— Алена, расскажите, пожалуйста, подробнее об исследовании, с которым вы победили в нашем конкурсе.

— Работа посвящена исследованию роли гиалуронан-содержащего внеклеточного матрикса в мозге. Внеклеточный матрикс во взрослом мозге располагается вокруг тел некоторых нейронов, где образует перинейрональные сети, и вокруг синапсов, окружает сосудистую сеть мозга как часть гематоэнцефалического барьера. Его функции также разнообразны: это и регуляция роста отростков нейронов, и стабилизация синаптических контактов, и функция буферной среды для ионов, присутствующих во внеклеточном пространстве. Гиалуроновая кислота — каркас, на который прочие молекулы внеклеточного матрикса крепятся, как бусины на нить. Если разрушить только ее, можно дестабилизировать все виды матрикса в данной области. Исследования по этой теме в ННГУ ведутся с 2011 года, тогда был выигран мегагрант с Александром Дитятевым, профессором Немецкого центра нейродегенеративных болезней (DZNE). В то время на первичных культурах гиппокампа было показано, что разрушение гиалуроновой кислоты может приводить к эпилептоподобной активности.

— А как это проявляется в клеточной культуре?

— Регистрация активности в этом эксперименте проводилась с помощью мультиэлектродных матриц, на которых и росли культуры, с 60 микроскопическими электродами (диаметр каждого — 30 микрометров). Эти электроды могут фиксировать возникающие в культурах потенциалы неинвазивно, в какой-то степени можно сравнить эту процедуру со снятием ЭЭГ. На этих записях и была обнаружена патологическая активность — чрезмерная локальная синхронизация нейронных сетей.

— Ваша новая работа продолжает те исследования?

— Да, мы решили исследовать роль гиалуроновой кислоты in vivo, так как, во-первых, модель клеточных культур не может воспроизвести все факторы, которые действуют в живом организме, а во-вторых, нам было интересно оценить изменения в поведенческих реакциях животных. К тому же непосредственно перед началом исследования in vivo в нашей группе проводились электрофизиологические эксперименты на срезах гиппокампа с разрушением молекул внеклеточного матрикса. В данном случае матрикс разрушали уже после извлечения гиппокампа и приготовления срезов, то есть в пробирке. Эти эксперименты показали, что внеклеточный матрикс также влияет на пластичность мозга, поэтому было решено использовать в эксперименте поведенческие тесты на память, чтобы выяснить, будет ли что-то подобное в живом организме.

— А как по срезам понять, что из-за разрушения матрикса изменилась пластичность?

— В любом биологическом эксперименте важно правильно подобрать контроль, и, если в исследовании он просто отсутствует, что-то тут нечисто. Нельзя сказать, влияет ли, скажем, препарат А на сердечный ритм пациентов, если не сравнить этих пациентов с контрольной группой, которая принимала плацебо.

Что же касается пластичности, то тут проводится оценка способности сетей нейронов к потенциации и депрессии. В нейробиологии уже давно принята парадигма, что в основе памяти и забывания лежат такие процессы, как долговременная потенциация, то есть усиление ответа, и, соответственно, долговременная депрессия — его ослабление. Можно замерить в срезе величину исходного ответа, провести стимуляцию током по протоколу, который имитирует естественный ритм мозга, а затем измерить ответ после стимуляции. Отношение ответа до и после и показывает изменения пластичности.

— Как вы исследовали состояние мозга после разрушения матрикса в экспериментах, описанных в статье?

— В данной серии экспериментов мы инъецировали фермент, разрушающий гиалуроновую кислоту (гиалуронидазу) в гиппокамп животных, изучили поведенческие реакции на наше вмешательство, а также с помощью флуоресцентной иммуногистохимии оценили морфологию гиппокампа животных с разрушенным внеклеточным матриксом мозга. Было выявлено, что у животных с разрушенным матриксом возникают аудиогенные, то есть вызванные звуковым стимулом, судороги. Также было показано, что на одной из временных точек у экспериментальных животных улучшается кратковременная память. Отдельно на ранней стадии реакции был проведен транскриптомный анализ для выявления изменений в экспрессии генов. Так как это пилотные эксперименты такого рода на животных, анализ активности генов позволил сделать первичные предположения о потенциальных механизмах, которые запускают у животных аудиогенные судороги и положительные изменения в способности к обучению. Мы считаем, что эти механизмы между собой не перекрываются.

— Какие практические результаты могут принести ваши исследования в обозримом будущем для медицины?

— Пока, конечно, говорить об этом рано. Главный результат нашей работы — описание аудиогенных судорог у животных как эффекта от разрушения гиалуроновой кислоты. Это говорит о том, что внеклеточный матрикс играет важную роль в стабилизации сетевой активности в мозге. Знание этого факта в будущем может помочь в понимании механизмов развития эпилепсии. Сейчас ведется выявление молекулярных каскадов, на которых основан этот эффект. Очень хочется верить в то, что самое значимое открытие еще ждет впереди. Когда механизмы будут установлены, можно будет искать потенциальные мишени для воздействия, которые можно будет использовать не только в лаборатории, но и в клинике. В перспективе эти результаты могут помочь в разработке антиэпилептических лекарственных препаратов нового поколения.

— Почему вас заинтересовала нейробиология? Как вы выбрали свою тему?

— Выбор был обусловлен в большей степени внешними факторами. В тот момент, когда мне необходимо было выбрать направление дальнейшей научной деятельности после бакалавриата, в университете, как и по всей России, семимильными шагами развивались нейронауки. Слова «нейроморфный интерфейс» и «искусственный интеллект» наряду с другими терминами, которые раньше я встречала только в научной фантастике, стали приобретать вполне реальные очертания. Дальше была встреча с моими будущими руководителями, которым ничего не стоило заинтересовать меня нейробиологией.

— А кого вы можете назвать своим учителем, наставником в науке?

— Основным наставником я считаю своего нынешнего научного руководителя — Ирину Мухину. Эта замечательная женщина не только делится со мной научными знаниями, помогает выстраивать логику исследований и направляет меня в научной деятельности, но также являет собой пример в ненаучной жизни, например, я зачастую восхищаюсь умению Ирины Васильевны взаимодействовать с людьми. Кроме того, стоит отметить вклад моих предыдущих руководителей, а также замечательных преподавателей биологического факультета, ныне Института биологии и биомедицины ННГУ, которые не просто читали лекции, а учили научному мышлению, биологической логике, дедукции. Отдельно хотелось бы выделить Наталью Добротину, корифея биофака, лекции которой на всю жизнь во мне оставили зарубку: в науке не может быть «я», только «мы».

— Оцените уровень исследований в вашей области в России по сравнению с ведущими мировыми коллективами. В чем сильны российские исследователи? В каких направлениях есть проблемы и почему?

— В области нейробиологии в целом российские исследователи не отстают от ведущих мировых коллективов. Существует несколько научных школ, которые работают в областях клеточной и молекулярной нейробиологии, электрофизиологии, в России сильна бихевиористская школа, есть много лабораторий, занимающихся компьютерным моделированием процессов, протекающих в мозге (computational neuroscience). Об этом свидетельствуют регулярно публикующиеся работы наших исследователей как в российских журналах, так и за рубежом.

Если говорить об эпилепсии, у нас не так обширны фундаментальные исследования в данной области. В отечественных журналах публикуются результаты многочисленных клинических исследований, посвященных разнообразным по локализации и причинам видам эпилепсии. Результаты фундаментальных исследований в этой области не так многочисленны и публикуются в основном за рубежом.

Проблемы в данном направлении, как мне кажется, примерно те же, что и в целом в экспериментальной биологии в России — невозможность быстро заказать и получить реактивы из-за рубежа, отсутствие аналогов импортным продуктам, например антителам, на отечественном рынке. Также остро стоит кадровый вопрос — во многих организациях не предусмотрено постоянных ставок в нужном объеме для научных сотрудников, а это в современных реалиях также очень важно, и многие талантливые молодые исследователи действительно уходят в коммерческие организации, чтобы обеспечить себе достойный уровень жизни.

— А вам хотелось когда-нибудь продолжить научную карьеру в столичном институте или за границей? Какие есть плюсы в работе нейробиолога в Нижнем Новгороде, не очевидные со стороны?

— Постараюсь ответить сразу на оба вопроса. На сегодняшний день по нашему проекту сделано далеко не все, что хотелось бы, планов и задач перед нашим коллективом стоит великое множество. До тех пор, пока у меня не будет чувства удовлетворения от полученных результатов и завершенности, речи о смене научного направления быть не может. В частности, сейчас стоит вопрос изучения изменений в пластичности мозга после разрушения матрикса, а это довольно большой объем работы. Благо, в нашем университете есть основное необходимое оборудование для проведения комплексных нейробиологических исследований. Еще один плюс работы в Нижнем Новгороде —собственный SPF-виварий университета, в котором содержатся мыши, свободные от патогенов из различных питомников со всего мира (американских Jackson Laboratory, Taconic и Charles River; немецкой Шарите и японского Института физико-химических исследований Riken). Наш виварий работает не только в интересах нижегородских исследователей — в прошлом году в нашем виварии заказали работу два столичных института. Но конечно, то, что виварий — подразделение университета, для нас плюс, это существенно экономит нам средства и время на покупку и доставку животных. Сейчас мы используем в своих исследованиях достаточно стандартную линию мышей — блэков, но, если возникнет необходимость, можем заказать любую другую линию. Конечно, не все так солнечно, например периодически возникают проблемы с закупкой реактивов и расходников для экспериментов, да и оборудование иногда выходит из строя. Но все же руководители стараются находить возможности для закупок и ремонта.

Переезд за границу я рассматриваю для себя только как стажировку на короткое время с целью освоения новых методов, которые потом можно будет применить на родине. И конечно, хочется поработать в условиях, когда заказанный реактив приезжает к тебе через две недели, а не через пять-шесть месяцев!

— Какое недавнее открытие или изобретение в вашей области сильнее всего вас удивило, может быть, даже показалось новостью из мира научной фантастики?

— Недавно попались на глаза статьи в научно-популярных изданиях о биологических исследованиях в области борьбы с лишним весом. В одной статье ученые на мышах выяснили, что блокирование AHR-рецепторов способствует похудению даже при высококалорийном рационе. В другой публикации говорилось о таблетке, которая может на биохимическом уровне имитировать занятия спортом. Эти открытия говорят, во-первых, об обостряющейся в наши дни проблеме излишнего веса, а во-вторых, о стремлении ученых заниматься прикладной наукой и поспевать за динамикой развития общества.

— Как вы считаете, ученый должен быть одновременно и популяризатором науки? Стремитесь ли вы через открытые лекции, новости об исследованиях или как-то еще распространять знания о своих исследованиях?

— Популяризация науки — очень важная задача для ученого. Современную науку нельзя делать изолированно, нельзя, чтобы результаты оставались в кулуарах. Это важно, в первую очередь, с точки зрения распространения результатов исследований в международной научной среде. Также важно посредством открытых лекций привлекать новых исследователей и пытаться развенчивать мифы, бытующие среди населения, далекого от науки.

На самом деле, чтобы объяснить довольно сложные процессы и биологические явления простым языком, понятным любому, нужно быть большим специалистом в этой области. Я лично столкнулась с этими сложностями, когда участвовала в программе, организованной университетом для школьников из лицея-интерната «Центр одаренных детей» и читала лекцию по теме своего научного исследования. Приходилось прилагать усилия, чтобы не сыпать сложными терминами и объяснять доходчиво. Также в ННГУ проводятся научные конференции для студентов и молодых ученых, в том числе ежегодная школа-конференция «Биосистемы: организация, поведение, управление». На таких мероприятиях часто выступают с докладами ученые из Нижнего Новгорода и из других городов России, а также из зарубежных лабораторий. В основном, конечно, это ученые-кандидаты наук, уже имеющие свои научные коллективы или заведующие лабораториями, поэтому я пока такой чести не была удостоена, но думаю, что все впереди.