— Кажется, мы забежали сильно вперед, не определившись с терминами. Что такое вообще этот пресловутый нокаут и зачем он нужен?
— Правильный вопрос. Нокаут — это генетический метод выключения определенного гена. Животное сохраняет жизнеспособность и вообще чувствует себя прекрасно, но ровно один ген элиминирован, нет этого гена и, соответственно, нет этого белка. Это позволяет таких животных использовать как очень хорошие модели некоторых заболеваний людей и пробовать на них методы терапии. Сейчас такие модификации делают методом CRISPR-Cas, раньше это были другие методики, но смысл именно в том, чтобы выключить определенный ген.
— Понятно, нокаут — это средство, но какова же цель?
— Мне лично эти нокауты нужны для моей конкретной задачи: я пытаюсь найти новые мишени для фармакологических средств, чтоб что-то изменить в состоянии мозга. Нокауты я использую как модели различных расстройств и заболеваний: например, много дофамина — это шизофрения, наркомания. И я ищу лекарства, которые могут влиять у мышей на эту мишень. Если это работает на мышах, тогда на людях можно попробовать. Модели есть разные. У меня есть крысы, у которых много дофамина. Есть — у которых нет серотонина. А моя основная теперь тематика — следовые амины, trace amines.
Я их зову двоюродными братьями дофамина: их структуры похожи, они были открыты до норадреналина и дофамина, но никто не мог понять, какова их функциональная роль.
Всё стало чуть понятнее, когда были открыты их рецепторы, которые относятся к классу GPCR, — рецепторы, сопряженные с G-белком. А случилось открытие этого класса рецепторов именно в Университете Дьюка. Это была лаборатория Боба Лефковица, который в 2012 году за работу по открытию GPCR получил Нобелевскую премию. Марк Карон был у него первым постдоком, а потом открыл свою лабораторию рядом, но эти две лаборатории фактически работали как одна. Боб и Марк всю жизнь сидели в соседних кабинетах, я в итоге близко работал с ними обоими и считаю их обоих своими учителями. Карон был даже больше известен по работе с дофаминовыми рецепторами, которые тоже относятся к GPCR, он клонировал два рецептора из пяти известных, хотя Нобелевку так и не получил, к сожалению. Так вот, они открыли первый рецептор (это был бета2-адренорецептор, который активируется адреналином) и нагло заявили в своей статье в Nature, что таких рецепторов будет много. Но их оказалось более 800!!! И ни в каком своем сумасшедшем сне они не могли представить себе, что их настолько много будет: 4 % генома оказались GPCR. Еще так могу пояснить: всего у нас 20 000 генов, и 800 с лишним — это GPCR, и они играют огромную роль в функционировании нашего организма.
Например, гистаминовые GPCR, опиоидные рецепторы, адренергические, серотониновые, дофаминовые и т. д. — они отвечают за перенос сигнала снаружи клетки внутрь. Это огромнейшая тематика, и в фармакологии это отражается — до 40 % всех используемых в клинике соединений либо активируют (агонисты), либо блокируют (антагонисты) какие-то из этих рецепторов. Например, все ныне известные антипсихотики (их более 40) блокируют D2-подтип дофаминовых рецепторов.
— Время вернуться к следовым аминам?
— Именно. На волне интереса к этой тематике ведется очень много работ, и, в частности, были открыты новые рецепторы GPCR для следовых аминов — этих двоюродных братьев дофамина. Они относились к так называемым орфанным рецепторам, так как тогда неизвестны были химические вещества, которые их могли активировать. В 2001 году, когда они были открыты, Марк и Боб буквально сбросили эту тематику мне, и вот уже более 20 лет я ею занимаюсь. Так вот, у человека шесть подтипов таких рецепторов. Я взялся их изучать, стал получать очень интересные данные. А поскольку лиганды — это будущие лекарства, я начал сотрудничать и с несколькими компаниями. В 2007 году я решил уехать в Геную, где открылся своего рода итальянский Сколтех — Итальянский институт технологий (Istituto Italiano di Tecnologia, IIT), и забрал эту тематику с собой. Так вышло, что у Марка не нашлись желающие или умеющие тянуть эту тематику, и я ее полностью перевез к себе в Италию. В IIT я начал сотрудничество с компанией Hoffmann-La Roche из Швейцарии, они давали нам гранты в течение 5–6 лет. За это время мы совместно выпустили около 20–30 статей, в которых подробно описали TAAR1 — первый из шести рецепторов. Компания запустила клинические исследования по агонисту к нему для купирования психоза при шизофрении. Та работа для меня была успешной, но закончилась — в тот момент, когда они вышли на клинические испытания, я им стал не нужен. Так всегда происходит — ученые ведут фундаментальные исследования, в частности, мы доказали, что это работающая мишень для такого рода терапии. А дальше уже работают клиницисты.
Я же продолжал изучать другие рецепторы следовых аминов. Однако неожиданно в 2007 году, когда я только что переехал в Италию, в Nature вышла статья нобелевского лауреата Линды Бак. Структурно они все примерно одинаковые, и вот в этой статье утверждалось, что остальные пять рецепторов следовых аминов, кроме TAAR1, — они чисто обонятельные. Линда Бак так резко это заявила — мол, они проанализировали и увидели, что они есть только в обонятельном эпителии, а в мозге их нет. Я уже начал к тому времени изучать эти рецепторы довольно прицельно, нокауты у меня уже были для этих целей, и я не согласился очень сильно с этим утверждением. Да, это обонятельные рецепторы, которые отвечают за инстинктивные запахи (типа гнили или феромонов, механизм того, как кошка узнаёт мышку или антилопа — тигра). Что это за запахи такие? Была интересная история. Коллеги из Гарварда собрали в зоопарке мочу 400 разных животных — травоядных и хищников, и вот оказалось, что у хищников в ней много бета-фенилэтиламина. Это производное аминокислоты фенилаланина, его много в мясе, так что кто ест мясо — у того его и много. Это один из наиболее известных следовых аминов. В целом следовые амины получаются в результате декарбоксилирования аминокислот. Другими словами, мы все состоим из 20 кирпичиков — аминокислот, и если отрубить кислотную часть от аминокислоты — получается амин, это и есть следовой амин. В результате этого процесса декарбоксилирования аминокислот итого должно быть как минимум 20 следовых аминов. Это может быть либо эндогенный процесс — с помощью собственных ферментов организма, либо экзогенный — бактериями. Этих аминов особенно много в продуктах питания, которые производятся в результате бактериальной ферментации, — вино, сыр, копченое мясо, пиво, колбасы. Так мы пришли к тому, что решили изучать то, чем мы питаемся, — кажется, правильный выбор для башкирско-итальянских исследователей!