Нанобиотехнология в Петербургском Политехе
Место, где творческие амбиции учёных могут реализоваться на «тёплой ладони» государства
Директор создаваемого в СПбГПУ Центра «Нанобиотехнология» Михаил Ходорковский рассказывает об исследованиях, которые предполагается проводить на его базе. Причём на таком уровне, чтобы руководство страны не сочло трату «наноденег» бессмысленной.
—Расскажите, пожалуйста, какого рода исследования будут проводиться в вашем Центре?
— В последние два года в Политехническом университете успешно реализуется инновационный проект, на который были выделены большие бюджетные средства. Заметная часть их была использована для создания нового для Политеха направления — нанобиотехнологического.
Базовое оборудование, без которого работа в этом направлении невозможна, стоит весьма недёшево. Стоимость приобретённого в рамках этого проекта исследовательского комплекса более 135 миллионов рублей, из которых 110 миллионов составляют бюджетные средства и около 25 миллионов привлечены из внебюджетных источников.
В режиме пуско-наладки уже находятся два дорогостоящих прибора — спектрометр ЯМР 700 и масс-спектрометр ионно-циклотронного резонанса c Фурье-преобразованием. Параметры того и другого прибора соответствуют мировому уровню. Наш масс-спектрометр по сегодняшним меркам имеет предельное разрешение, поэтому знания о составе исследуемого комплекса могут быть получены с его помощью с феноменальной точностью. В то же время с помощью этого прибора довольно сложно определить структуру соединения, особенно если речь идёт о больших молекулярных комплексах, с которыми сейчас активно работают в биотехнологии, медицине, фармацевтике и т. д. Для решения такой задачи практически незаменимым является метод ядерного магнитного резонанса. Нам представляется оптимальной взаимодополняемость этих двух установок. Основываясь на полученной с их помощью информации, можно прогнозировать свойства наноразмерных биологических комплексов.
Исследование свойств биокомплексов в нашем Центре планируется проводить и традиционными методами in vitro, а также в условиях in vivo — с помощью самого современного способа диагностики, сочетающего в себе возможности пассивного наблюдения за поведением объектов в исследуемой среде и активного контролируемого воздействия на них.
Эти возможности предоставляет комплекс, известный под названием лазерный пинцет. Он позволяет манипулировать объектом в жидкой среде (в биологии все процессы происходят в жидкости) на наноразмерном уровне от 100 нанометров до одного микрометра. Зная состав, структуру и частично свойства того, чем мы манипулируем, можно будет управлять объектами, которые находятся внутри клетки, определяют её жизнь и функционирование, и пытаться детально изучить их свойства. Подобное оборудование массово не производят, но в мире есть отдельные группы, которые создают такие машины и работают на них. Один из таких лазерных пинцетов построил за рубежом наш соотечественник член Американского биофизического общества Фазоил Атауллаханов. Он будет руководить сборкой прибора и в нашем Центре.
Машина, которую он построил в Америке, фиксирует перемещения объектов с точностью один-два нанометра. Наша даст разрешение 0,1—0,2 нанометра, и с её помощью можно будет следить за движениями белков, других биологических молекул и мерить силу, с которой они взаимодействуют. Но к этой машине необходимо много дополнительного оборудования, а также технологии для создания мишени. Прежде чем начать работу с лазерным пинцетом, необходимо получить предварительные знания о тех объектах, которые мы собираемся исследовать с помощью двух других наших установок. После этого получится законченный цикл.
Чтобы эти технологии работали, нужно иметь идеальные условия проведения экспериментов, предполагающих измерение наноразмерных перемещений нанообъектов и сил взаимодействия между ними на уровне долей нанометра. Поэтому в корпусе, где расположен наш Центр, проводились сложные строительные работы по созданию развязанного массивного фундамента, установленного на специальный «чёрный» песок, создавалась особая бесшумная система кондиционирования и т. д. Политехнический университет потратил много сил и средств, чтобы всё это было возможно.
— В каких направлениях биотехнологии вы будете проводить исследования?
— Основным будут живые системы, или life science (этот оригинальный термин мне кажется более удачным), включающие биологию, медицину, фармакологию, экологию и др. Но вообще сложно представить все направления, в которых можно резвиться с таким оборудованием.
— Существуют ли подобные исследовательские центры в Санкт-Петербурге или других городах?
— Наш Центр уникален. Он создавался с нуля и по самым передовым технологиям. Здесь всё, что ни сделаешь, просто обязано соответствовать уровню публикаций в журнале Nature или Science.
Например, в Физико-техническом институте им. А. Ф. Иоффе, который, по сути, мой родной дом, есть замечательные традиции, направления исследований, но там не было возможности взять и сделать всё с чистого листа. У нас с Физтехом очень близкие отношения (одновременно я ещё и заместитель директора Центра коллективного пользования «Материаловедение и диагностика в передовых технологиях» на его базе) и всё, что касается, например, электронной микроскопии высокого разрешения, мы будем делать на его оборудовании. Директор ЦКП член-корреспондент РАН Семён Конников рассматривает деятельность нашего Центра в Политехе как часть нашей общей большой работы. Нет сомнений, что все ресурсы ЦКП, включая его материальную базу, методики и т. д., будут дополнять наши усилия в режиме самой глубокой кооперации.
Сотрудничество с ведущими, с моей точки зрения, научными организациями, которые есть в Санкт-Петербурге и в Москве, очень важно для нас.
—Есть ли уже конкретные заказчики и другие партнёры, кроме Физтеха?
— Мы ведём переговоры с самыми разными группами, которые занимаются актуальными проблемами. Исследования должны соответствовать уровню, который уже достигнут на Западе. Нам удалось предварительно пообщаться с университетскими лабораториями во Франции (Университет Тулузы), в Португалии (Университет Лиссабона), США (Университеты штата Колорадо и города Сан-Франциско) и некоторыми другими. Они не будут заказчиками, а хотят работать в коллаборации, получая финансирование либо в рамках европейской программы FP7, либо американского Национального института здоровья.
Главным заказчиком будет Минобрнаука. Мы ожидаем, что через год на нас обратит внимание и ГК «Роснано».
—А наш Минздрав будет вас финансировать?
— Программа наших исследований должна быть, на мой взгляд, под совместным патронатом Минобрнауки, Минздрава и РАН. Но эти планы пока в зачаточном состоянии, прямого сообщения с Минздравом пока нет.
—Планируете привлекать частные инвестиции?
— С частными инвестициями мы будем предельно аккуратными: только на условиях, которые нас устроят. Если в результате финансируемых частным капиталом исследований получается что-то позитивное, некий продукт, возникает сложный вопрос: как разделить интеллектуальную собственность. Частники, как правило, считают: «За что мы заплатили — всё наше». Нас это не устраивает. Поэтому каждый раз предложения частных инвесторов будут тщательно обсуждаться, и стереотипа в подходе мы постараемся избежать.
—Будет ли Центр иметь отношение к образованию?
— В Политехе читаются классические курсы по многим направлениям, комплементарным к тем технологиям, которые будут развиваться у нас в Центре, но ряд новых курсов необходимо создать. Это касается и масс-спектрометрии, и ЯМР-спектроскопии, и спецкурса по технологиям с использованием в биологии методов оптической ловушки (лазерный пинцет), и, возможно, некоторых других. Овладевать методами работы с биологическими объектами с помощью ЯМР-спектроскопии наши студенты и аспиранты будут на базе Института биооpганической химии РАН в отделе ведущего специалиста в нашей стране профессора Александра Арсеньева, который в соответствии с предварительной договорённостью возглавит это направление исследований в нашем Центре. По лазерным пинцетам профессор Фазоил Атауллаханов читает курс в МГУ, и мы будем читать его в Политехе. Двое ребят уже сейчас едут в Москву. Они послушают его лекции в МГУ.
В Политехническом университете есть кафедра биофизики, на которой идёт ежегодный набор студентов: было 12 человек, теперь будет 25. Мы согласовали с биофизиками план совместной работы, курсы, которые будут дополнительно читаться на кафедре. Будем вести работу также с кафедрой экологии, может быть, напишем отдельный курс, или студенты-экологи будут ходить на совместные спецкурсы с биофизикоами. Будет коллаборация с кафедрой механики, потому что всё, что связано с движением внутри клетки, можно описать законами механики, и специалисты этой кафедры проявили глубокую заинтересованность в совместной работе.
Реализовать всё это предполагается в виде спецкурсов по биотехнологиям, поэтому в нашем Центре будут работать ребята, начиная с уровня бакалавриата и магистратуры. Для учащихся младших курсов пока планируются лишь ознакомительные программы.
— То есть не ставится цель готовить выпускников по специальностям «нанотехнолог», «нанобиотехнолог»?
— Слова про нанотехнологии — общие. Пока этих технологий нет в законченном виде, поэтому готовить специалистов по узкой специализации мы не будем.
— Как Вы относитесь к сообщениям из Соединённых Штатов и других стран о многочисленных открытиях, которые там делаются в сфере нанотехнологий? Из них следует, что уже фактически готово производство ДНК-компьютеров и огромного количества других фантастических вещей.
— Сложно судить обо всём, потому что когда такие заявления делаются публично, это, обычно, пиар. Моя лаборатория имела семилетний контракт с исследовательским центром General Electric, поэтому я в Америке бывал часто, общался с зарубежными коллегами и продолжаю поддерживать с ними контакты. Мне кажется, то, что широко и публично анонсируется, интересно для обывательской среды, но вряд ли интересно для специалиста. Всё, что делается реально, засекречено до той поры, пока не превратится в конечный продукт. Доступа к таким открытиям нет. С моей точки зрения, ДНК-компьютер — это несерьёзно, хотя сама идея крайне привлекательна.
Так же, как и в России, на Западе есть очень сильные группы, которые получают блестящие научные результаты. Больше всего их в Америке, в Европе — поменьше. Но с точки зрения внедрения в промышленность пока нет результатов и за океаном.
—Насколько мы сегодня вписываемся в мировую научную среду, можем ли конкурировать с Западом?
— У нас очень многое упущено, и сейчас мы неконкурентоспособны. Думаю, те средства, которые брошены на науку через канал «нано», поднимут активность российских учёных. Но если всё закончится негативно (что очень вероятно), то руководство страны может счесть трату денег бессмысленной, и последствия этого будут губительны и для науки, и для страны в целом.
У меня есть знакомый — замечательный немецкий учёный Вольфганг Кретчмер. Он был реальным претендентом на получение Нобелевской премии за открытие новой формы углерода — молекулы фуллерена. Но как это иногда бывает, премия ушла к американцам. Он как-то сказал в частной беседе, что в результате прихода Гитлера к власти и последовавшей войны научная среда в Германии понесла невосполнимые утраты и до сих пор уровень их науки не может восстановиться. Заметьте, это говорил немецкий учёный высочайшего класса, работы которого цитируются практически во всех публикациях, имеющих отношение к исследованиям наноуглеродных соединений.
Кому как не ему оценивать ситуацию в науке в своей стране. Разрушение научной среды происходит быстро, а восстановление, как видно на примере Германии, требует огромного, в масштабах человеческой жизни, времени.
У нас за годы перестройки-перестрелки слишком много действующих учёных либо уехали за границу, либо, не выдержав нищенского существования и ощущения ненужности в своей державе, ушли из профессии. Мы потеряли гигантский потенциал! По уровню разрушения научной сферы это точно можно сравнить с тем, что произошло в Германии в сороковых годах. Чтобы возродить эту среду, нужна долгая кропотливая и последовательная работа без кавалерийских наскоков и компанейщины.
Если говорить про наш Центр, то я надеюсь, что он может стать одним из тех мест, где будут реализовываться творческие амбиции учёных на «тёплой ладони» государства.
Записал Юрий Никифоров, для STRF.ru
Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru
05.02.2009