О науке, высшей школе, жизни учёных на Дальнем Востоке : Геннадий и антигены: кто кого?

В детстве кандидат химических наук Геннадий Александрович НАБЕРЕЖНЫХ мечтал стать археологом. Он жил на Сахалине, в городе Невельске, а в школе, где он учился, преподавал очень хороший учитель истории, под руководством которого ребята несколько летних сезонов занимались раскопками. Это было очень интересно, тем более что иногда удавалось находить настоящие артефакты. Гена, например, нашёл каменный шлифованный топор и табуретку из позвонка кита.

В девятом классе, однако, его симпатии окончательно и бесповоротно завоевала химия. Сначала преподаватель химии познакомила учеников с чрезвычайно эффектными опытами, сопровождавшимися изменением цвета, агрегатного состояния реагирующих веществ. Особо заинтересованным школьникам разрешалось в свободное от уроков время работать в химической лаборатории, при условии, что юные химики не будут ничего взрывать.

Рисковать в школе не было нужды. Наиболее «секретные» опыты Гена проводил дома. Например, однажды приготовил дымный порох. Продукт дымил превосходно, так что родители, вернувшись вечером с работы, как и прочие жители всего подъезда, были потрясены результатом испытаний. Хорошо, что «опытное производство» пороха было устроено на лестничной площадке, иначе большая часть сажи оказалась бы в квартире.

Но окончательная победа химии над археологией произошла после того, как знакомый химик, преподаватель Дальневосточного государственного университета, убедил Геннадия в том, что интереснее создавать новые вещества, придумывать неизвестные ранее технологии, чем исследовать то, что уже было и осталось в прошлом. Убеждать было не слишком сложно, ведь молодёжь всегда устремлена в будущее уже в силу своего возраста.

На химфак ДВГУ в 1970 году он поступил легко, сдав экзамены на пятёрки. Большую часть студентов-химиков их курса составляли девушки, ребят было мало, но это были настоящие друзья: в общежитии, в аудиториях и лабораториях и в туристских походах, увлечение которыми сохранилось до сегодняшнего дня. Один из студенческих друзей Геннадия, ныне доктор химических наук Павел Александрович Лукьянов, с которым вместе в университете, в институте, в экспедициях и в походах съели не один пуд соли, работает в соседней лаборатории Тихоокеанского института биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН.

К третьему курсу интерес к органической химии утвердился и окреп. Этому способствовало знакомство с Институтом биологически активных веществ ДВНЦ АН СССР (так раньше назывался ТИБОХ ДВО РАН) и работа в экспедиции по изучению концентрирования микроэлементов морской пеной под руководством кандидата химических наук Галины Николаевны Саенко из Института химии ДВНЦ АН СССР.

Сегодня Геннадий Александрович – старший научный сотрудник лаборатории молекулярных основ антибактериального иммунитета ТИБОХ ДВО РАН. Здесь он работает с 1975 года, после окончания университета. Мы беседуем с Геннадием Александровичем в одном из модулей лаборатории у окна, из которого открывается великолепный вид на Амурский залив.

– Геннадий Александрович, вид из окна у вас замечательный. А с коллективом лаборатории вам тоже повезло?

– Да, это так. Я работаю в лаборатории не один десяток лет и не променяю свой коллектив на любой другой. Говорят, что женский коллектив непрост, сложен в управлении и так далее. Возможно, это так, но я просто люблю своих коллег и благодарен им за доброе ко мне отношение.

– Расскажите об исследованиях, выполняемых в лаборатории.

– Наша лаборатория, которой руководит на протяжении многих лет доктор химических наук, профессор, лауреат Премии РАН им. И.И. Мечникова Тамара Федоровна Соловьёва, занимается исследованием структуры и функциональных свойств биополимеров бактериального происхождения. Некоторые из этих полимеров – белки-порины, липополисахариды (ЛПС), ферменты липидного обмена локализованы на поверхности бактериальной мембраны и играют важную роль в её функционировании. Они рассматриваются в качестве важных антигенов бактерий, то есть веществ, против которых в организме человека и животных вырабатываются антитела и медиаторы иммунной системы.

Интересные результаты в лаборатории были получены при исследовании строения и биологических свойств комплексов ЛПС с поринами. Были химически синтезированы фрагменты токсического центра ЛПС липида А и изучены их биологические свойства. В настоящее время значительными достижениями в работе лаборатории можно считать получение и исследование свойств рекомбинантных поринов, фосфолипазы и шаперонов из Yersinia pseudotuberculosis. Проведено определение структуры липида А из этого микроорганизма и ряда морских бактерий. Показано, что липиды А морских бактерий малотоксичны и являются антагонистами липидов А наземных бактерий при их действии на макроорганизм. Исследованы комплексы ЛПС с поликатионом хитозаном и показано, что ЛПС значительно снижает токсичность в результате комплексообразования.

При поступлении в лабораторию мне сразу предложили самостоятельную тему, связанную с изучением структуры ЛПС и биологических свойств комплекса ЛПС с белком порином из условно-патогенной для человека бактерии Pseudomonas fluorescens.

– Звучит загадочно.

– Эта бактерия интересна тем, что способна использовать для своего развития растворы этанола в низкой концентрации в качестве источника углерода и могла бы найти применение в биотехнологии. ЛПС – уникальные природные биополимеры, сочетающие в одной молекуле гидрофильную – полисахаридную и гидрофобную – липидную части. Вследствие амфифильной природы ЛПС, в водных растворах он образует крупные агрегаты различной морфологии, чем сильно затрудняет их изучение. Кроме того, состав и структура полисахаридной части разных штаммов, даже одного вида бактерии, могут значительно различаться.

Химическая структура полисахарида является «визитной карточкой» данного штамма бактерий и служит основой для их хемотаксономической классификации. ЛПС характеризуются целым рядом интересных биологических свойств, связанных, прежде всего, с действием на иммунную систему макроорганизма. ЛПС обладают эндотоксическими свойствами, поскольку при их попадании в больших количествах в кровоток усиливается биосинтез цитокинов, – небольших белковых и пептидных молекул, обеспечивающих согласованность действия иммунной, эндокринной и нервной систем в нормальных условиях и в ответ на патологические воздействия. Рост концентрации цитокинов в крови может запускать целый ряд отрицательных биохимических реакций в организме, что в крайних случаях вызывает развитие септического синдрома, который может привести к летальному исходу. В тоже время, ЛПС в небольших количествах необходимы для регуляции иммунного гомеостаза и подержания в тонусе иммунной системы.

– Так вам удалось проникнуть в тайны Pseudomonas fluorescens?

– После упорной работы химическая структура ЛПС из Pseudomonas fluorescens была установлена, исследован ряд его биологических свойств и на основании полученных результатов в 1987 году я подготовил и защитил диссертацию, стал кандидатом химических наук. Тамара Федоровна была моим научным руководителем, многому меня научила, и все годы работы неизменно оказывала мне поддержку. Я благодарен ей за многое, но прежде всего за то, что она научила меня логически мыслить, вовремя корректировала полет моей научной фантазии.

Со многими коллегами из лаборатории мы проводим совместные исследования, как согласно лабораторным планам, так и по различным грантам. Особенно плодотворно мы сотрудничаем с доктором химических наук Ольгой Даниловной Новиковой и кандидатом химических наук Владимиром Ивановичем Горбачем, которые работают в лаборатории со дня её основания, обладают огромным и разносторонним опытом химических и биохимических исследований.

– Геннадий Александрович, исследования, выполняемые вашими коллегами, имеют практическую значимость?

– Конечно. Важным направлением в работе нашей лаборатории является изучение структуры и свойств полисахаридов морского происхождения хитозана и каррагинана, обладающих широким спектром биологической активности и широко используемых в пищевой промышленности и биотехнологии. Группой по исследованию этих полисахаридов успешно руководит доктор химических наук Ирина Михайловна Ермак. Коллектив группы самый молодой в нашей лаборатории и в этом большая заслуга Ирины Михайловны, которая относится к подготовке молодых учёных как к важной составляющей научной работы.

– Молодёжь проявляет интерес к научной работе?

– Конечно, у хороших преподавателей обязательно появятся и ученики. Каждый год в аспирантуру института поступает до десяти выпускников вузов. Аспиранты-очники, как правило, в срок защищают кандидатские диссертации, но не всегда этого времени хватает для формирования сложившегося специалиста. Возможно, срок обучения в аспирантуре стоит увеличить до пяти лет и ввести требование публикации пяти научных работ до защиты.

Разумеется, есть примеры раннего становления учёного. Лабораторией сорбционных процессов Института химии ДВО РАН, с которой коллектив нашей лаборатории связывает давнее сотрудничество, руководит доктор химических наук С.Ю. Братская. Со студенческих лет она начала работать в Институте химии, кандидатскую диссертацию защитила в 23 года, а докторскую – в 35 лет. Работы Светланы Юрьевны признаны в России и за рубежом. Вот пример научной молодёжи для подражания. Нужно только загореться желанием совершить новые открытия и проложить свой, неповторимый путь в науке.

Я руководил дипломными работами трёх студенток, отлично защитившихся. Забавно, что две из них сразу после защиты вышли замуж и родили детей. Наверное, наряду с профессиональными знаниями, они переняли мое представление о том, что первично воспроизводство жизни, а её изучение, при всей важности, все-таки вторично.

– Геннадий Александрович, давайте вернёмся к каррагинанам и другим разработкам.

– Конечно. Каррагинаны – сульфатированные полисахариды из красных водорослей – широко используются в пищевой промышленности как загустители и стабилизаторы. Также они обладают иммуномодулирующей, антикоагулирующей, энтеросорбентной и противовирусной активностями. На основе двух структурных типов каррагинанов под руководством Ирины Михайловны разработана биологически-активная добавка «Каррагинан-ДВ», которая повышает устойчивость организма к действию бактериальных эндотоксинов и может быть рекомендована в комплексной терапии кишечных инфекций

На основе поринов двух видов иерсиний Yersinia pseudotuberculosis и Yersinia enterocolitica сотрудниками группы Ольги Даниловны разработаны тест системы на основе имуноферментного анализа крови (ИФА) для диагностики псевдотуберкулёза и кишечного иерсиниоза. Наши исследования показали, что использование поринов в ИФА обеспечивает высокий уровень дифференциальной диагностики псевдотуберкулёза и иерсиниоза от других кишечных инфекций, позволяет выявлять заболевание не только в острый период и на ранних стадиях развития инфекционного процесса, но и на стадии возникновения вторично-очаговых форм иерсиниозных инфекций.

– Расскажите, пожалуйста, о ваших собственных научных интересах.

– В настоящее время мои научные интересы связаны не столько с изучением химической структуры и физико-химического строения природных биополимеров, сколько с постижением механизмов их взаимодействия, выяснением роли тех или иных компонентов в образовании комплексов. В центрах коллективного пользования ДВО РАН в настоящее время имеется целый ряд приборов, позволяющих исследовать процессы комплексообразования. Например, недавно были проведены интересные эксперименты по взаимодействию бактериального порина с липидами и получены его изображения в липидном бислое с помощью атомно-силового микроскопа. Изображения наноструктур из самоорганизующихся слоев поринов в дальнейшем позволят контролировать образование биосенсоров на их основе.

Очень интересное направление связано с изучением свойств липосомальных наночастиц, покрытых хитозаном. Подобные частицы могут служить носителями для вакцин или лекарств при их введении перорально, то есть путем проглатывания. В такой наноконструкции хитозан может служить защитной оболочкой липосом от воздействия желудочной среды, так же проявлять свои иммуномодулирующие свойства при вакцинации. Мы предпринимаем попытки использовать хитолипосомы для нейтрализации эндотоксического действия липополисахарида, особенно при возникновении септического синдрома.

– Геннадий Александрович, вы, химик по образованию, занимаетесь изучением биологических полимеров. Нет ли в этом противоречия?

– Конечно, нет. В процессе своего научного становления я прошёл путь от химика-синтетика к исследователю структуры сложных природных биополимеров. Наверное, это закономерно. На мой взгляд, только проведение исследований разнообразных объектов с помощью широкого набора подходов и методов, может привести к научным открытиям на стыках разных научных дисциплин.

Постепенно растущее увлечение биохимией и биологией в моём случае связано с увлечением со школьных лет туризмом и путешествиями по дикой природе. В студенческие годы я побывал в составе геологической партии на севере Приморья, путешествовал по Камчатке, Курилам и Сахалину. После окончания ДВГУ с коллегами-биохимиками и друзьями из Института химии мы прошли на катамаранах почти по всем рекам Восточных Саян. Мне довелось побывать в двух научно-исследовательских тропических рейсах на НИС «Професор Богоров». Много работал под водой и воочию познакомился с красивейшим подводным миром тропиков. Вся экосистема тропического рифа подчинена своим сложным законам. Именно там я отчётливо понял, что природа намного сложнее, чем нам представляется, и попытка разобрать её по кирпичикам, а потом собрать в нечто целое потерпит неудачу, поскольку целое не сводимо к сумме составляющих его частей.

– Геннадий Александрович, этот год для вас юбилейный. Какой подарок вы хотели бы получить для себя?

– Главное в моей жизни – это семья. В ней я реализовался, ведь у меня три дочери, внук, две внучки. В этом году в нашем семействе несколько юбилеев и знаменательных дат. Кроме моего шестидесятилетия, мы будем отмечать 90-летие со дня рождения Любови Афанасьевны – нашей мамы, бабушки и прабабушки, 40 лет старшей дочери Ирины, 30 лет средней дочери Марии, 40 лет совместной супружеской жизни с любимой женой Галиной.

Младшая дочь Александра прочитала мне гороскоп на 2013 год: «Год Чёрной змеи, без сомнения, – ваш год. Его особенность в том, что звёзды не готовят вам никаких перемен – всё зависит только от вас». На мой взгляд, это гороскоп всей моей жизни, ведь я старался всегда добиться перемен своими собственными усилиями.

Поэтому я хочу сделать себе подарок, отправившись в месячный поход со сплавом длиной в 600 километров по рекам Якутии. Длительный сплав или рейс хорош не только потому, что позволит увидеть неизведанные мною места, испытать себя, но еще раз даст возможность оценить прошлое и подумать о будущем.

А ещё мне хотелось бы сделать открытие и найти регулятор эндотоксического действия ЛПС, этого интереснейшего биополимера, созданного природой.

Александр КУЛИКОВ