально пасує до замка — полімеру.
— Будь-яка молекула, якщо вона є в полімеризаційній суміші під час формування полімеру, залишає в ньому «відбиток», який за структурою та орієнтацією функціональних груп відповідає структурі молекули. Так ми робимо «зліпки» бактерій чи вірусів, і потім наші полімери можуть їх розпізнавати. Зробивши зліпок, ми шукаємо унікальні послідовності білків саме для цього вірусу чи бактерії. Наш метод дає змогу віднайти те, що відповідає за «душу» вірусу чи бактерії, що робить їх унікальними.
На думку Сергія, саме так природа починала еволюцію. Нуклеїнові кислоти, які утворювалися випадково в первинному океані, через удар блискавки, наприклад, в глині утворювали відбитки, що працювали як первинні ферменти. Це і стало основою для життя.
Виявляється, спершу матричні полімери розробили в Україні, і лише через десять років до технології додумалися на Заході.
— На початку 30-х років минулого століття в Києві була група, яка займалася розробкою матричних полімерів. У ті часи був невеликий зв’язок між радянською наукою та наукою в інших країнах. Тому ця технологія не набула поширення. А крім того, вчені, які цим займалися — під керівництвом Михайла Полякова, — не змогли легко пояснити колегам, що таке «матрична» технологія. Він розповідав, що це поверхневий потенціал, і його пояснень ніхто не зрозумів. Насправді ніхто не зміг віддати належного розвитку цієї технології, яка почалася в Україні.
Один із наших проектів — сповільнення старіння. Це не є невідворотний процес. Люди старіють через багато факторів. Ми розробили матричні полімери, які зв’язуються із старими клітинами і ліквідують їх в організмі
Через те, що сфера діяльності ученого може бути занадто специфічною, незрозумілою навіть його колегам, популяризація науки важлива також серед науковців. Як зазначає Сергій, іноді дуже важливо підібрати влучні метафори для нового явища.
— Лише у 40-х роках двічі нобелівський лауреат (з хімії та миру) Лайнус Полінг пояснив це дуже просто. Ось «ключ», ось «замок». І кожен зрозумів, що «ключ» — це молекула, «відбиток» якої ми хочемо зробити, а «замок» — то полімер.
Майбутнє поруч
— Яким я бачу світ через 10-20 років? Він у віртуальній реальності, яка поєднує людей не через те, хто вони і де вони, а через те, в якому середовищі віртуальної реальності вони перебувають. Те, що зараз відбувається, змінить відносини між людьми і країнами. Я дуже хотів би, щоб бар’єри між країнами зникали. Мені здається, майбутнє дуже близько. Думаю, наші розробки підуть у світ через десяток років, інакше я б цим не займався. Бо більш як 20 років продуктивно навряд чи зможу прожити. Але якщо, згідно з нашим дослідженням, мені вдасться подовжити собі продуктивний вік, тоді я вважатиму, що ціль досягнута. Ось тоді подумаю, чим би ще хотів займатися у житті, — сміється.
Сергій захоплюється науково-фантастичною літературою та фільмами. Хоча, зізнається, своїм дітям, уже мало що може порадити.
— Мої діти розмовляють англійською. Не завжди слухають мене як авторитета. У них є свій маленький «клуб», який вони поважають більше, ніж мої слова. Вони вже дорослі. Син вчиться на третьому курсі Імперського коледжу Лондона, вивчає хімію. Молодша донька працює лікарем, старша — в юриспруденції.
— «Теорію великого вибуху» дивлюсь із колегами або студентами, коли готуємо разом, — сміється Сергій.
— Люблю такі книги, як-от «Дракони Едему» Карла Сагана. Вона стимулює думку — а що ще ми можемо зробити для майбутнього? Вважаю, що література має пробуджувати щось в людині, відправляти на пошуки чогось нового — у собі та у суспільстві.
Еліксир молодості
Любов до фантастики у Сергія має серйозне підґрунтя — деякі із його проектів ніби взяті з кадрів фантастичних фільмів.
— Розробка нових ліків має економічну і наукову складову, але також складову моральну — ми всі хочемо робити щось хороше для людства. А що може бути кращим, аніж розробка нових ліків, які вирішать людські проблеми?
Розробка нових ліків має економічну і наукову складову, але також складову моральну — ми всі хочемо робити щось хороше для людства. А що може бути кращим, аніж розробка нових ліків, які вирішать людські проблеми?
Один із наших проектів — сповільнення старіння. Бо воно ж не є невідворотнім процесом. Люди старіють через багато факторів. Ми розробили матричні полімери, які зв’язуються зі старіючими клітинами і ліквідують їх в організмі. Можливо, якщо ми знайдемо спосіб убивати старі клітини в організмі, він зможе омолоджуватися, і тоді багато хвороб, пов’язаних із старінням, зникне. 90% грошей, які медицина витрачає на будь-яку людину, використовуються в останній рік її життя. Коли вже нема сенсу цього робити. Ми можемо розробити технологію, яка відтягне цей період у майбутнє, і зменшить ці витрати.
Уже зараз технологія, розроблена групою Пілецького, подовжує життя піддослідних мишей на 30%. І це тільки початок, каже вчений.
— Уявіть, якщо вдасться цей же експеримент провести на людях, ми зможемо жити щонайменше 100 років!
Сергій переконує — безсмертя можливе, щоправда суспільство може бути неготовим до цього. Адже у багатьох районах Африки та Азії населення збільшується швидше, ніж зростає економіка — а це спричинить те, що наступні покоління житимуть гірше, ніж попередні.
— На мій погляд, уже за наступні 20 років безсмертя стане можливим. Якщо суспільство дозволить, звичайно.
Усі фото — Аліна Панкова
Окрема подяка — Тарасу Семенюку
