Ты стала победителем открытого конкурса научно-популярного портала «Биомолекула», посвященного молекулярным основам современной биологии и практическим применениям научных достижений в медицине и биотехнологии, в категории «Своя работа». Расскажи, что дает статус призера?
В общем конкурсе в номинации «Своя работа» я получила диплом второй степени, но есть и другие награды и предложения о сотрудничестве. Например, моя статья была отдельно отмечена и получила приз в номинации «Выбор редакции», саму статью опубликуют в журнале Российской академии наук «Природа». Кроме того, мне предложили продолжить писать для портала различные материалы. Для авторов портала создана официальная группа на Facebook, где они обмениваются идеями и другой информацией. Также в рамках сотрудничества с «Биомолекулой» можно рецензировать различные научно-популярные книги или предлагать свои идеи для будущих материалов.
Вообще, мне очень интересна сфера научной коммуникации. Когда я поступала в Университет ИТМО в магистратуру, я знала, что в вузе есть и магистратура по научной коммуникации, однако все же решила двигаться по своей профессиональной траектории, при этом интерес к научной коммуникации не исчез. Я думаю, что в ближайшее время в случае, если у портала появятся предложения, я возьмусь за написание следующего текста.
Ты получила приз за текст, в основу которого легли результаты твоего собственного исследования. Что тебе кажется более интересным – писать текст на основе собственных научных работ или описывать научные достижения в принципе, вне зависимости от авторства исследования? Какие области тебя интересуют?
Это мой первый опыт. Но интерес к письму у меня еще со школы, и я пытаюсь развивать в себе эту гуманитарную сторону. Сотрудничество с такого рода порталами и возможность писать статьи – это один из способов развиваться в профессиональной области, совмещая ее с хобби. Мне было бы интересно сконцентрироваться на биоинформатике и хемоинформатике, привлекая интерес широкой публики к этим перспективным областям. Поскольку степень бакалавра я получила в Санкт-Петербургской химико-фармацевтической академии, мне крайне интересен дизайн лекарств, и в магистратуру Университета ИТМО я поступила именно на хемоинформатику, чтобы дальше развиваться в этой области.
Как ты познакомилась с Университетом ИТМО, в частности с лабораторией структурной биоинформатики и твоим научным руководителем Юрием Порозовым?
В Санкт-Петербургской химико-фармацевтической академии я училась на направлении промышленной биотехнологии, но уже буквально на середине первого курса я познакомилась с биоинформатикой, которая меня заинтересовала, и я старалась по возможности углубиться в эту область. Диплом я писала уже совместно с лабораторией структурной биоинформатики в Университете ИТМО с научным руководителем Юрием Порозовым. Дело в том, что еще во время обучения в академии на последнем курсе всех студентов отправляют работать в различные лаборатории и научно-исследовательские институты – именно так я попала в лабораторию Университета ИТМО, совместно с которой делала дипломный проект. В моей выпускной работе у меня было сразу два научных руководителя – один из академии, а вторым научным руководителем стал как раз Юрий Порозов. Моя статья на «Биомолекуле» является, по сути, результатом работы последнего курса, значительную часть которого я провела в лаборатории.
Темой диплома стал эксперимент, описанный в статье? Расскажи подробнее, о чем он?
Да, я постаралась в адаптированном формате познакомить читателя с общим дизайном эксперимента, потому что понимаю, что не все знакомы с областью, а читать научные подробности будет довольно скучно. Я попыталась сделать так, чтобы даже неподготовленному читателю стало понятно, как на компьютере производится эксперимент по созданию биологически активного вещества: с чего стоит начать, какие стратегии можно применить, также осветила другие вопросы.
Наш эксперимент был проделан в области фармацевтической онкологии. Мы изучали достаточно новую перспективную мишень – белок CIS, пытаясь подобрать к нему небольшую молекулу, которая может этот белок заблокировать. В статье описан механизм действия белка, зачем его нужно блокировать, что он делает и другие интересные параметры. Также в статье более подробно описан интересный эксперимент по молекулярной динамике, то есть расчеты поведения белка в течение определенного времени в среде с водой, которая является для нашего организма преобладающей. В статье приводится сравнение разработанного нами ингибитора (блокирующего вещества) и эталонного соединения, которое связывается с белком CIS в нашем организме по умолчанию. Нашей задачей было разработать такой ингибитор, который связывался бы с белком сильнее, чем соединение-эталон. Соответственно, в статье есть красочные иллюстрации, которые наглядно показывают вещество, разработанное нами, и вещество эталонное – референсное. В работе есть небольшие недочеты, но для годового исследования результаты довольно впечатляющие.
Почему ты стала заниматься в лаборатории изучением белка CIS?
Когда я пришла в лабораторию, мне было предложено несколько вариантов на выбор. Например, одна из тем была связана с разработкой новых антибиотиков. Тема с изучением белка CIS и иммуноонкологии в целом показалось мне более интересной, потому что мне всегда была близка тема разработки новых лекарств в области онкологии, тем более иммунная окнология – очень перспективная сфера на сегодняшний день.
На какой стадии проект сегодня? Чем сейчас ты занимаешься в лаборатории?
Этот проект перешел к студентке последнего курса бакалавриата из химико-фармацевтической академии, которая так же, как и я, закреплена за лабораторией структурной биоинформатики Университета ИТМО. Сегодня именно она развивает этот проект. Будет интересно посмотреть, что получится. У меня фокус переместился на искусственный интеллект и машинное обучение, поскольку эти области сегодня достаточно актуальны. Идея нынешнего проекта выросла на основе первого проекта, описанного в статье, – автоматический подбор с помощью машинного обучения подходящих к разным белкам молекул по принципу «ключ-замок», которые будут хорошо связываться с белком. Важно, чтобы молекулы были валидны с точки зрения химии: они не должны быть токсичными, и нужно, чтобы их можно было синтезировать. Глобальная идея состоит в том, чтобы обучить нейронную сеть уметь распознавать активный центр белка и на основе данных, на которых сеть обучена, подбирать возможные химические соединения к белку.
Где эта разработка может найти применение?
Это универсальная разработка для фармацевтических производителей, потому что очень много классов лекарств, не только из области онкологии, направлены на блокирование какой-либо белковой мишени. Часто именно неправильное функционирование белков становится причиной развития того или иного заболевания. Именно поэтому важно уметь подбирать ингибитор, который будет прочно и селективно связываться с заданным белком, чтобы достичь конечной цели – изменить функцию белка, предотвратив или остановив прогрессирование болезни. И эффект, который мы ожидаем получить от разработки, достаточно универсален.
Есть ли аналоги, на которые ты опираешься в работе?
Есть компания Insilico Medicine, у которой много филиалов по всему миру, в том числе в России. Компания занимается похожей задачей и тоже использует в работе машинное обучение, но сотрудники компании пока лишь генерируют различные молекулы, а мы хотим сосредоточиться именно на том, чтобы молекулы подбирались под активный центр белка конкретную мишень и ее активный центр. Это особенно важно, потому что для ингибиторов существует два значительных параметра – аффинность и селективность. Первая особенность – способность соединения прочно связываться с белком, вторая – способность не затрагивать другие мишени, помимо целевой. Высоких значений этих параметров можно достичь, подобрав молекулу, подходящую под активный центр конкретного белка. Чем подробнее активный центр будет изучен, тем больше шансов сконструировать молекулу, подходящую именно к этому белку. Это и есть одна из наших задач – научить нейронную сеть максимально точно распознавать активные центры.
Расскажи, чем бы ты хотела заняться после завершения проекта, после магистратуры?
Есть два пути – аспирантура, то есть работа в науке, и индустрия. Пока что я склоняюсь к тому, чтобы уйти в индустрию. Мне интересна разработка лекарств, после академии я отчетливо поняла, что для меня особый интерес представляет именно эта область. В Университет ИТМО я пришла, чтобы научиться программировать и применять этот навык в моей профессиональной области, поскольку это основополагающий навык в сферах био- и хемоинформатики. В академии сегодня нет такого направления, где студентов бы учили программированию в фармацевтической области.
Если говорить про биоинформатику в целом, то это достаточно популярное направление, и в силу того, что в академии ему не обучают, у многих студентов знания в этой области генерируются на уровне индивидуального интереса. Мне повезло, я познакомилась с этой областью, потому что ей активно занималась бывший начальник отдела научно-исследовательской работы академии Елена Федорова. Именно она, зная мой интерес, после своего ухода «передала» меня в руки Юрия Порозова.
Насколько отличается, на твой взгляд, обучение в классической академии и обучение в первом неклассическом вузе?
Отличия довольно сильно ощутимы. Конечно, важно учитывать, что бакалавриат и магистратура в принципе отличаются, но в Университете ИТМО студенту предоставлено больше свободы. К тому же все менее формально. Например, в академии все лекции проходят строго под запись, преподаватели диктуют, когда, как и что записывать, где что отмечать, в то время как в Университете ИТМО ты сам ставишь перед собой задачу научиться выделять и фиксировать важное.
У тебя уже есть идеи для будущих публикаций?
Мне кажется, на начальных этапах проще писать о своих исследованиях. Сейчас я занимаюсь новой для себя темой, поэтому, как только у меня появятся наработки по нынешней теме, я постараюсь сделать материал, потому что тема этой разработки также перспективна, о ней важно говорить, ведь пока что этим не так много занимаются у нас в стране.
