Биохимик: азарт исследования

— Расскажите о своей работе так, чтобы все поняли чем именно вы занимаетесь. — Если говорить обобщенно, то специфика работы заключается в изучении клеточных систем. В моём случае это изучение сигнальных путей клетки, то как они воспринимают ту или иную информацию извне, как на неё реагируют, используя принцип системной биологии. Это когда в фокусе исследования находятся не отдельные элементы, а их совокупность и взаимодействия.

— Какое у вас образование? — Высшее биологическое, магистратура по биохимии и молекулярной биологии. В данный момент делаю диссертацию в Германии.

— Как решили выбрать для себя именно научную деятельность? — Учился в физмат лицее, типичный школьник без каких-либо определенных целей. Однако на последнем году учёбы пошла биотехнология и генетика, которая меня очень заинтересовала. Сдал экзамены, поступил на биофак, параллельно работал в местном НИИ. Уже в магистратуре было математическое моделирование и теория систем, которые определили мой дальнейший выбор и то, чем я хочу заниматься в ближайшие годы.

— В каком направлении биохимии вы работаете? — Это больше медицинская химия, но отвечающая на фундаментальные вопросы. То есть, я не пытаюсь создавать новые биохимические методы, например какой-то особенный способ подготовки образцов для масс спектрометрии, но применяю их для того, чтоб ответить на поставленный вопрос.

— Каким исследованием занимаетесь в настоящий момент? — Моя текущая работа в сфере трансляционной гепатологии — исследование печени с последующим применением полученных знаний в клинике. Контекст — хроническое заболевание печени (фиброз, цирроз и последующие осложнения) и его ранняя диагностика, персонифицированное лечение в зависимости от клинического фона пациента.

В данный момент это острая проблема, потому что лекарства для лечения уже существуют, но многие пациенты не реагируют на них, а иногда наоборот — реагируют слишком интенсивно, кроме того вовремя установить наличие патологии сложно, происходит это уже на поздних этапах, когда что-то повернуть назад практически невозможно

Я пытаюсь найти способы ранней диагностики и основные мишени для того, чтоб препятствовать развитию болезни.

— Как математика и физика применяются в вашей работе? — В эксперименте я генерирую некие количественные данные. Их можно использовать для того, чтоб построить определенную физико-математическую модель, которая позволяет найти определенные параметры, измерять которые не представляется возможным или слишком затруднительным. Изменяя те или иные параметры модели можно обнаружить неочевидные взаимодействия и то, как они влияют на ответ организма.

Например, представим себе, что у вас есть модель, основанная на экспериментальных данных. В ней можно изменить, некоторые параметры, например концентрацию рецептора, связывающего специфическое лекарство А теперь представим, что у нашего пациента этого рецептора больше. Вы меняете этот параметр в модели и можете предсказать то, как он отреагирует на это лекарство в этой дозе, и подобрать её таким образом, чтоб отклик был оптимальным: не слишком много, но достаточно, чтоб был эффект.

— Расскажите о методах исследования. Как проходит ваш рабочий день? — Это больше применимо к целой неделе, обычно это минимальное время необходимое от планирования эксперимента до получения результата.

Вначале нужно понять, что нужно узнать в данный момент чтоб продвинутся дальше. Для этого нужно задизайнить эксперимент: какие нужны условия, что сравниваться, какой метод будет использован, какой временной промежуток.

Далее нужно подготовить биологический материал. Обычно это культура клеток или некий первичный материал, например ткани пациента. Нужно подготовить реактивы, убедится, что всё есть, докупить если не хватает.

Непосредственный эксперимент — наиболее простая с точки зрения умственной нагрузки задача, но он может занимать много времени. Здесь важно не напортачить и допустить минимум ошибок и быть аккуратным.

После проведения эксперимента образцы подготавливаются специальным образом, зависящим от метода. Для меня это рутинно вестерн блоттинг, конфокальная микроскопия, ИФА, qPCR, различная масс-спектрометрия.

Когда измерение закончено, можно анализировать данные, вручную, или используя специальные алгоритмы, автоматизацию. На основании анализа можно делать первичные выводы, позволяющие понять, что делать дальше.

Конечно же, это всё нужно тщательно задокументировать как в цифровом, так и в бумажном виде, обсудить с коллегами, найти решение, если что-то не получилось или выглядит странно.

— Расскажите немного больше о подготовке образцов, что такое вестерн блоттинг, конфокальная микроскопия, ИФА, qPCR и масс-спектрометрия? Попробуйте описать каждый метод максимально доступно для неподготовленного читателя. — В зависимости от того, где будет использован образец, биологический материал нужно подготовить специальным образом. Иногда нужно выделить общий белок или его фракцию, иногда порезать его на фрагменты иногда получить чистую РНК или ДНК, а иногда зафиксировать клетки на препарате, оставить их максимально нетронутыми и покрасить образец специфическим образом, чтоб увидеть под микроскопом то, что ищешь. Есть больше количество вариаций методов, описанных ниже, но я опишу основы.

Многие из этих методов являются иммунологическими — т.е. для детекции чего-либо они используют специфический вид имунных белков, называемых антителами. Антитела могут распознавать какую-либо цель, которая способна вызывать реакицю иммунитета. Используются как поликлональные антитела (способны распознавать цель со многих мест, но у них низкая специфичность) или моноклональные (узнают специфическую цель в специфическом месте).

Вестерн блот — методика для изучения белков. Вкратце - вы загружаете образец в специальный гель, имеющий пористую структуру. Белок подготовленный специальным образом становится заряженным, причем заряд будет пропорционален его размеру. Пустив ток по гелю, можно заставить этот белок двигаться, маленькие белки будут двигаться быстрее больших, т.к. им нужно больше времени на преодоление пор. Эта процедура называется гель-электрофорез. В определенный момент ток прекращают, и белки переносят на специальную мембрану, где его можно зафиксировать. Это процедура называется блоттингом. Такую мембрану можно инкубировать с антителами, специфическими к специфическому белку-цели который ищешь. Далее, благодаря специфическим меткам (часто флюоресцентным, или способными производить окрашивание), прикрепленным к антителам, можно произвести детекцию и измерения цели. Еще есть нозерн блоттинг и саузерн блоттинг, но этим способ измеряют ДНК и РНК, принцип детекции там немного др��гой

Упуская теорию оптики, конфокальная микроскопия позволяет работать с низкоконтрастными объектами. Когда клетки фиксируют, специфические компоненты клетки можно окрасить, опять-таки химически, или антителами. Конфокальная микроскопия позволяет. За счет изменение фокусной дистанции до объекта делать серии снимков разной глубины. Накладывая снимки друг на друга, можно реконструировать всю клетку, или какой-либо другой окрашенный объект.

ИФА (иммуноферментный анализ) — еще один иммунологический метод, где антитела фиксируются на поверхности специальной плашки. После серии промывок, объекты интереса прикрепляются к антителам, а всё остальное смывается. Дальше можно измерять концентрацию интересующего объекта

qPCR (quantitative polymerase chain reaction) — метод количественного анализа ДНК. В методе PCR используются основные принципы комплементарности ДНК (специфическому "кубику" на одной цепи ДНК может соответствовать лишь другой особый тип "кубика" на противоположной цепи ДНК. Используя специальные короткие фрагменты ДНК работающие по этому принципу, можно циклически многократно копировать один и тот же фрагмент интереса, позволяя теоретически обнаружить одну-единственную копию интересующей ДНК.

А масс спектрометрия — это общий физический метод, который широко применяется для определения любых молекул. У каждой молекулы есть определенная масса. Используя специальные методы, этой молекуле можно придать заряд, причем в зависимости от метода заряд будет всегда одинаковым (это называется поляризацией). Пропуская такую молекулу через специальный анализатор, благодаря особенностям поляризации каждой молекулы, можно измерять соотношение массы молеклы к её заряду и определить, что это была за молекула, и в некоторых методах узнать, сколько её было и какова была её структура. Этот метод очень чувствительный и позволяет генерировать огромные массивы данных высокого качества, благодаря чему он сдвигает классические малоэффективные методы, вроде вестерн блота на задний план. Но сами инструменты и их обслуживание очень дорогостоящее.

— Что в биохимии вас привлекает больше всего? — Мне нравится генерировать новое знание, то что никто не знал прежде (но это пожалуй к почти всем людям, работающим в науке). И я люблю решать задачи, находить интересные способы решения сложных проблем. А в системной биологии нравится то, что это не чистая биология, а смесь из медицины, биохимии, математики и физики. Это позволяет взглянуть на вопрос под многими углами, найти то, чего не видел прежде.

— Какие новшества в современном мире помогают работе в данной сфере науки? Какие препятствия возникают? — В первую очередь это технологический прогресс. Благодаря современным приборам можно генерировать огромные массивы данных в короткий промежуток времени, а потом анализировать их на мощных компьютерах. Также это взаимопереплетение различных специальностей: мне приходится работать с информатиками, докторами, физиками, это открывает большие перспективы для продвижения науки.

Главное препятствие — сама академическая система. Она плоха, как западная, так и постсоветская

— Расскажите поподробнее о проблемах академической системы. — Проблем много, распишу по порядку, но они перетекают друг в друга.

Сам процесс распространения знаний: есть огромная проблема с тем, как происходит публикация и как это организовано. Вы делаете исследование, находите что-то новое или подтверждаете какую-то информацию. Далее вам нужно распространить это знание. Происходит это путём публикации в специализированных изданиях, где ваша статья поддается проверке и критике. Вы делаете ревизию, иногда несколько, работа публикуется, её читают. Здесь появляется первая проблема. Работу рецензируют "известные имена", анонимно с обеих сторон. Но по самой специфике работы часто можно определить автора, и начать ставить ему палки в колеса. Но это не очень плохо, в этом этом случае можно надеятся на адекватность редактора, который выступает на "судьей".

Если работа релевантна, её цитируют. Цитирование определяет то, насколько журнал авторитетный и известный, данная метрика называется "импакт фактор". Опубликоваться в журнале с высоким импактом — успех, финансирование и райское будущее (для шефа). Но такие журналы часто затрудняют процесс прохождения в связи с тем, что работа может показаться им недостаточно "блокбастерной", или из-за того, что имя шефа лаборатории менее известно, в то время как громкие имена часто могут пройти легко исключительно за счет авторитета. Другими словами, слабые остаются слабыми (если не собираются надорвать живот или им не сказочно повезет), а сильные становятся еще сильнее. Это оказывает большое давление на основную рабочую силу академии со стороны профессоров: постдоков и аспирантов.

Постдок — это научный сотрудник, который защитил диссертацию и работает по временному контракту над определенным проектом

В академии они — расходный материал. Зарплата невысокая, а позиция не перманентная. В связи с этим конкуренция огромна, нужно работать лишь над востребованными темами, которые определяют текущие тренды, и желательно максимально эффективно, иначе дальнейшего продвижения по карьере не будет. После этого не факт, что ты сможешь найти работу рядом с тем местом, где успел осесть, что сильно подрывает личную жизнь либо ограничивает выбор. И даже после всего этого, если удастся получить позицию профессора или вид на неё, ты уже не будешь заниматься наукой, ты будешь выбивать деньги для следующих проектов. И естественно, за этот успех есть своя цена.

— Насколько прибыльна данная сфера деятельности? На этом этапе вашей деятельности и в перспективе. — Очень зависит от локации, но как правило по Европе аспиранты получают фиксированную ставку, составляющую 50-75% от ставки постдока. Хватает на то, чтоб ни в чем себе не отказывать, но откладывать сколько-нибудь значимые суммы затруднительно.

За редкими случаями работа в академии не прибыльна, в индустрии у работников куда большие деньги, но опять-таки это зависит от позиции и обязанностей: она может варьироваться в пределах 120%-500% ставок постдока, иногда больше.

Постдок в Германии получает 2500-3000 евро после вычета налогов.

— Работаете где-либо параллельно? — Нет, так как основная работа занимает очень много времени и отнимает много сил.

— Есть ли такая страна, в которую вы хотели бы поехать, что-бы полностью реализовать себя как профессионал? Какие плюсы и минусы для вашей деятельности есть в Германии? — Здесь была одна из лабораторий, которая была интересна мне по тематике. При этом на момент выбора, работу по моему проекту дома свернули, так что я особо не задумывался о том, чтоб не переезжать. Германия — академически успешная страна, тут проводятся много передовых исследований, финансирование на уровне, присутствует оборудование о котором дома я и мечтать не мог.

— По каким причинам вы занимаетесь исследованиями в Германии в данный момент? — Я работал в Украине. Это была очень интересная, но второстепенная тема для отдела, над этим поэтому финансирование было очень скудным. Когда пошли очень худо (2015-2016), стало очевидно, где денег не будет совсем. После меня мой руководитель поработал еще один год на чистом энтузиазме и тоже уволился.

— С какими сложностями столкнулись при переезде? — Было сложно найти жилье, мой город маленький, но здесь очень много студентов, поэтому конкуренция на аренду большая. Потребовался год просто чтоб выйти из долгов, так как необходимо потратится на базовые вещи, мебель, (в Германии обычно сдают голые стены). Еще пришлось долгое время привыкать к людям, но в целом без больших трудностей.

— Вам уже удалось увидеть практическое применение вашей исследовательской работы, например, в медицине? — Нет, и я вряд ли увижу его во время выполнения моей работы, так как пока она больше нацелена на фундаментальные вопросы. Возможно, через одного-двух аспирантов (4-8 лет), она дойдет до клиники. Но я видел воплощение работы своего коллеги, который работает над проектом больше 8 лет. Сейчас они занимаются расширением сферы применения модели, созданием спец приложения для врачей, позволяющего подбирать индивидуальную дозировку и частоту применения лекарства основываясь на базовых параметрах анализа крови пациентов.

— Какого это осознавать, что, занимаясь такими важными для здоровья людей исследованиями, вы рискуете так и не увидеть их практическое применение? — В первую очередь мне нравится сам процесс создания знания, разгадывание головоломки и понимание того как это работает на фундаментальном уровне, хотя бы отчасти.

Исследование — это поступательный процесс, он не останавливается и не заканчивается, поэтому я отношусь к этому абсолютно спокойно

— Вы изучаете химические процессы, лежащие в основе клетки и всего живого. В связи с этим, есть чувство возвышенности над другими профессиями и вообще, что это по вашему просто специализация, призвание или дар? — Нет, ни в коем случае. Это в первую очередь личный выбор каждого, за который нужно платить. Можно выбрать профессию попроще, и иметь душевный покой, сбалансированную жизнь и уверенность в завтрашнем дне. А можно жить на кофе, с нефиксированным графиком, от одного контракта до другого и личных перспектив:) Я пытаюсь поддерживать баланс, но в этом случае ты жертвуешь шансом на большой успех.

В современном мире я вижу это как специализацию, ведь порывы самоактуализации можно удовлетворять в различных сферах, важно лишь понять как.

— Какие новые исследования проводятся сейчас в вашей области вообще? Какие открытия человечеству стоит ожидать в ближайшем будущем? — Сейчас биологические науки находятся на этапе, когда накоплена огромное количество неструктурированных знаний, при этом эта куча продолжает расти еще быстрее. Ближайшие 10-15 лет я вижу как сферу интеграции и систематизации полученных знаний, которая позволит понять многие неочевидные вещи с последующей сменой текущих парадигм. С точки зрения биологии, ожидайте то, что показывают в фильмах, и чуть больше.

— Как по вашему, что на данное время необходимо развивать, чтобы поднять открытия в биохимии на новый уровень? Чего не хватает на сегодняшний день? — Нужно в первую очередь менять систему, так как она подрывает сами принципы научного сообщества: люди часто публикуют методы, которые могут выполнить лишь они, просто чтобы иметь монополию и поддерживать себя на плаву, показывая знание, но не давая к нему доступ. Люди часто играют со статистикой, чтоб подогнать результаты под их гипотезу, чтоб опубликоваться в более известном журнале. Большая часть рабочей силы идет в утиль или другие области, потому что у них нет карьерного будущего в академии, которая свысока напоминает первичный бульон, где все пытаются пожрать всех.

*Если у вас есть собственное дело или вы хотите рассказать о себе как о профессионале, мы можем провести с вами персональное рекламное интервью. По поводу цены и подробностей пишите сюда.