«Мы переходим к генной терапии — можно будет один раз принять лекарство и никогда уже не заболеть диабетом»
Колонка биотехнолога о том, как делают лекарства.
Материал подготовлен при поддержке олимпиады «Я — профессионал»
Всероссийская олимпиада «Я — профессионал» позволяет студентам реализовать свои таланты и получить льготы при поступлении на следующую ступень обучения — магистратуру, аспирантуру или ординатуру. Дипломанты олимпиады также получают возможность пройти стажировку в крупной компании.
Зухра Хасаншина стала победителем по направлению «Биотехнологии» и оказалась на стажировке в одной из ведущих фармацевтических компаний России.
Биотехнология использует возможности живых организмов и продуктов их жизнедеятельности для нужд сельского хозяйства, пищевой промышленности, нефтедобычи, фармакологии. С помощью биотехнологических методов синтезируют наиболее сложные препараты, которые нельзя получить обычным химическим путём. Например, инсулин или антитела, которые используются для лечения опухолевых заболеваний.
Современная тенденция такова, что в скором времени учёные фактически откажутся от химических способов — биотехнологии значительно эффективнее. Поэтому я и выбрала магистерскую специальность «Биотехнология». Помню, как ещё в начальных классах писала сочинения о том, что буду придумывать новые способы лечить людей.
Два кейса — две медали
На бакалавриате в Вятском государственном университете нам преподавали генную инженерию, клеточную биологию, несколько видов химии. А магистратура была ориентирована на академическое развитие — мы занимались наукой.
Это и помогло удачно выступить на олимпиаде. Я дважды принимала в ней участие. В прошлом году достался кейс по оптимизации производства биоэтанола, нужно было предложить своё решение. Биоэтанол — это этиловый спирт, который получают с помощью дрожжей. Его можно использовать в качестве топлива, которое гораздо дешевле бензина. Тогда я стала призёром — подобрала микроорганизмы, которые сейчас не используются, и модифицировала технологию очистки.
А в этом году решила проверить, насколько улучшила свои знания, и победила. Кейс можно было выбрать самостоятельно. Я искала способ получения наночастиц для доставки фотоэлементов и лечения опухолевых заболеваний.
Думаю, все знают, что в растениях протекает процесс фотосинтеза. Его осуществляют определённые белки. Они поглощают кванты света, а затем излучают свет обратно. Есть исследования, которые подтверждают, что можно доставить этот элемент фотосистемы к опухоли. Она будет излучать кванты света, и размер светочувствительная опухоли будет уменьшаться.
Задача состояла в том, чтобы придумать такую систему, которая будет целенаправленно доставлять элемент к опухоли. Я предложила использовать различные наночастицы.
Как делают лекарства
Всех победителей олимпиады пригласили на экскурсию в компанию «Герофарм». Чтобы попасть туда на стажировку, пришлось выдержать ещё один кейс-чемпионат. В итоге меня взяли на двухмесячную оплачиваемую стажировку в отделе биотехнологий. Получала 30 тысяч рублей в месяц.
Он состоит из двух лабораторий — ферментации и очистки. Первый месяц я работала в лаборатории ферментации и культивировала живые системы. Это объекты, с помощью которых мы получаем лекарства.
Производство лекарств начинается в лаборатории генной инженерии. Специалисты готовят генетические конструкции, подбирают лучшие штаммы микроорганизмов, которые впоследствии синтезируют белок, и передают их в лабораторию ферментации.Там определяют, какой именно белок нужно вырабатывать и какие питательные элементы стоит добавлять в культуральную жидкость — среду, в которой выращивают микроорганизмы.
Затем культуральная жидкость поступает в лабораторию очистки, где происходит выделение и очистка белка до 98-99%. Получается активная фармацевтическая субстанция. Её передают в отдел готовых лекарственных форм, где добавляют вспомогательные элементы и готовят нужную форму, например, раствор или порошок. Потом уже весь процесс переносят на производство, где он достигает промышленных масштабов.
Я занималась ферментацией продуцентов — организмов, которые способны производить органические вещества из неорганических. А на второй месяц перешла на работу в лабораторию очистки, где ставила кинетику рефолдинга белка, то есть сворачивания правильного белка.
Сейчас длится эра терапевтических белков: инсулиновых, моноклональных антител. Но мне кажется, что в ближайшие 10-20 лет это направление значительно потеряет в популярности. Академические и производственные разработки ведут к тому, что мы перейдём к генной и клеточной терапии. Например, можно будет один раз принять лекарство и никогда уже не заболеть диабетом.
Генная терапия — это принципиально новый подход в медицине, основанный на доставке в клетку молекулы ДНК, запускающей синтез терапевтического белка. Она доказала свою эффективность при борьбе с наследственными заболеваниями, ВИЧ, раком.
Например, используя инструменты генной терапии, можно доставить в альфа-клетки поджелудочной железы или клетки печени ген, ответственный за синтез проинсулина. В результате в организме будет самостоятельно вырабатываться базальный инсулин — ежедневные инъекции больше не понадобятся. Также пациенты, страдающие сахарным диабетом, будут обеспечены С-пептидом, который обладает противовоспалительным и иммуномодулирующим действием.
Более того, для восстановления функции поджелудочной железы часть альфа-клеток можно «перепрофилировать» в бета-клетки с помощью специализированных транскрипционных факторов. В случае успеха пациенты смогут вообще отказаться от инъекций инсулина, так как их организм вернётся к нормальному глюкозозависимому уровню инсулина.
Несмотря на огромный потенциал, массовое применение генной терапии станет возможным только после укрепления доказательной базы безопасности при использовании на людях, совершенствования процесса производства и преодоления регуляторных барьеров.
Приятно видеть, что участники олимпиады – целеустремленные и очень сознательные молодые люди. Интерес к своему делу позволяет ребятам достигать больших успехов в научной работе и на практике. История Зухры как раз иллюстрирует эту увлеченность своей специальностью. Биотехнологии применимы в самых разных областях – от сельского хозяйства до генной инженерии, поэтому начинающие специалисты могут выбрать себе сферу по душе. Фармацевтика и медицина – перспективные направления, где с помощью биотехнологических методов предстоит сделать ещё много открытий. Сегодняшние разработки завтра смогут помочь миллионам людей. И вклад в это вносят молодые профессионалы, «горящие» своим делом.
Все направления олимпиады разделены на несколько тематических блоков и включают как узкоспециализированные, так и междисциплинарные отрасли. В третьем сезоне количество направлений вырастет, поэтому у участников будет больше сфер, в которых можно проявить себя и оценить свой профессиональный уровень. Как правило, выполнение олимпиадных заданий помогает студентам лучше понять свои сильные и слабые стороны и разобраться с карьерными планами.
На выбор профессиональной траектории влияют и наши стажировки. Но круг запроса у молодежи очень разный: кто-то ждёт именно оплачиваемые позиции, кто-то откликается на непрофильные должности, а кто-то сразу выбирает свою специальность и даже устраивается на работу в ту же компанию. Это, конечно, самый эффективный подход.
Новый сезон олимпиады «Я — профессионал» стартует 2 октября.
К олимпиаде можно подготовиться с помощью вебинаров, при составлении которых учитывают опыт прошлых участников. Для каждого направления в личном кабинете будут доступны демонстрационные задания.
Партнёрами проекта выступают более 300 компаний, в том числе «Сбербанк», ВТБ, «Росатом», «Яндекс» и Трубная металлургическая компания. За новостями можно следить на официальном портале проекта.