Версия для печати
Вернуться к списку

Энтони Сински намерен изменить научную инфраструктуру в Красноярске

Справка STRF.ru:

Профессор Массачусетского технологического института Энтони Джон Сински имеет обширный опыт исследований и реализации своих научных идей в таких областях, как метаболическая инженерия с акцентом на фундаментальную физиологию, биохимия и молекулярная генетика микроорганизмов. В частности, он занимается изучением ключевых факторов, которые регулируют синтез ценных продуктов, прежде всего биоразрушаемых полимеров – полигидроксиалканоатов (ПГА). Фундаментальные результаты исследований профессора Сински представляют основу для современной биотехнологии и биомедицинских наук. Он также является академическим советником Центра биомедицинских инноваций, расположенного в отделении инженерных систем MIT.

Ваш проект посвящен биополимерам. Когда Вы начали свои исследования в этой области и как это произошло?

– Это было давно. Коллега-химик из Массачусетского технологического института (MIT) задал мне вопрос: «Как формируются углеродные связи в биологических системах?». Я ответил: «Не знаю. Давай напишем на эту тему грант». И мы написали заявку по исследованию механизмов формирования углеродных связей. После того как мы выделили ген, который контролирует активность фермента, ответственного за формирование первой связи между двумя атомами углерода, я спросил себя – что же происходит дальше? Мы обнаружили ещё несколько ферментов, из-за которых формируется биополимер, – запасной материал для клетки. В нашей лаборатории были идентифицированы и названы основные гены, ответственные за формирование углеродных связей в биологических системах. Самые главные гены – это, конечно, гены, контролирующие синтазы. И долгое время мы работали в этой области.

Также я исследовал биополимеры как пищевые добавки и контролирующие биологические агенты. Например, мы изучали гликаны из дрожжей (гликаны – широко распространённые в растительном (слизи, водорастворимые и структурные полисахариды) и животном мире гомополисахариды. Зачастую выполняют опорную функцию или являются запасным веществом в клетках – Е.З.). Один из самых первых проектов, который принёс результаты, был выполнен на бактериях из очистных сооружений. В этих клетках биополимер контролирует флоккуляцию (процесс, в результате которого бактерии образуют рыхлые хлопьевидные скопления – Е.З.). На самом деле первый ген, ответственный за формирование углеродных связей в живых системах, мы выделили именно из этих бактерий.

Таким образом, в MIT я специализировался на исследованиях механизмов образования полимеров, тогда как мои коллеги предсказывали их структуру, функцию и свойства.

Около 20 лет назад Вы уже выделили гены, которые ответственны за синтез биополимеров. В чем тогда проблема с биополимерами? Почему они не производятся в огромных количествах? Гены уже выделены, можно создавать генетически модифицированные организмы, внедрять гены, производить полимер в больших количествах.

– На самом деле они производятся. Некоторые компании их синтезируют на базе классических технологий микробного культивирования, а некоторые – на основании современных технологий с использованием рекомбинантных ДНК. Самое крупное коммерческое производство биополимеров находится в США. Основная проблема – масштабирование технологий. Многие получают полимер в маленькой пробирке, но не могут повторить процесс в больших масштабах.

Для вывода полимера на рынок сначала вы должны доказать, что такое масштабирование возможно. И даже если масштабирование возможно и биополимер обладает необходимыми свойствами, продукт должен найти свою нишу на рынке. А это сложно, потому что новый полимер должен конкурировать с существующими синтетическими полимерами. Потребители пока ещё должны платить более высокую цену за более качественный, биологически разрушаемый продукт.

Я могу сказать, что коммерциализация биополимеров идёт полным ходом. Однако многие коммерческие проекты, которые были запущены, провалились, потому что создатели не смогли наладить экономически выгодное производство.

Получается, что на сегодня основные проблемы в области использования биополимеров связаны не с научными задачами, а с управленческими и экономическими проблемами?

– Наука о биополимерах сработала очень хорошо и выдала отличные результаты. Основная проблема сейчас – занять место на рынке. И это происходит медленнее, чем можно было ожидать.

Другая область применения биополимеров – биомедицина. В первую очередь потому, что эти материалы биосовместимы. Собственно говоря, проект, в котором я участвую, посвящён именно этому направлению. Здесь, в Красноярске, мои коллеги имеют большой опыт как в производстве биополимеров, так и в их использовании для биомедицинских приложений.

В США и Европе такие материалы уже получили официальное одобрение для клинического применения. В частности, в США и Европе продаётся шовный материал, полимерные сетки для восстановительной медицины. Так как речь идёт о новом материале, каждый шаг на пути развития рынка товаров из него – новаторство. На самом деле медики до сих пор не знают в полном объёме, что это за материал и что с ним можно делать. Здесь слово за разработчиками, создателями биополимера. У этой области большие перспективы.

А в области биомедицинских приложений есть какие-то серьезные научные проблемы, требующие решения?

– Безусловно. Основная задача – научиться использовать биополимер для конкретных биомедицинских задач. Для некоторых приложений врачам нужны плёнки, для других – объёмные матриксы, иногда микрочастицы, а кто-то хочет вообще распылять его. В каждом конкретном случае есть свои задачи и свои трудности. Шовные нити сегодня используются очень активно. В США прооперировали уже около 30000 пациентов с использованием нитей из биополимеров.

Имеет ли смысл задача поиска организмов, которые способны накапливать биополимер в больших количествах? Я говорю о видах суперпродуцентов. Или это уже не актуальная задача?

Энтони Сински показывает футболку из полиактида – самого первого разрушаемого биополимера, используемого для медицины. Фото автора – Не думаю, что поиск новых видов продуцентов актуален. Современные технологии с использованием рекомбинатных ДНК позволяют получать урожаи, очень близкие к максимально возможной продуктивности биологических систем. Однако до сих пор важно понять, как работают разные синтазы (ферменты, ответственные за синтез биополимера, – Е.З.) при культивировании бактерий на разных субстратах. Поэтому проекты, направленные на поиск новых генов, которые помогут синтезировать полимеры с новыми свойствами, вполне актуальны. Биополимеры могут отличаться своими физико-механическими свойствами – кристалличностью, гибкостью, термостабильностью и другим параметрами. И эти свойства контролируются (или могут контролироваться) активностью различных ферментов, в частности и тех, которые нам пока не известны.

Кстати, футболка, которая сейчас на мне, сделана из самого первого разрушаемого биополимера, используемого для медицины – полиактида. Японские учёные недавно выделили синтазу, с помощью которой можно получать полиактид в биологических системах, это альтернатива существующему способу получения полиактида.

Другая проблема связана с разработкой технологии по синтезу биополимеров в растениях. В клетках растений содержание полимера можно довести до 20 процентов от сухой массы. Такая технология возможна при использовании генетически модифицированных растений. Появление такой технологии приведёт к двум важным результатам – низкой цене производства полимера и большим количествам биомассы.

Как Вы решились участвовать в российской программе мегагрантов?

– Хороший вопрос (смеётся). Екатерина [Шишацкая] спросила, есть ли у меня интерес к программе. И я ответил: «Да, я сделаю все возможное». Она выполнила огромный объём работы во время подготовки заявки и продолжает двигать проект сейчас. Очевидно, что она лидер в области исследований биополимеров и их медицинских приложений.

Справка STRF.ru:

Екатерина Шишацкая, доктор биологических наук, лауреат премии Президента РФ для молодых ученых 2010 года, заведующая кафедрой медицинской биологии Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ. Специалист в области биомедицины и медицинского материаловедения

Вы знали ее до конкурса грантов?

– Лично не знал, но видел публикации красноярской группы. Одна из авторов – профессор Татьяна Волова, выдающийся микробиолог и инженер-биотехнолог. Она на самом деле учёный мирового класса. Думаю, что встречался с ней раньше. В 1977 году я был в России в рамках миссии правительства США. Мы обсуждали производство белков с помощью одноклеточных организмов. Мне кажется, она принимала участие в той встрече. Когда я прочитал её статьи и монографии, то обнаружил, что она специалист в этой области.

Справка STRF.ru:

Татьяна Волова, доктор биологических наук, профессор, заместитель директора Института биофизики СО РАН, заведующая кафедрой биотехнологии Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ. Специалист в области микробной физиологии и биотехнологии. Имеет уникальный опыт работы с газоиспользующими микроорганизмами. При её участии реализованы и изучены продуцирующие биотехнические системы на основе водородного биосинтеза (белка одноклеточных, аминокислот, ферментов), разработано и реализовано опытное производство белка одноклеточных на основе водорода. Волова инициировала в России комплексные исследования по различным аспектам биотехнологии разрушаемых биопластиков – синтезу, переработке в изделия, биомедицинским применениям в хирургии, трансплантологии, тканевой инженерии, фармакологии

Что Вы думаете о программе мегагрантов в целом? Возможно, Вы видите какие-то риски и проблемы. А может, столкнулись с конкретными трудностями в рамках реализации своего проекта?

– Это амбициозная программа. Она бросает вызов участникам – с точки зрения сроков реализации проекта, с точки зрения подбора персонала. Если говорить о нашем проекте, то у меня есть видение, как решить эти проблемы. В самом начале, когда я принимал решение, участвовать в проекте или нет, я задал себе несколько вопросов и оценил ряд ключевых параметров. Я сейчас кратко перечислю все из них, так или иначе, они важны для любого проекта.

Люди, с которыми мне придется работать, – команда учёных в Красноярске высокого уровня.

Цель программы? Программа, ориентированная на использование биополимеров в медицинской области, создаст интеллектуальную собственность.

Есть ли у программы интеллектуальный вызов? Есть.

Есть ли в программе новизна? Безусловно «да».

Является ли программа междисциплинарной? Да. Я не думаю, что сегодня можно создать что-то новое в науке без междисциплинарных исследований.

Прозрачность. С самого начала и до сих пор в проекте всё было прозрачно.

Проект направлен на поиск истины? Да.

Насколько надёжны люди? Я доверяю исполнителям и вижу, что они действительно взяли на себя обязательства выполнить этот проект.

Своевременность проекта. Конечно, да, так как все компоненты уже разработаны. Кроме того, последние достижения в биологии сделают результаты ещё более востребованными. Например, мы планируем совмещение разработок в области клеточных технологий и биополимеров.

Является ли проект научно обоснованным? Можно ли его масштабировать? Можно ли назвать проект устойчивым? Ответ на все эти вопросы: «Да». В частности, основной вопрос устойчивости связан с тем, сможет ли проект существовать в дальнейшем без государственной поддержки. В том случае, если мы получим в результате выполнения проекта новые технологии, в чём я заинтересован, то сможет.

Все эти компоненты, о которых я сказал, сочетались в заявке. По сути, это более детальное объяснение, почему я согласился участвовать в проекте. Я уверен, что программа будет успешной. Главный вопрос – насколько она будет успешной? Если бы я знал ответ на этот вопрос, наверное, нам не нужно было бы проводить исследования.

Вы упомянули короткие сроки реализации как одну из проблем. Действительно, длительность проекта – всего три года. Первый год оказался неполным. По сути, мы говорим о двух годах.

– Действительно. Первый год [2010-й] был очень короткий, что неоправданно и не разумно. Очевидно, что должны быть какие-то изменения в сроках реализации проекта. Не хотелось говорить, но ведь даже новое оборудование ещё только поступает.

Почему бы не сказать? Это реальная проблема для нашей науки – процесс закупки оборудования занимает месяцы из-за сложностей в законодательстве, сроках поступления денег и прочих тонкостей.

– Да, мы упомянули одну из главных проблем в целом для российской науки. Она состоит в том, что инфраструктура здесь [в России] не настроена на то, чтобы всё происходило быстро. Например, недавно у нас был проект с учёными из Малайзии, и они не могли понять, как в США мы успеваем сделать так много. Дело не в том, что в MIT «более хорошая наука», просто мы делаем её более эффективно.

Если мне нужен реактив, я получаю его в течение часов или на следующее утро. Если мне нужен прибор и его нет в нашей лаборатории, но он есть в университете, – всё решается в течение часов. Если нам нужен ген или генетическая последовательность, мы отправляем запрос в специальный отдел. Вся система работает так, чтобы получить максимальный результат. Потому что самое ценное не приборы или реактивы, а человеческое время. Вопросы, связанные с инфраструктурой, – это то, что должно быть решено для реализации подобных проектов. Мне кажется, я чувствую здесь [в Красноярске] настрой изменить инфраструктуру в нужную сторону.

Вы первый раз в Красноярске. Какие впечатления о городе, людях, университете?

– Я попросил, чтобы в первый день моего визита все участники проекта, включая студентов и аспирантов, представили свои исследования в виде презентаций. Могу сказать, что они продемонстрировали хороший уровень. Команда на верном пути. Самое главное – здесь чувствуется исследовательский дух. Удивительно, как много здесь сделано, учитывая сжатые сроки исследования и небольшой коллектив исполнителей. Я посетил ряд лабораторий. Пока ещё не всё новое оборудование поступило, но я уверен, что очень скоро всё будет на месте.

Я пока ещё не встречался с руководителями и чиновниками, думаю, в этом нет особой необходимости в данный момент. Видно, что Екатерина [Шишацкая] – настоящий лидер. Она полна энтузиазма и нацелена на успех. Профессор Волова – хорошо известный и уважаемый учёный. Думаю, что вся команда работает отлично.

В университете на первый взгляд всё тоже организовано отменно. Средства коммуникации, интернет работают без нареканий. Учебная аудитория, в который мы проводим лекции и семинары, оборудована по последнему слову техники. В целом я не могу сказать что-нибудь негативное.

Конечно, не всё так гладко. Я задал одному из проректоров университета очень важный вопрос: «Где будут работать ваши выпускники?». Я не вижу в городе высокотехнологичного кластера. Красноярск известен как крупный промышленный центр, здесь добывают алюминий, нефть, газ, дерево. Но я ничего не слышал про высокотехнологичные предприятия. Наш проект нацелен на подготовку кадров для современных биотехнологических предприятий. Что можно сделать на этой территории, на мой взгляд, – создать совместные предприятия, для того чтобы принести сюда новые технологии. Это дополнит программу развития университета и позволит создать рабочие места для выпускников.

Раньше Вы сказали, что биополимеры делают в США и Европе, они уже используются в хирургии и в других областях. Где тогда ниша для Красноярска? На местном, региональном или глобальном рынке?

– Отличный вопрос. Есть несколько вариантов развития, и я пока не знаю, какой из них реализуется здесь. Всё будет зависеть от того, насколько области тканевой инженерии, в частности и персонифицированной медицины, будут развиваться.

Могут быть разные модели развития. Один из самых «простых» вариантов и самый желательный с точки зрения интересов пациентов – люди могут брать клетки, отправлять их сюда, здесь вы их помещаете в биополимерные матриксы для последующей имплантации и отсылаете обратно. Это можно делать с помощью службы экспресс-доставки грузов, по крайней мере, так делается в США.

Вы можете создать центр по разработке ткано-инженерных конструкций на основе клеток, полученных из клеточных банков, для тех же самых целей. Модель может быть любая, например – матрицы для элементов сердца и сосудов. Или для костей. Мы говорим об амбициозной и долговременной задаче. Но если вы станете мировым центром по производству «живых сосудов», к вам на операции будут ездить люди со всего мира.

Также здесь можно развивать производство готовой медицинской продукции. Насколько я понимаю, есть возможность продавать подобные изделия в России и большей части Азии. Я нашел одну компанию, которая может заинтересоваться подобным проектом. Они смотрят, есть ли у России интерес к инвестициям, для того чтобы создать производство, наладить сеть распространения продукции и прочее.

Если вы спрашиваете, можно ли создать экономически выгодную инновационную технологию в этой области, мой ответ – «да». Главное не ставить с самого начала завышенных ожиданий. Нужно двигаться шаг за шагом, видя перед собой конечную цель.

Каков тогда минимальный временной горизонт для реализации подобного проекта, от исследований до производства? Наверно, не два года?

– Конечно, нет. Рассчитывать на два года слишком наивно. Я думаю минимальный срок – 5 лет.

Хорошо, проект закончится через два года. Что дальше? Вы остаётесь на связи, думаете, что правительство продолжит поддержку проекта, рассчитываете получить финансирование из других источников?

– Вместе с координаторами проекта с российской стороны мы думаем над этим. У нас есть стратегия привлечения дополнительных средств, поиска новых партнеров. И это, конечно, должно быть сделано. Но самая главная краткосрочная цель – создать адекватную инфраструктуру, для того чтобы здесь можно было делать науку высокого уровня. Потому что все дальнейшие проекты и планы будут зависеть от качества науки, которую мы будем делать.

Интересный вопрос: что должно быть на первом месте: люди или инфраструктура? Ведь в науке оборудование может устареть достаточно быстро.

– В целом, да. Но в любом случае для проведения качественных исследований должна быть создана базовая инфраструктура. Люди, безусловно, важны. Но ведь можно и сейчас отправить в MIT местных сотрудников, и они там будут делать качественную науку. Конечно, что-то мы будем делать в сотрудничестве с MIT. Многое мы можем сделать относительно быстро, и нет необходимости повторять ряд исследований.

Вот что делает эту программу привлекательной для меня: у меня есть определённый опыт в молекулярной биологии, генетике, механизмах образования и производства биополимеров. Но у меня лично нет опыта в биомедицинских приложениях биополимеров. Такой опыт есть здесь. В то же время в MIT также есть специалисты, заинтересованные в развитии данного направления. Я думаю, в этой области есть много возможностей для сотрудничества и развития.

Вторая область, в которой и я заинтересован, и у красноярских коллег есть большой опыт, - культивирование микроорганизмов с использованием водорода и природного газа в качестве субстратов. Недавно правительство США начало новую программу под названием «Электротопливо». Как делать топливо из водорода, углекислого газа и кислорода? Один из ключевых видов, который рассматривается как продуцент биомассы, – это бактерия Ralstonia eutropha. В Красноярске, в Институте биофизики СО РАН, есть огромный задел в этой области. Можно сказать, что это направление – незапланированная выгода от реализации проекта. Изначально мы не рассматривали биотопливо как ключевую тему проекта. Но она может стать очень важным дополнением к основному направлению исследований.

Я планирую расшифровать геном микроорганизмов, задействованных в процессах биосинтеза ПГА здесь. У меня большой опыт в этой области (смеётся). Сиквенс будет выполнен в двух местах – в Европе и в центре секвенирования MIT. Интересно, что секвенирование в MIT будет стоить мне несколько тысяч долларов, а в Европе мы сможем это сделать бесплатно. Делать геном в двух независимых центрах лучше – тогда мы сможем избежать ошибок, и у нас будет больше информации для биоинформатиков. Кстати, ещё одна важная область. В конце концов, если вы планируете создать мировой центр в области биотехнологий, вам придётся столкнуться с биоинформатикой.

Вы упомянули отсутствие биотехнологического производства в Красноярске как одну из проблем. Как же выйти на промышленный уровень?

– Всё будет зависеть от того, как эта область исследований будет здесь развиваться. Давайте посмотрим, как формировались биотехнологические кластеры в США. Например, вокруг MIT есть кластер, в который входит около 70 небольших компаний. Все они находятся в радиусе нескольких миль. Не все из них успешны. Лично я отвечаю за взаимодействие с 7–10 из этих компаний. Большинство этих компаний работают в области исследований раковых заболеваний, биоматериалов, контролируемой доставки лекарств. Они живут в первую очередь за счёт науки, которая делается в MIT.

В Северной Каролине тоже есть кластер. В отличие от Массачусетса, он в первую очередь нацелен на производство.

Я не знаю, что будет в Красноярске. Это могли бы быть биоматериалы, с приложениями к контролируемой доставке лекарств. Такое направление вполне может рассчитывать на глобальный рынок. У этого направления есть и сельскохозяйственные приложения. Здесь сделан неплохой задел по использованию биополимеров для контролируемой доставки пестицидов. Также можно говорить о контролируемой доставке удобрений. Не стоит забывать и про тканевую инженерию, это не так далеко, как кажется на первый взгляд. И не так сложно, поверьте мне. Таким образом, в области биоматериалов возникают несколько вполне реальных направлений. Затем есть блок приложений, связанных с биотопливом. В области исследований – это связанные тематики. И затем нужны люди, которые будут работать в созданных фирмах. Нужны исследователи, которые будут выполнять исследования. На этих предприятиях могут проходить практику студенты. Так модель наука – образование – производство начинает работать. Можно ли сделать это в Красноярске? Я думаю, да. Другой вопрос, хватит ли у нас времени.