Андрей Васильев: Эмбриология - это наука, которая ломает догмы

Андрей Васильев: Эмбриология - это наука, которая ломает догмы | Программы | ОТР

эмбриология, наука

2020-11-19T11:44:00+03:00
Андрей Васильев: Эмбриология - это наука, которая ломает догмы
Дмитрий Рогозин: «Нельзя преподавать в несвободной ситуации»
Александр Мажуга: Самое сложное в создании лекарств - перейти от маленькой колбочки к реактору на тысячу литров
Игорь Юргенс: Разумным вариантом для России было бы, объединившись с Европейским Союзом, стать третьей силой
Ольга Карпова: «Неэффективная вакцина - это неудача, а вредная вакцина - это уже катастрофа»
Василий Власов: «От заражения спасает физическая дистанция, а не социальное дистанцирование»
Владимир Иванов: В Москве бытовая ксенофобия не прикрывается фиговым листком толерантности
Александра Архипова: «Слухи разрушают гражданское общество»
Михаил Кирпичников: На все вызовы, которые сегодня возникают у цивилизации, наиболее адекватно отвечают науки о жизни
Илья Яблоков: Люди перестали доверять экспертам. Они готовы верить чему угодно, если это соответствует их ситуации
Георгий Базыкин: Коронавирус, к сожалению, не читает сводок штаба по коронавирусу, он ведет себя по своим законам, поэтому играть в игры со статистикой опасно
Гости
Андрей Васильев
директор Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, заведующий кафедрой эмбриологии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова

Ольга Орлова: Редактирование генома, культивирование эмбриона и другие достижения современной эмбриологии обсуждаем с зависящим кафедрой Биологического факультета МГУ, директором Института биологии развития имени Кольцова РАН Андреем Васильевым.

Здравствуйте, Андрей Валентинович. Спасибо, что пришли к нам в программу.

Андрей Васильев: Добрый день, здравствуйте.

Ольга Орлова: Андрей Васильев, доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент РАН. С 2014 года заведует кафедрой эмбриологии биологического факультета МГУ имени Ломоносова. С 2015-го возглавляет Институт биологии развития имени Кольцова.

80 лет исполняется кафедре эмбриологии, которую вы возглавляете на биологическом факультете МГУ. И в тот момент, когда кафедра образовывалась, организовывалась, эта наука только формировалась.

Сегодня эта область, можно сказать, переживает триумф. И тот факт, что за последние 10 лет целых три Нобелевских премии было посвящено именно эмбриологии, наверное, наглядно это подтверждает, включая и последнюю Нобелевскую премию, правда, по химии… Об этом мы еще поговорим, почему в одном случае это физиология и медицина, в другом случае это химия.

Но, тем не менее, мы видим. Мы привыкли, что в физике очень часто Нобелевскую премию дают за результаты 20-летней, 30-летней давности. А вот в данном случае с эмбриологией это не так. Такое ощущение, что люди хотят зафиксировать ближайшие открытия как можно скорее и показать их значимость. Почему так?

Андрей Васильев: Я думаю, что вы правы. Нобелевская премия – это еще и возможность обществу показать значимость того или иного научного достижения. Было три нобелевских премии, считая последнее объявление, которые были непосредственно связаны с экспериментальной эмбриологией. Это нобелевская премия 2010 года, которую получили за разработку методов культивирования эмбриона, за возможность моделирования эмбриона, за экстракорпоральное оплодотворение. Но экстракорпоральное оплодотворение – это такая практическая, медицинская часть этого открытия.

А человек, который получил эту нобелевскую премию и сделал открытие (Эдвардс), в 1970 году разработал методы культивирования половых клеток, их слияния и культивирования эмбриона. Это дало толчок к развитию экспериментальной биологии уже новой. Фактически сформировалась клеточная эмбриология.

В 1978 году был рожден первый ребенок методом экстракорпорального оплодотворения. Видите, 1970 год, 1978 год. Нобелевская премия в 2010 году была получена, когда на Земном шаре проживало уже 4 млн человек, рожденных с помощью ЭКО. Их иногда называют «дети Эдвардса».

Сейчас, наверное, уже намного больше. Было много общественных обсуждений. И общественный резонанс до сих пор достаточно высокий. Обсуждение, вот это хорошо или плохо. Потому что те пары, которые не могут иметь детей, вот они вступают в репродуктивную сферу. И дети появляются. И часто эти дети нездоровы, у них какие-то проблемы.

Я считаю, что это выдающееся достижение и в практическом, и в фундаментальном смысле, потому что повышается уровень генетического разнообразия человеческой расы, человека как вида. Это очень важно. Потому что грядущие перемены, которые будут в нашем мире, несомненно… Совершенно неясно, к каким переменам нам придется приспосабливаться. И генетическое разнообразие – это как раз богатство того или иного вида.

Ольга Орлова: Андрей Валентинович, если оставить в стороне дискуссию с церковью, которая существует до сих пор… Но есть еще, скажем, настороженные аргументы эволюционных биологов, которые говорят о том, что, в частности, когда дети появляются таким путем, у нас определенные механизмы эволюционного отбора – понятное дело, мы ими пренебрегаем, мы через них перешагиваем.

И в этом смысле, вот, генетическое разнообразие, вы сказали, это очень важно. Это безусловно. Для развития человечества в целом генетическое разнообразие – необычайно серьезный импульс для развития.

Но, с другой стороны, когда мы игнорируем какие-то эволюционные механизмы отбора, то встает другая проблема, связанная с тем, какие появляются дети.

Андрей Васильев: Я по этому поводу думаю, что человечество уже давно вышло из-под одного природного эволюционного процесса. Давайте сделаем открытие вакцинации, доктор Дженнер, когда изменилась совершенно рождаемость, стали выживать те детки и те люди, которых раньше просто болезнь забирала.

Мы же помним истории, как население Европы доходило до уровня бутылочного горлышка. Там 50 000 человек на всю Европу после каких-то инфекционных заболеваний.

Профилактика вакцинирования – это выдающееся достижение. И таким образом люди вышли из-под естественного отбора. И второе – это, конечно, открытие антибиотиков, Александр Флеминг, когда, опять же, пневмония или какое-нибудь другое заболевание перестало быть терминальным диагнозом.

И, опять же, давайте вспомним, сколько было детей у Льва Николаевича Толстого, сколько из них выжило. А сейчас у нас смерть ребенка, детская смерть – это вопиющее событие, которое расследуется на федеральном уровне и сведена к минимуму.

Я хочу сказать, что цивилизация и общество как раз занимаются тем, что обеспечивают выживаемость и помощь слабым, и людям, которые в ней нуждаются. И значит тогда нужно человеческое общество? Это некие гуманистические принципы.

Но если вернуться к нашим проблемам, вернуться к эмбриологии, то эмбриология и вообще современная экспериментальная биология развития (пошире возьмем), это та наука, которая ломает биологические догмы.

Я хотел бы сейчас сказать два слова о следующей Нобелевской премии, которую я, например, очень высоко оцениваю. Это Нобелевская премия, которую получили Гердон и Яманака. Что же показал японский ученый Синъя Яманака? Дело в том, что на определенной стадии развития формируются бластоцисты. Если Эдвардс научился культивировать, и сейчас мы имеем возможность культивировать… Нам Международное общество исследований стволовых клеток разрешает культивировать зародыш человека до 14 суток. Почему это ограничение? Потому что даже начинается формирование предшественников нервной системы, и это считается неэтичным.

Но мы имеем структуру… В раннем развитии формируется структура, внутри которой находятся клетки. Из этих клеток потом разовьются все клетки взрослого организма. Синъя Яманака разработал метод, когда он берет клетки взрослого человека и, модифицируя активность только 4 генов, он возвращает клетки к той самой клеточной массе вот этих вот плюрипотентных клеток, клеток бластоцисты, из которых потом может развиться.

Вот это примерно так выглядит вне организма. И сегодня мы имеем возможность получать эти клетки. Вот это бластоцисты, которые культивируются вне организма.

То есть всегда считалось (одна из биологических догм) – развитие последовательно, постепенно и невозвратно. У нас фактически появилась возможность из клеток взрослого организма получить клетки зародыша этого же организма.

Ольга Орлова: То есть клеткам возвращается их первоначальное свойство. Это как бы обратный эволюционный процесс, в обратную сторону.

Андрей Васильев: Совершенно так. Более того, это в биологическом смысле фантастический результат. Потому что 4 введенных гена модифицируют работу нескольких тысяч генов. Это такие ключевые гены. Часть генов включается, часть выключается, активность вырастает или падает.

Но клетки, к которым мы вернулись, обладают способностью плюрипотентности, из них можно развить любые клетки организма, из них можно получить нейрон, из них можно получить кардиомиоцит, клетки печени и так далее.

И вот здесь мы начинаем говорить о регенеративной медицине, мы начинаем говорить о персонализированной медицине всерьез. Не просто как персональное отношение к пациенту, да, а как возможность подобрать для него персонализированный, например, трансплантат для замещения нервной системы и так далее.

А дальше оказалась еще более интересная вещь. Еще одна догма заключалась в том, что половые клетки и соматические клетки, то есть клетки сомы, клетки тканей, клетки органов – это две непересекающиеся линии. Половые клетки бессмертны, они продолжают наше движение вперед от индивидуума к индивидууму, а соматические клетки выполняют специализированные функции.

Так вот оказалось, что эти клетки можно дифференцировать в половом направлении. То есть мы можем взять клетки взрослого человека, вернуть до состояния раннего-раннего развития, потом индуцировать их половую дифференцировку.

Ольга Орлова: То есть изменить их, грубо говоря, направленность, поменять вектор их развития?

Андрей Васильев: Совершенно верно. И тогда открываются возможности из соматических клеток, из клеток кожи, из клеток сетчатки глаза, из любых клеток получать таким сложным путем половые клетки, и таким образом получать новые организмы.

Ольга Орлова: А вот это вмешательство, как бы перепрограммирование клетки, то есть изменение вектора ее развития – с помощью чего оно производится? Это что?

Андрей Васильев: Здесь мы приходим к третьей Нобелевской премии. Это премия по редактированию генома. Дело в том, что эта премия – это, конечно, не премия по химии.

Ольга Орлова: Я хотела, кстати, вас как раз попросить прокомментировать, потому что почему это премия по химии? Все как-то очень удивились.

Андрей Васильев: Трудно сказать, почему. Вероятнее всего, потому, что научная общественность и вообще общественность уже ждала премию за системы редактирования генома.

Ольга Орлова: Вообще да, эта технология редактирования CRISPR/Cas9 произвела такой фурор в последние годы. Давайте напомним нашим телезрителям, что последняя премия по химии была присуждена за технологию редактирования генома, которая позволяет быстро отредактировать определенные кусочки генома, то есть сделать это быстро, точечно и относительно все-таки дешево. Ну, относительно…

Андрей Васильев: Очень дешево.

Ольга Орлова: Относительно того, что было раньше.

Андрей Васильев: Это совершенно доступная технология. И вы правильно сказали, я рад, что вы произнесли эту фразу – точечно. Потому что до открытия этого метода (а там не один метод, там уже такая группа методов). Как часто бывает, открытие метода – тут же начинается его модификация, улучшение. То есть мы сейчас уже имеем набор инструментов. Но, конечно, первой эффективной была технология CRISPR/Cas9. Это точечные изменения. До этого мы могли изменять, но мы не могли навести курсор, скажем так.

А сейчас мы можем точно навести курсор на определенную последовательность. Эта технология позволяет делать модельные объекты, например, клетки, у которых выключен один из генов. Животное, у которого выключен (мы говорим – нокаутирован) один из генов. И эта модель чрезвычайно важна для разработки методов лечения заболеваний и для изучения течения тех или иных заболеваний.

Потому что многие заболевания, которыми страдает человек – их очень трудно смоделировать на животном. Сейчас появилась возможность точечно внести эти изменения. Конечно, серьезное внимание к этому методу обратили генетики и медицинские генетики. Потому что появилась реальная возможность заниматься решением проблем наследственных заболеваний. Но мы не можем, наверное, не сказать о вирусных заболеваниях.

В частности, один из подходов к лечению ВИЧ – это как раз внести точечные изменения, с тем чтобы выключить ген, отвечающий за экспрессию одного из рецепторов, на которые садится ВИЧ. Таким образом мы можем получать объекты, биологические организмы, которые будут резистентны к тому или иному вирусному заболеванию.

В сельском хозяйстве широко применяется. Может быть в животноводстве, потому что мы можем получать животных с заданными свойствами легко и точно.

Ольга Орлова: Все-таки то, что мы обсуждали, вот те результаты, за которые были даны три Нобелевских премии – это уже сегодняшняя наша реальность. И те этические и технологические вопросы – это то, что мы решаем сегодня. Вопрос – по какому пути пойдет ваша область завтра, послезавтра? Куда это будет развиваться и какие у нас открываются дальше возможности?

Андрей Васильев: Действительно, даже технология CRISPR/Cas9, которая сделана была совсем недавно, уже вошла в ткань современной биологической науки. Сейчас даже появилась такая мода. Сейчас я, например, с удивлением обнаруживаю в каком-то институте лабораторию редактирования генома. Никогда там никакой серьезной биологии, а тут вдруг появилась. Прекрасно. Если это будет толчок к развитию биологических исследований в той или иной организации, можно только радоваться.

И специалисты. Сейчас интересный момент, когда и молодежь активно очень включается в эти процессы, и возвращаются коллеги из-за рубежа. Технология, вы правильно сказали, доступная, она простая. Здесь есть свои риски, потому что ее даже можно, наверное, отнести, извините, к гаражным технологиям, когда, в общем, просто довольно ее реализовать, и здесь издержки возникают. Но, тем не менее, плюсов намного больше.

Если говорить о будущем, а будущее наше совершенно интересно и замечательно. Мне так кажется. Я оптимист. Заключается оно в том, что из вот этих клеток, которые получены Синъей Яманака…

Ольга Орлова: Плюрипотентные.

Андрей Васильев: Плюрипотентные клетки.

Ольга Орлова: Это клетки с неограниченными возможностями.

Андрей Васильев: Точно совершенно. Клетки с неограниченными возможностями. С возможностями настолько неограниченными, что даже они могут достигать стадии мейоза сегодня. Это половой процесс. Так вот, из этих клеток стали делать трехмерные 3D-структуры. Их называют органоиды. Стали дифференцировать клетки, например, в нейральном направлении, и эти нейроны складывать в некую структуру. И получились, например, уже маленькие аналоги почки или маленькие аналоги мозга. И за рубежом, где научная общественность активно обсуждает все эти достижения, уже даже был некий эмоциональный и общественно-социальный взрыв, потому что 3D-структура «Мини-мозг», сложенная из нейральных клеток, начала осуществлять некие функции, у них появилась электрическая активность. И было сказано: «Ну что, мы смоделировали мини-мозг? Как же мы можем моделировать…»

Ольга Орлова: «Что мы теперь с этим будем делать?»

Андрей Васильев: «Что мы с этим делать будем?» Но появляется другая история. Появляется синтетическая эмбриология, подход, когда из этих клеток с неограниченными возможностями можно смоделировать сам зародыш. Вот это окрашивание несколько искусственное, это специальные методы, чтобы различить объект…

Ольга Орлова: Это делается в вашем институте.

Андрей Васильев: Это делается в нашем институте, да. Из клеток плюрипотентных создается некая структура. Я говорил, я уже назвал… название объекта бластоцист. А можно сложить структуру похожую. Ее сейчас называют бластоид. В отличие от бластоцита. Следующая стадия – гаструляция. Гаструлоид. То есть мы можем моделировать различные стадии раннего развития.

А вот здесь стадия моделирования зародышевого цилиндра вне организма, in vitro, в трехмерной композиции. Это наши коллеги делают. Это первые работы. Потому что вообще это во всем мире первые работы.

Таких статей, я думаю, сейчас порядка сотни, может быть, двух сотен. Это не очень много. Но заключается наш интерес в том, чтобы не просто сегодня исследовать процесс. Он исследуется, и там много нового, там много интересного. Но мы можем теперь его моделировать. И культивируя… Вот я называл экстракорпоральное оплодотворение, его фундаментальную сторону. А это то, чтобы зародыш можно в культуре, на ладошке, условно говоря, держать, до определенной стадии. Если это человек – 14 суток. И, в общем, бесконечно.

Дело в том, что проблема экспериментальной эмбриологии заключается в том, что в определенной стадии после имплантации зародыша в организм матери для нас развитие сокрыто. Мы не можем его наблюдать. Оно уже развивается в организме женской особи, и никаким образом мы не можем визуализировать процесс. Сейчас мы моделируем и сам процесс имплантации, и всю межклеточную архитектуру, которая складывается, межклеточные взаимодействия, которые есть.

Это сейчас называют (еще раз скажу) синтетическая эмбриология, потому что, в отличие от синтетической биологии… Если синтетическая биология занимается подходами к изучению возможности смоделировать живой организм из молекул, условно говоря, и первая клетка была уже синтезирована, то мы синтезируем зародыш из клеток, которые вот таким уникальным образом можно получить.

Замечательная совершенно картинка. Я хочу сказать, что вообще клеточная биология и эмбриология – это потрясающе красиво. И на конкурсах «Наука – это красиво» биологи всегда занимают первое место. Вот это картинка, сделанная нашими коллегами, Цитриной и Воронежской, женской половой клетки. Это ооцит, который вот таким образом окрашен, и здесь видна структура этого ооцита. Вот кто-то из коллег сказал, что это вся вселенная. Я думаю, что вся вселенная в женской половой клетки – это вполне симптоматично.

И в принципе это не только красивая картинка, это не только объект исследований, но это возможности, это инструмент для моделирования чего-то нового, для развития чего-то нового на будущее.

Ольга Орлова: А, скажите, пожалуйста, Андрей Валентинович, а вот студенты, которые с вашей кафедры приходят выполнять магистерские дипломы, научные работы к вам в институт, как вы их… К чему вы их готовите? Как вы их мотивируете? Скажем, это им предстоит решать те самые задачи не только технологические, но и этические. Это им предстоит как-то убеждать общество добиться консенсуса, пересмотреть свои взгляды и, может быть, сломать стереотипы. Как вы их готовите к этому?

Андрей Васильев: Я готов о ребятах, которые приходят на кафедру, рассказывать бесконечно. Они приходят уже очень сильно мотивированными. У нас на кафедру конкурс. Мы берем только 10 человек, а приходит человек 20. Мы сможем отбирать. И первый вопрос: «Почему вы приходите на эмбриологию?» И многие рассказывают просто поэмы, почему. Они начинают рассказывать такие вещи. Я говорю: «Послушайте, вы этого знать еще не должны в принципе». У них глаза горят. Они хотят. И самый трудный день в году для меня – это когда я должен потом уже, после заседания кафедры, выйти и сказать каким-то ребятам, что они не прошли. Это для многих из них бывает первая неудача в жизни, потому что они очень успешны.

Я смотрю на этих ребят и думаю: «Господи, откуда они?» Они языковые, они прекрасно подготовлены. Очень много мы собираем ребят со всей страны. Приезжают ребята… 100 км от какого-то областного города. Это развитые, это очень подвижные и целенаправленные ребята.

У нас очень тесное слияние. Это поддерживается на биофаке. Слияние кафедры, факультета с академическими институтами. И на базе Института биологии развития несколько базовых кафедр МГУ. И 50% магистров делают диссертации на базе института. Мы для себя ввели некий принцип, что ребята, заканчивавшие биофак, и получившие на кафедре… А кафедра дает блестящее классическое эмбриологическое и общебиологическое образование. Это было заложено еще нашими предшественниками. Фундаментальные курсы. Они выходят… Я думаю, что такое образование можно получить только в каких-то 2-3 вузах в мире по обширности и глубине.

Но мы договорились, что ребята, заканчивая университет, должны иметь набор мануальных навыков. Они должны знать микроскопию, они должны знать геномные методы, в частности, ПЦР-реакцию, анализ экспрессии генов, они должны знать хорошо иммуногистохимию. Наши специальные методы, которые позволяют им сразу работать в лаборатории.

Многие ребята, заканчивая кафедру, уже имеют публикацию. Я могу сказать, что очень хорошо ориентируются в литературе, очень быстрые и очень подвижные. У нас отбор несколько раз. Поступают в университет, потом из бакалавриата в магистратуру, на кафедру – и мы имеем действительно уникальных специалистов сегодня.

Ольга Орлова: И будем надеяться, что они справятся с теми вызовами, о которых мы сегодня с вами говорили.

Андрей Васильев: Я в этом уверен.

Ольга Орлова: Спасибо большое. У нас в программе был зависящий кафедрой эмбриологии Биологического факультета МГУ, директор Института биологии развития имени Кольцова Российской академии наук Андрей Васильев. А все выпуски нашей программы вы всегда можете посмотреть у нас на сайте или на ютьюб-канале Общественного телевидения России.

Авторизуйтесь, чтобы быстро и удобно комментировать
Авторизуйтесь, чтобы быстро и удобно комментировать
Комментарии (0)