Пущино - это российский наукоград, основанный в 1960-х годах как единое пространство для советских ученых-биологов. В Пущино сделаны многие прорывные открытия в области биологии и медицины. Здесь впервые в мире была создана искусственная кожа, разработан первый отечественный кровезаменитель, выращена первая клонированная мышь. Новый образовательный видеопроект «МАГнит: все о науке и технологиях» рассказывает об исследованиях молодых ученых Егора Мусина и Екатерины Першиной. Проект реализуется в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий» при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, ведет цикл передач Александр Мажуга, первый заместитель председателя Комитета Государственной Думы по науке и высшему образованию, доктор химических наук, профессор РАН.
Егор Мусин специализируется на разработке инновационных технологий в области биохимического анализа в Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН. Несмотря на молодость, он уже добился значимых результатов в области создания новых диагностических систем для медицины. Главным достижением Егора стало создание технологии многоразовых пластин для биохимического анализа на основе микрокапсул с иммобилизованными ферментами. Ранее для проведения лабораторных исследований использовались одноразовые системы. Однако ферменты в них безвозвратно расходовались, что делало процедуру дорогой. Егор и его коллеги нашли решение, упаковав ферменты в микрокапсулы, благодаря чему ферменты сохраняют активность и могут использоваться многократно. Микрокапсулы диаметром 5-7 микрон защищают фермент от разрушающего воздействия агрессивной среды образца, но при этом пропускают метаболиты для анализа.
По словам Егора Мусина, "микрокапсула его изолирует от агрессивной внешней среды, она сохраняет доступ к нему всех веществ метаболитов маленьких, и их капсулы они также могут выйти". Ученый нанес микрокапсулы с ферментами на пластину и получил "диагностическую пластину". Ее можно многократно погружать в анализируемую жидкость, а затем отмывать и использовать вновь. Экспериментально подтверждено, что такие пластины выдерживают не менее 80 циклов без потери активности. Это нововведение существенно снижает стоимость биохимических исследований за счет многоразового использования диагностических систем. Уже разработана пластина для анализа мочевины на ферменте уреазе. Впоследствии технологию планируется масштабировать на другие важные биохимические показатели.
Область научного интереса Екатерины Першиной - создание инновационных препаратов для борьбы с опасными нейродегенеративными заболеваниями. Екатерина с коллегами занимается поиском и тестированием потенциальных терапевтических соединений. Их цель - найти вещества, способные замедлить гибель нейронов при таких страшных болезнях, как Альцгеймер, Паркинсон, деменция. Эти заболевания относятся к разряду нейродегенеративных - при них происходит прогрессирующая дегенерация клеток нервной системы.
К сожалению, современная медицина пока не располагает эффективными средствами борьбы с подобными недугами. Лекарства лишь на время облегчают симптомы, но не останавливают развитие патологических процессов в мозге. Поэтому поиск новых терапевтических подходов крайне актуален.
Для тестирования потенциальных препаратов Екатерина Першина с коллегами использует специальные модели заболеваний на лабораторных животных. Чаще всего это крысы с искусственно воспроизведенными нарушениями в головном мозге. Например, у грызунов моделируют повреждение гиппокампа - структуры мозга, играющей ключевую роль в формировании памяти и обучении. Таким образом имитируются изменения, происходящие при болезни Альцгеймера. Затем животных разделяют на группы. Одной группе вводят исследуемый препарат, другой - плацебо или стандартное лечение, третья остается без вмешательства. Через определенное время проводятся тесты.
С помощью специальных методик оценивается влияние терапии на когнитивные способности крыс. Например, их обучают находить корм в лабиринте. Если препарат действует, то подопытные с нарушенной памятью будут справляться с задачей так же хорошо, как здоровые особи. Помимо тестов на поведение, проводятся гистологические исследования. Методами иммуногистохимии окрашивают срезы мозга и изучают под микроскопом состояние нервных клеток. Это позволяет оценить, насколько эффективно препарат предотвращает гибель нейронов.
Если тестируемое вещество действительно оказывает нейропротекторное и когнитивно-стимулирующее действие, значит, оно обладает терапевтическим потенциалом. Такие многообещающие кандидаты изучаются более детально, а затем проходить клинические испытания на людях. Некоторые тестируемые вещества показали способность снижать воспалительные процессы и гибель нейронов в мозге. Вероятно, однажды на их основе появятся новые лекарства против нейродегенерации.