Стать ученым вопреки

Когда я учился в старшей школе в Египте, у меня было много безумных идей о том, кем я стану. Я всегда любил биологию, для меня это был самый легкий предмет. И уже в школе думал о самых разных, иногда довольно нестандартных проектах. Например, я хотел заняться эктогенезом и создать искусственную утробу. Суть в том, что если женщина хочет родить ребенка, но у нее не получается, она может арендовать искусственную матку и произвести на свет такого же здорового ребенка, как если бы его вынашивали естественным путем.

Зацепившись за эту идею, я стал думать, какое образование нужно получить, чтобы достичь цели. Помимо этого, уже тогда меня интересовали темы, связанные с ДНК, РНК, протеинами и многим другим. Поэтому в 2012 году я поступил на биотехнологии. Семья мой выбор не одобрила ― мне говорили, что если я выберу это направление, то не смогу найти работу, и если мне нужна хорошо оплачиваемая должность, лучше стать инженером или IT-специалистом. Но я остался на своем и начал заниматься биотехнологиями.

Постепенно я понял, что на бакалавриате мое обучение не закончится. Все мои друзья планировали остановиться на степени бакалавра, но я намеревался получить степень магистра, защитить PhD, чтобы работать постдоком и стать молодым профессором. Чтобы достичь цели, после бакалавриата я решил поучиться в зарубежной магистратуре и выбрал для этого Россию ― она нравится мне больше, чем западные страны. Здесь всегда есть возможности для тех, кто хочет работать и заниматься исследованиями. Изначально я ничего не знал про ИТМО, но слышал, что смогу получить здесь хорошее образование, тем более на английском языке. Поэтому я поступил в химико-биологический кластер ИТМО на направление «Молекулярная биология и биотехнология». Мой диплом был связан с разработкой ДНК-конструкций для обнаружения РНК и молекулярных вычислений. После магистратуры я понял, что хочу остаться в SCAMT и получить PhD. Этим я сейчас и занимаюсь.

Найти и победить все болезни

В лаборатории мы занимаемся разными исследованиями, но все они находятся в одной научной области. Она посвящена созданию ДНК-нанороботов и ДНК-машин.

Первый наш проект — это разработка высокочувствительного ДНК-робота, который может обнаруживать разные вирусы, в частности SARS-CoV-2, который вызывает  COVID-19. С помощью четырех «рук» наноробот достигает клетки, определяет, есть ли в ней маркер вируса, разворачивает «руками» нуклеиновую кислоту вирусной РНК, прикрепляется и расщепляет ее. Если ДНК-робот вступил в реакцию с вирусом, с помощью спектрометра можно увидеть результат — холодное световое излучение. В перспективе нашего ДНК-робота можно будет использовать в качестве экспресс-теста в домашних условиях. Такая система точнее, быстрее, дешевле и проще в использовании, чем ПЦР-тесты.

Таких ДНК-роботов можно применять и в нашем втором проекте, который направлен на поиск методов лечения рака. Предполагается, что нанороботы будут находить раковые клетки и уничтожать конкретно их, не трогая здоровые клетки. Для этого мы разработали концепцию бинарного антисмыслового олигонуклеотида. В нем одна цепочка олигонуклеотида (короткого фрагмента ДНК) находит онкомаркер, а вторая — молекулу в раковых клетках, которую нужно убить. Наша технология лечения рака должна помочь создать отечественные противоопухолевые препараты. Это позволит уменьшить расходы, которые тратит страна на закупку лекарств, и даже создавать свои товары на экспорт.

Сейчас мы совместно с Альметьевским государственным нефтяным институтом разрабатываем тест-набор для определения вирусов в виде ДНК-чипа. А к следующему году мы планируем выпустить минимально жизнеспособный продукт (MVP). Также мы работаем над тем, чтобы объединить четыре «руки» ДНК-робота в одну систему и провести эксперименты с ним in vitro на клеточных культурах. К 2025 годам мы хотим выйти с нанороботом на доклинические исследования и испытания на животных.

Помимо этого, мы готовим цифровой инструмент, который может с помощью ДНК-роботов определять количество молекул РНК в конкретной пробирке. По нашей задумке, это будет более дешевая и простая разработка, чем ПЦР. Она нужна, чтобы настраивать ДНК-робота для борьбы с раковыми клетками в каждом отдельном случае.

Как устроена лаборатория

В прошлом году проект нашей команды был поддержан Программой развития ИТМО 2030. В итоге у нас появилось финансирование, а SCAMT выделил нам свободное помещение в корпусе на Ломоносова. Здесь мы и начали развивать новую лабораторию «Передовые технологии на основе нуклеиновых кислот в генной терапии рака».

За год команда лаборатории выросла с четырех до 23 человек, мы купили нужное оборудование для исследований. Например, у нас есть спектрофотометр NanoDrop, системы гель-документирования и гель-электрофорез. Все эти устройства помогают нам анализировать нуклеиновые кислоты и то, как работают наши ДНК-машины.

Читайте также:

В ИТМО разработали ДНК-робота для обнаружения вирусов

Не навреди: ученые ИТМО первыми в мире предложили бинарный антисмысловой агент для терапии рака

PI c командой: в ИТМО запускают конкурс для научных групп, которые хотят развивать собственную лабораторию

Каково быть PI в 28 лет

Я начал руководить маленькой группой первокурсников SCAMT, когда еще учился на втором курсе магистратуры. Так и начала зарождаться наша классная команда лаборатории. Кстати, коллектив международный. Сначала к исследованиям присоединились Христина Патра, Валерия Дрозд и Ахмед-Яссин Мустафа. Сейчас я руковожу командой из 23 человек.

Быть PI в таком возрасте очень непросто, но интересно. Иногда, конечно, приходится чем-то жертвовать. Например, личной жизнью. Я могу прийти в лабораторию к десяти часам утра, а уйти в десять или одиннадцать вечера. А иногда приходится работать и целую ночь.

Еще надо учитывать, что я как PI должен всегда продумывать, как развивать свою команду и каждого ее участника. У меня в коллективе 23 человека, и каждого я должен провести из начальной точки, когда он только поступил в университет, в конечную ― когда у него уже есть собственное законченное исследование. Поэтому мне нужно консультировать ребят по многим вопросам: как ставить научные задачи и проводить эксперименты, обрабатывать полученные результаты, писать статьи и, наконец, где искать финансирование на исследования. Это сложно, но я благодарен, что у меня в команде такие сильные и классные ребята, вместе мы справляемся с любой работой.

Какие возможности для развития PI есть в ИТМО

Мне нравятся в ИТМО многие вещи. Я могу получить гранты и поддержку для своих исследований. Например, мой научный руководитель, профессор SCAMT Дмитрий Колпащиков часто помогает мне с проектами и PhD. Здесь я нашел команду единомышленников, а еще хорошую информационную поддержку ― в лице ITMO.NEWS и пресс-службы университета. Они помогают мне развивать исследования и рассказывать о них миру. Также мне нравится, что в SCAMT справедливое руководство. Оно поможет и поддержит, чем бы я ни захотел занятся.

Добавим, что в университете проходит конкурс «PI с командой». Он предназначен для сильных научных групп, которые ведут прорывные исследования. Победители конкурса получат грант до 30 млн рублей на развитие собственной лаборатории в ИТМО. Узнать подробности и подать заявку можно на сайте.