— Остается понять, как защитить космонавтов от вредных космических излучений в космосе.
— Этот вопрос не относится к обсуждаемым выше, но мы этим тоже активно занимаемся. Если мы хотим осваивать космос с помощью пилотируемых космических аппаратов, а не роботов, то должны точно знать, что там происходит с человеческим организмом. К космическим факторам относится не только радиация, но и отсутствие гравитации. Мы активно работаем с Институтом медико-биологических проблем РАН. В нашем первом совместном исследовании мы анализировали кровь 18 российских космонавтов, каждый из которых провел в космосе более полугода. Анализ брали перед стартом и после приземления, а затем посмотрели ее белковый состав, чтобы увидеть, как невесомость влияет на организм на молекулярном уровне. Честно говоря, больших отличий между двумя образцами крови мы не ждали. Но оказалось, что это не так. Изменения произошли во всех основных типах клеток, тканей и органов. В невесомости организм человека ведет себя так же, как при заражении неизвестным агентом, то есть пытается использовать все возможные ресурсы для защиты. Так происходит потому, что у нас нет эволюционно заложенных адаптационных механизмов к невесомости. Эти данные чрезвычайно важны, так как с помощью подобных исследований мы можем понять, какие именно поломки приводят к развитию профессиональных заболеваний, и заняться разработкой медикаментов, препятствующих таким поломкам.
— Перейдем от высокой науки к практике. Больше всего работ в области масс-спектрометрии сегодня связано, кажется, с созданием панели биомаркеров для самых разных заболеваний. Какую концентрацию может уловить масс-спектрометр? Как это вообще работает?
— У человека примерно 20 300 генов. Каждый ген — это программа для синтеза белка. Правда, оказывается, что с некоторых генов могут синтезироваться несколько белков и, кроме того, эти белки могут претерпевать химические изменения в организме, так что в общей сложности получается порядка миллиона разных белков. Вся эта сложная молекулярная машина чутко реагирует на всё, что происходит с нашим организмом. Если мы поймем, как функционирует организм в нормальном состоянии, а затем выявим, как меняется белковый профиль при разных заболеваниях, мы сможем с высокой точностью диагностировать болезни на самых ранних стадиях. По сути, мы сравниваем образцы крови здоровых и больных людей и ищем отличия в белковом профиле. Этот профиль — как отпечатки пальцев болезни, причем мы можем распознать ее по небольшим изменениям в самом начале процесса. Сейчас мы нарабатываем библиотеку стандартов для количественного определения профиля концентраций 1000 белков в крови. В первую очередь речь идет о неинфекционных заболеваниях, таких как сердечно-сосудистые патологии, диабет и деменция.
Это, несомненно, одно из самых важных направлений современной биомедицинской науки, и многие страны стараются максимально вкладываться в его развитие.
Метод масс-спектрометрии очень успешно применяется при скрининге новорожденных на наличие генетических заболеваний, причем для анализа мы можем использовать каплю сухой крови. Сухая кровь становится всё более притягательным объектом для поиска биомаркеров различных заболеваний. По ней мы можем обнаружить и идентифицировать порядка 800 белков. Это значит, что врачи могут послать нам образец из любого региона и не бояться за его сохранность. Другие направления работы связаны, например, с ранним выявлением и изучением болезни Альцгеймера.
— Каким образом вы научились прогнозировать тяжесть течения ковида?
— Ковидом мы занялись весной прошлого года, в активной фазе эпидемии. В августе прошлого года мы опубликовали статью по детектированию и идентификации вируса в соскобах с помощью масс-спектрометра путем детектирования белка этого вируса в образце. Чувствительность такого метода не хуже, чем у ПЦР, но зато скорость выше и выше избирательность. Также метод может быть применен для идентификации любого штамма вируса без переделки. Мы можем за полчаса исследовать сразу около 400 образцов.
Другое направление исследований — разработка метода предсказания течения ковида по анализу крови пациента. Проанализировав кровь, взятую у человека в палате интенсивной терапии, можно с вероятностью 90–92 % сказать, умрет он или нет. Причем определить это в первый же день, когда пациент попадает в реанимацию. Для этого мы смотрим белковый профиль человека, который, как мы выяснили, достаточно сильно отличается у пациентов с разным прогнозом. Такие методики нужны на случай тотальной пандемии, если вдруг будет остро вставать вопрос, какого пациента стоит спасать в первую очередь.