— Часто наука в жизни будущих ученых появляется еще с детства. У Вас было так же?

— Да, я росла в семье, где у всех было высшее образование, мой дедушка ―  Сергей Васильевич Дмитриев ― был профессором, доктором технических наук и инженером по авиастроению и двигателям внутреннего сгорания. Всю жизнь я росла и наблюдала, как он преподавал, писал статьи, выпускал патенты, ездил на конференции и испытания в разные страны, работал с самолетами, которые строили в опытно-конструкторских бюро А.Н.Туполева и О.К. Антонова, он был очень активным.

Всё это казалось мне настолько интересным, что я захотела пойти по его стопам и стать ученым. Были предметы, которые я не очень сильно любила, например математику, но естественные науки привлекали. Стала смотреть и на другие направления, постоянно пробовала что-то еще: ходила в музыкальную и художественную школы, учила иностранные языки. В семье меня никогда не ограничивали, наоборот ― всячески поддерживали и не заставляли что-то делать через силу, если я теряла интерес. Единственный принцип, которого придерживались родители: если что-то надоело, надо подыскать замену, а не сидеть без дела. И вот так я постепенно пришла к химии.

Эта наука дает огромный простор для творчества: можно и придумывать, и работать руками. И тебя каждый раз ждет что-то новое: даже если захочешь повторить какой-то удачный синтез из уже опубликованной статьи, но разойдешься с экспериментом даже в мельчайших деталях ― всё, исход реакции уже будет другим. Неожиданности случаются очень часто, но мне это нравится. Более того, считаю, что даже негативный результат ― это результат. Для меня это повод расслабиться, начать наслаждаться процессом и придумать, как подойти к проблеме с другой стороны.

— Насколько знаю, сначала Вы окончили университет в Петербурге, но потом учились и в нескольких вузах за рубежом ― во Франции и Италии. Как это получилось?

— После школы мне было важно получить профильное образование в области химии и при этом учиться на бюджете со стипендией, поэтому я поступила в бакалавриат «Химическая технология лекарственных препаратов» Санкт-Петербургского государственного химико-фармацевтического университета (СПХФУ). Но после выпуска поняла, что мне не хватает глубоких знаний по синтезу и характеризации новых материалов, и подала документы в зарубежную магистратуру по этому направлению.

Тогда не удалось получить полную стипендию, поэтому я пошла работать и на год устроилась на позицию технолога в крупную российскую биотехнологическую компанию BIOCAD ― там я занималась документацией, тесно работала с инженерами отдела масштабирования и производства активных фармацевтических субстанций. Это была первая серьезная работа по профессии и замечательная практика, но не хватало работы над R&D-исследованиями в лаборатории. Поэтому параллельно я продолжила подаваться в зарубежные вузы ― коллеги из BIOCAD всячески меня с этим поддерживали, помогали с переводом документов. В итоге удалось поступить по программе двойного диплома с полной стипендией в магистратуру по физической химии в Университет Париж-Сакле во Франции, а в Университете Генуи в Италии я изучала материаловедение.

― Как было устроено обучение? И что в принципе Вам дал этот опыт?

― Обычно, когда рассказываю про обучение за рубежом, люди сразу представляют, как я гуляю у Эйфелевой башни и прекрасно провожу время в других красивых местах. На самом деле всё было по-другому. Из-за проблем с документами я пропустила месяц учебы. Когда приехала, через две недели начались межсеместровые экзамены. Стресса добавляло еще то, что это был мой первый опыт обучения на английском языке в неанглоязычной стране. Чтобы наверстать упущенное, я целыми днями не выходила из общежития и библиотеки, где мы вместе проводили время с одногруппниками над книгами и конспектами. Так провела пять месяцев, а со второго семестра параллельно началась учеба в Университете Генуи.

Потом я окончила докторантуру Университета Бари Альдо Моро, где получила степень PhD по химическим и молекулярным наукам. Докторантура была частью престижного проекта Мари-Склодовской Кюри (MSCA ITN Break Biofilms), я слышала, что на одно место претендовало около ста кандидатов. Во время работы в рамках этого проекта я разрабатывала наногибриды с антимикробными свойствами, активно изучала новые методы синтеза и характеризации материалов. Также во время докторантуры несколько месяцев работала в научно-исследовательской ассоциации мясной промышленности (ASINCAR) и институте молочной продукции (IPLA-CSIC) в испанском княжестве Астурия. Там я узнала, как проводят антимикробные тесты на образцах настоящего мяса и сыра, и сама принимала участие в экспериментах. Этот специфический аромат в лабораториях теперь не забыть никогда!

В целом опыт обучения за рубежом был очень напряженным и интенсивным. Но он стоил того. Самое главное ― там я определилась с исследованием, которым хочу заниматься. В этом помогли лекции профессора Сандрин Лакомб про применение гибридных металлических наночастиц для усиления лучевой терапии рака. Эта тема меня очень вдохновила и вдохновляет до сих пор. Мне нравится сам концепт, я верю, что мы можем сделать лучевую терапию более эффективной и безопасной для пациентов.

— А в чем суть этой идеи и чем конкретно занимаетесь Вы? Расскажите, пожалуйста, подробнее.

— Один из основных и наиболее распространенных и доступных во всем мире видов лучевой терапии ― рентгеновское излучение. Но у этого метода есть ряд недостатков. Поврежденные при облучении ДНК раковых клеток могут восстанавливаться и приобретать устойчивость к этому виду лечения. К тому же рентгенотерапия доступна далеко не везде ― как правило, только в больших городах. И наконец, самое главное: рентгеновское излучение, проходя через ткани организма, взаимодействует не только с опухолью, но и со здоровыми клетками. Поэтому даже при современных методах фокусировки сложно полностью избежать облучения окружающих тканей, особенно если опухоль расположена глубоко в теле.

Глобальная идея — создать систему для мультимодальной терапии рака, основанную на гибридных наночастицах, которые не только смогут целенаправленно проникать и накапливаться в опухоли локально, но и активироваться под источником внешнего воздействия (рентгеновские лучи, ультразвук, свет).

Это бы сделало лечение более эффективным, доступным и безопасным.

В основе нашей разработки — гибридная золотая наночастица с биополимерной оболочкой. Почему именно такое сочетание? Благодаря своим физическим свойствам наночастицы золота и других металлов с высоким атомным номером поглощают больше энергии излучения и усиливают повреждение ДНК клеток опухоли. Особенно это актуально для человеческого тела, так как плотность здоровых и раковых клеток одинакова. Если направить наночастицы конкретно в опухоль, они «притянут» больше энергии, и так мы сможем целенаправленно воздействовать именно на рак. Кроме того, облученные наночастицы вызывают множественные повреждения ДНК раковых клеток. После такого опухоли значительно сложнее восстановиться и выработать резистентность, то есть устойчивость к терапии.

Биополимерная оболочка позволяет сделать наночастицы более стабильными и индивидуальными под пациента. Последнее возможно за счет таргетных лигандов. Вообще, лиганды ― это ионы или молекулы, которые способны избирательно связываться с определенными атомами, молекулами или клеточными структурами. Благодаря этому их можно использовать как своеобразные «адресные метки» для доставки веществ в нужное место организма. Поверхность наночастиц можно «декорировать» такими таргетными лигандами, наделяя их способностью распознавать определенные типы клеток.

Например, многие клетки активно потребляют фолаты — группу водорастворимых соединений, включающую витамин B9, он необходим для синтеза ДНК и быстрого деления. Чтобы удовлетворить потребность в фолатах, опухоль увеличивает количество участков связывания фолиевой кислоты на своей поверхности. Если покрыть наночастицы лигандами с фолиевой кислотой, такие частицы будут эффективнее взаимодействовать с опухолевыми клетками, проникать в них и локально накапливаться. Таким образом таргетные лиганды помогают направленно доставлять наночастицы к опухоли и обеспечивать их накопление преимущественно в раковой ткани, снижая воздействие на здоровые ткани.

Следующий уровень — добавить в биополимерную оболочку фотосенсибилизаторы, которые уже применяются в фотодинамической терапии. Это активирующие агенты, которые под влиянием света определенной длины волны и запускают процессы, повреждающие и уничтожающие опухолевые клетки. При декорировании наночастиц фотосенсибилизаторами мы можем «научить» их реагировать также на рентгеновские лучи, ультразвук или другие внешние стимулы.

Например, мы уже показали, что встроенный в структуру гибридной наночастицы фотосенсибилизатор можно активировать с помощью рентгеновского излучения без света, что в итоге позволяет усилить локальное производство цитотоксичного синглетного кислорода не только на поверхности, но и в глубине тела за счет проникновения рентгеновских лучей. Разработку протестировали на клетках глиобластомы (агрессивного рака мозга), устойчивых к рентгеновскому излучению. В присутствии наночастиц усилился цитотоксический эффект, обеспечивающий повышение эффективности элиминации (устранения) клеток в 2,5 раза при той же относительно низкой дозе облучения (6 Грей). Объединив фотодинамическую и лучевую терапии с использованием наночастиц в так называемую рентген-индуцированную фотодинамическую терапию (XPDT), мы получим три механизма уничтожения рака в одном лечении — производство синглетного кислорода за счет фотосенсибилизатора, а также производство активных форм кислорода и прямое повреждение ДНК опухолевых клеток в качестве основных механизмов радиосенситизации. Это позволит провести вместо 10 сеансов терапии, например, пять и использовать меньшую мощность при воздействии, что снизит нагрузку на организм человека.

— Недавно вы приезжали в Петербург по программе научного сотрудничества ИТМО и провели семинары для студентов, а также совместные исследования с коллегами. Почему вы решили сотрудничать с ИТМО и чему была посвящена ваша работа?

— Я уехала из России более десяти лет назад, мне хотелось узнать, как всё поменялось за это время, а также получить опыт сотрудничества с российскими университетами. Поэтому искала в интернете, какие научные группы в стране ― в основном в Москве и Петербурге ― занимаются аналогичными исследованиями по наночастицам для альтернативной терапии рака, основанной на внешней активации. Я узнала про команду профессора международного научно-образовательного центра физики наноструктур ИТМО, руководителя международной лаборатории «Гибридные наноструктуры для биомедицины» Анны Олеговны Орловой. Мы пообщались, поняли, что наши интересы сходятся, и она предложила приехать по программе научного сотрудничества ИТМО.
 

Кроме того, в ИТМО мне удалось найти нужную технологию и специалистов для своего личного мини-проекта. Я создаю гибрид металлической наночастицы, финальная версия которой покрыта искусственной белковой короной. В природе есть естественные белковые короны ― они образуются сами по себе, когда наночастица попадает в кровь человека. Такая спонтанная корона может полностью изменить свойства наночастицы, при том чаще всего в неконтролируемом и непредсказуемом ключе «деактивировав» ее. Но по аналогии с естественной белковой короной можно создать и искусственную и через нее придать наночастице конкретные, нужные в каждом частном случае полезные функциональные свойства, которые позволят сохранить ее терапевтический потенциал. Именно этим я и занимаюсь.

Но моему исследованию не хватало прямых доказательств, что молекулы белка действительно зафиксировались на поверхности наночастицы, повысили ее стабильность в клеточных средах и способны доставить нанообъект до опухоли. Оказалось, что в команде Анны Орловой есть спектрометр кругового дихроизма, на котором можно провести эксперименты. И более того, в ИТМО есть студенты, которые специализируются на работе с этим оборудованием. Мы организовали коллаборацию и уже получили некоторые интересные результаты.

— Каким вы видите свое дальнейшее сотрудничество с ИТМО?

— Мне очень хочется преподавать, передавать студентам свой зарубежный опыт и, возможно, учиться чему-то самой. Поэтому если все сложится удачно, я рассматриваю возможность вернуться в Россию ― например, в качестве постдока.

— Иногда со стороны кажется, что работа в науке ― это череда увлекательных экспериментов и постоянных открытий. Но в реальности это кропотливый труд, часто, к сожалению, еще и сотни провалившихся экспериментов и неподтвердившихся гипотез. Как Вы сами с этим справляетесь, мотивируете себя работать дальше? И что бы посоветовали молодым исследователям, которые только начинают карьеру?

— Я считаю, что крупные вау-исследования уже сделаны и сейчас довольно сложно открыть новую планету или создать инновационную молекулу. С этим непросто мириться, особенно если вы мечтаете о Нобелевской премии или всемирном признании. Поэтому да, часто наблюдаю, как после докторантуры многие талантливые ученые уходят из науки. Еще трудно справляться, если не получается достигнуть запланированных по гранту результатов из-за того, что людям просто не хватило времени или они поставили слишком амбициозную цель.

Лично я работаю каждый день под девизом «Ожидаем худшего, но надеемся на лучшее». Стараюсь подходить к задачам максимально последовательно: планируя эксперименты, собираю из научных статей максимум информации о том, какой синтез сработал, чтобы его повторить или улучшить. Если что-то не получается, повторяю, пока не сработает.

Мне кажется, тут еще очень важно, какой у вас характер ― можете ли вы прийти на следующее утро в лабораторию в хорошем настроении, чтобы пробовать снова и снова. За годы работы я научилась понимать, что может подвести в синтезе и как это обойти, выработалась своего рода научная интуиция.

Важно переключаться на другие приятные вещи вне лаборатории, которые приносят радость и смещают фокус. Я очень социальный человек, заряжаю свои батарейки с друзьями и семьей, мы часто пробуем вместе что-то новое: активности, в том числе спортивные, новую еду, посещаем новые места. Брать паузу, когда она необходима, совершенно нормально и естественно для ученых любого уровня.

Я бы посоветовала трезво подходить к выбору своего профессионального пути. На определенном этапе молодой ученый уже сам разрабатывает план работы и предлагает проекты, для этого нужен блеск в глазах и вера в концепцию. Нужно понимать, что работа в лаборатории в том числе предполагает дни, когда инструменты ломаются, посуда не отмывается, а синтез не приводит к ожидаемому результату. Важно окружить себя людьми, которые поймут, поддержат, дадут совет. Рано или поздно все получается и все неудачи непременно ведут к успеху, даже если путь отличается от изначально запланированного. Если есть чувство, что это твоя работа, твое призвание, то каждый день в лаборатории начинается с улыбки и исследовательского интереса.