Валерий Фокин: «Немного здорового авантюризма в науке должно быть всегда!» Направление живых систем, известное за рубежом как Life Science, обретает новую жизнь в вузе с безупречной историей и репутацией – Московском физикотехническом институте. Лучшее доказательство этого - более 20 лабораторий, функционирующих на базе Центра живых систем МФТИ к 2014 году. 29-30 мая здесь пройдет IV Международная конференция ФизтехБио с участием двух лауреатов Нобелевской премии по химии – Майкла Левитта и Роберта Хубера. В преддверии конференции Александра Борисова пообщалась с адъюнктпрофессором МФТИ, одним из лучших химиков десятилетия по версии Thomson Reuters, участником конференции ФизтехБио – Валерием Фокиным. Валерий Валерьевич, расскажите, как вы пришли в медицинскую химию? По образованию я химик-органик, но мне всегда была интересна область науки на стыке химии, биологии и медицины, еще со школьных времен. В то время лекарств было значительно меньше: то, что сейчас называется «Справочником фармацевтических препаратов» - толстый том с мелким шрифтом, буквально 20–25 лет назад умещалось в тонкой книжке. Как они работали, описано было далеко не всегда, и для меня было это удивительно: мне казалось, что все уже должны были все знать. Оказалось, что все не так просто и очевидно. Как ученый я начал с органического синтеза, в частности, моя диссертация была посвящена получению соединений с противовоспалительными свойствами. Когда я начал независимую карьеру, мне было интересно немного пойти против течения. Понимаете, в последние годы наука становилась все сложнее: мы вдавались в более подробные детали, лучше понимали каскады биохимических реакций, которые проходят в живых организмах, и появилась мантра того, что сложные проблемы требуют сложных решений. Мне же кажется, что далеко не всегда решение сложных задач требует сложных и неочевидных решений. Иногда подходы, которые поначалу нам кажутся слишком простыми, оказываются наиболее эффективными. В этом и интерес – понять, каким образом мы можем влиять на химические и биологические процессы. Такими исследованиями и занимается моя лаборатория: как собрать молекулы с заданными свойствами из достаточно несложных и доступных блоков А и В. А в идеале хотелось бы получить возможность наблюдать за химическими и биологическими процессами в реальном времени прямо в организме, если не своими глазами, то хотя бы «глазами» молекулярных репортеров, которых мы засылаем в организм. - Как это сделать? Один из вариантов - это использовать ту химию, которая природе незнакома. Все процессы в природе обычно обратимы: мало какие реакции проходят только в одном направлении. У нас же есть возможность использовать совершенно другие молекулы или функциональные группы, которые мы синтезируем своими руками. Они природе неизвестны, поэтому для нее они «прозрачны» или ортогональны, в химическом смысле этого слова. Они существуют в плоскости, которая природе «безразлична». Поэтому такая химия часто называется биоортогональной. Внедряя такие «молекулярные репортеры» в белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, липиды – любые молекулы жизни, мы получаем возможность за ними наблюдать. Идея использования таких биоортогональных групп, как видите, достаточно проста (и исследования в этой области начались задолго до нашей работы). А вот дальше начинается глубокая серьезная химия: нужно понять, какие молекулы отвечают этим требованиям и каким образом мы можем их использовать, вводя в биологические материалы и, самое главное, как мы можем на них провести химические реакции. Хотя, на первый взгляд, одна из реакций, которая сейчас широко используется в этой области, очень проста – это медный купорос, аскорбиновая кислота и два реагирующих азида и ацетилена. - Как возникла идея открыть лабораторию именно здесь, в МФТИ? - Химические науки не были основным направлением образовательной и исследовательской деятельности Института, хотя на Физтехе всегда были кафедры, посвященные химии. Движение же в направлении изучения живых систем достаточно очевидно в последнее время, оно происходит во всем образовании – хотя бы потому, что несмотря на стремительное развитие фармацевтической промышленности и методов медицинской диагностики, эта область знаний все еще очень эмпирична. Некоторые болезни мы научились лечить хорошо, многие – методом тыка. И химия здесь играет абсолютно ключевую роль, потому что «строительство» молекул – малых, больших, биопрепаратов на основе белков и нуклеиновых кислот, синтетических вакцин,– требует надежных химических реакций. Как для исследований, так и для промышленного производства. Химики здесь выступают в роли дизайнеров и молекулярных архитекторов, которые проектируют и гарантированно собирают необходимые молекулы когда и где это нужно, основываясь на понимании молекул «строительных материалов» и требуемых свойств конечного вещества. Сейчас достаточно хорошо развиты методы компьютерного молекулярного моделирования, и образование в этой области на Физтехе всегда было на передовом крае. Работая в областях, смежных с биомедициной, воплощение таким образом полученных моделей в реальные соединения требует знаний в области химии. Таким образом, развитие химической науки на Физтехе стало необходимостью и было с энтузиазмом поддержано администрацией института. Теперь здесь создан Центр живых систем МФТИ, Президентом Правления которого стал профессор, инновационный предприниматель Андрей Александрович Иващенко. Вопросы интеграции науки и индустрии под его руководством мы будем обсуждать в конце мая на IV Международной конференции ФизтехБио. - Почему Физтех, чем он привлек именно Вас? Я оказался здесь в первый раз зимой 2012 года. Тогда еще не было четкого плана и конкретной финансовой поддержки, но был очевидный интерес и идеи сотрудничества. Мне посчастливилось встретился тогда со студентами и абитуриентами – старшеклассниками Физтех-Лицея. И эти ребята с таким неподдельным интересом и непосредственностью слушали нас, что именно их горящие глаза меня и подкупили. Я прекрасно понимал, что базы для химических исследований как таковой здесь еще не было. Но зная, что есть поддержка БиоФармкластера, Исследовательского Института Химического Разнообразия, и зная, что есть заинтересованность самого Физтеха, решение попробовать организовать лабораторию именно здесь оказалось не таким сложным. Плюс, возможность начать с нуля – это некий вызов и возможность самому воплотить свое виденье в той форме, которую ты считаешь нужной. Так что это была авантюра, но в хорошем смысле слова. Хочу сказать, что немного здорового авантюризма в науке должно быть всегда: если не рисковать и делать очевидную (читай скучную науку), больших открытий не сделаешь. - Какие научные задачи лаборатория решает сейчас? Сейчас мы находимся на стадии становления – синтеза тех «кирпичиков», из которых мы будем собирать наши биологически интересные соединения. Сейчас мои коллеги занимаются химическим синтезом соединений, которые содержат ортогональные группы – это азиды и ацетилены, новые циклические молекулы, которые будут полезны для получения лигандов. Один и проектов включает тесное взаимодействие с лабораториями Бюльдта и Черезова: они занимаются исследованиями рецепторов мембранных белков – так называемых GPCR, рецепторов, сопряженных с G-белками (за эту тематику в позапрошлом году Роберт Лефковиц и Брайан Кобилка получили Нобелевскую премию по химии). Для установления структуры белков их нужно закристаллизовать, а это – очень сложный процесс. Для этого проводят скрининг – кристаллизуют сразу в большом количестве различных условий. Мы, в свою очередь, синтезируем молекулы, которые могли бы, связываясь с этим белком-рецептором, стабилизировать его, чтобы сделать возможным изучение его кристаллической структуры. А это – важная фундаментальная и прикладная задача. Например, входящие в этот класс эндотелиновые рецепторы регулируют расширение и сужение кровеносных сосудов и давление, а лейкотриеновые рецепторы – аллергические реакции и воспалительные процессы. Они вовлечены как в нормальные физиологические, так и в патологические процессы – иммунные заболевания, различного рода воспаления, астму. Установление структуры рецептора позволит «включать» и «выключать» его работу, подобрав подходящие антагонисты и агонисты. Это всего лишь один пример. В целом же, мы надеемся создать достаточно универсальную химическую платформу, которая позволит изучать сложные биологические процессы, играющие роль в различных заболеваниях. - Как вы видите будущую работу коллектива? - Мне хотелось бы, чтобы через три-четыре года на Физтехе возник сильный и независимый научный коллектив, готовый к разработке и использованию неортодоксальных химический подходов к решению различного спектра задач. Это было бы задачей максимум – достичь понимания, что решение современных многогранных задач невозможно «вертикальными» методами, когда идеи исходят только от руководителя. Они должны рождаться у самих исследователей, которые должны иметь академическую свободу и не бояться пробовать, проявлять инициативу, ошибаться, и даже с треском проваливаться только для того, чтобы попробовать чтото еще. Мы должны уйти от планирования в стиле «на этой неделе вы должны сделать эту, эту и вот эту реакцию, а если не получается – то вот эту», а вот «наш план на год». Такой подход мало к чему приведет, потому что это он не открывает креативные способности каждого студента, аспиранта и даже остепененного научного сотрудника. Если мы сможем создать такую атмосферу, решение многих задач будет нам по плечу. И уже сейчас, всего четыре месяца после начала работы, мы отошли от вертикального планирования. Мои коллеги не ждут моего звонка, а работают со своими идеями. Безусловно, мы хотим получить соединения, которые будут использоваться в медицине, но это произойдет только если появятся квалифицированные, самостоятельно мыслящие и работающие, и слегка авантюрные ученые. А результаты у такого коллектива будут обязательно. Творческое начало – важнейшая часть научного процесса, мы должны вернуть себе детскую непосредственность и жадность в поиске чего-то нового – и не бояться ошибаться. - Что вы планируете сделать для химического образования в МФТИ? - Это очень важная задача для нас и наших коллег-химиков – достаточно радикально улучшить химическое образование в МФТИ и понять, какие предметы мы можем предлагать, каким студентам они могут быть полезны, и в какой последовательностиПока это лекции открытого типа, за них никто не получил оценок в зачетку, но скоро такие курсы войдут в образовательную программу МФТИ.