Опередить мир: ученые ТПУ и Авейру ищут способ изменить код клеток

ТОМСК, 14 дек – РИА Томск. Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из других вузов РФ и Португалии ищут способ, как заставить клетки изменить свой генетический код, чтобы более эффективно лечить онкологические и инфекционные заболевания. Подробнее – в материале РИА Томск.

Ранее сообщалось, что проект ТПУ выиграл мегагрант в размере 90 миллионов рублей на создание умных материалов – пьезо- и магнитоэлектрических (способных поляризоваться в магнитном поле) – для решения злободневных вызовов медицины: лечения онкологии, восстановления поврежденных тканей и борьбы с атеросклерозом.

Между Томском и Авейру

С начала 2021 года после получения мегагранта автор проекта, профессор Андрей Холкин живет на два города – в португальском Авейру, там он работает в университете, и в Томске, где ведутся основные исследования.

"Во время работы над проектом я приезжаю в Томск. Никаких барьеров из-за расстояния нет, за исключением того, что мне приходится часто делать ПЦР-тесты (в связи с перелетами). Когда я нахожусь в Португалии, иногда затрудняет коммуникацию разница во времени – семь часов: в Авейру утро, а в Томске вечер, но тем не менее мы находим возможность провести онлайн-совещания", – рассказывает он.

В проекте участвуют ученые еще из нескольких ведущих научных коллективов: из ТПУ, Сибирского государственного медицинского университета (СибГМУ), а также лаборатории Новосибирского института химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН).

Кроме того, чтобы обеспечить более высокий научный уровень результатов, авторов проекта будут консультировать и их коллеги – специалисты по биомедицинским материалам – из университета португальского города Авейру.

"В ТПУ собран уникальный коллектив из физиков, биологов (из Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий), материаловедов. Это просто уникальное сочетание компетенций, которые представлены именно здесь", – считает Холкин.

Он отметил, что в Томске все сконцентрировано в небольшом пространстве и не так далеко до Новосибирска. Это важно, учитывая, что в проекте также участвует новосибирский институт.

От рака и ковида

По словам Холкина, пьезоматериалы при деформации могут индуцировать электрический заряд. Раньше такие материалы использовались в качестве элементов для микроэлектроники. В данном же проекте ученые планируют применить это свойство для управляемого воздействия на клетки и ткани в живом организме.

"Пьезоматериал может запускать новые биохимические реакции. Например, сейчас у всех на слуху вирус. Используя пьезоматериалы, можно попытаться заставить клетки изменить свой генетический код, запуская определенные биохимические реакции, и таким образом быстрее обнаружить этот вирус, который прорвался в клетку ", – пояснил профессор университета Авейру.

Еще одна задача, стоящая перед учеными, – с помощью разработанных материалов для доставки различных лекарств и активных веществ, применяя внешнее магнитное поле, проложить самый короткий маршрут между конкретным медицинским препаратом и клеткой.

"Как вы знаете, многие лекарства разрушают, вредят печени и прочее. Проблема в том, чтобы их доставить в нужное время, нужном количестве и нужное место. Вся мировая медицина этим озабочена. Вместо того чтобы травить организм антибиотиками, можно дозу уменьшить в сотни раз", – добавил Холкин.

Это свойство может использоваться для адресной доставки, в том числе противораковых лекарств, добавляет его коллега директор Научно-исследовательского центра "Физическое материаловедение и композитные материалы" ТПУ Роман Сурменев:

"Известно, что рак – это одна из самых злободневных болезней, которая является номером один по причинам смертности, – поэтому это первое направление. Здесь мы работаем с биологами очень активно, и за этот год мы отработали способы получения объекта исследования. И в дальнейшем, на втором и третьем этапах, мы уже будем их апробировать на различных типах раковых клеток".

"С помощью наших нанороботов мы сможем адресно управлять доставкой противораковых препаратов и так далее. Тут безграничное поле для исследований", – добавил руководитель проекта.

Он уточнил, что результаты исследования могут быть в перспективе использованы и для лечения, в том числе коронавирусной инфекции.

"Доставка этих лекарств туда, где идет борьба организма, например, в легкие, это было бы, конечно, здорово! То есть не просто пить лекарство, а выпить его так и доставить его именно в нужное место, чтобы здоровые клетки этим лекарством не поражались, и не было бы никаких отрицательных эффектов. То есть в этом смысле и коронавирус можно таким же образом лечить", – говорит Холкин.

"Поймали хайп"

По данным ученых, разрабатываемые материалы относятся к числу востребованных сегодня – это SMART-технологии (говоря иначе, "умные" материалы), которые перспективны для широкого спектра биомедицинских применений, но весь их потенциал еще не исследован и не всегда понятны механизмы. На Западе аналогичные исследования этих технологий начались всего несколько лет назад, что дает группе авторов особое преимущество.

"Обычно как происходит: сначала исследования начинаются в США, продолжается в Европе и Японии и потом их подхватывает Россия. Поэтому мы здесь "поймали хайп", говоря современным молодежным языком. Мы так построили этот проект, что мы можем быть впереди во многих направлениях", – заметил Андрей Холкин.

Планы на 2022-й год

По словам Романа Сурменева, на сегодняшний день авторы проекта отработали разные материалы, сейчас они планируют сосредоточиться на одном или нескольких из них, и, оптимизируя его свойства, получить существенные результаты.

"Не на 5-10% улучшить свойства, которые и так сейчас используются, а на существенно больший процент, который как раз обеспечит уникальность наших разработок, сделает их необходимыми и востребованными. Медицина консервативна, здесь только разработки, которые обеспечивают какие-то прорывные результаты, более превосходящие известные нам, перспективны для внедрения", – отметил ученый.

Задача научного коллектива – доказать эффективность того или иного способа доставки материалов, и определить. на каких клетках и тканях этот метод более эффективен.

К концу исследования (к концу 2023 года) должна быть сформирована фундаментальная база для того, чтобы в дальнейшем применять методы на практике.

Томский политехнический университет был основан в 1896 году как Томский технологический институт практических инженеров Императора Николая II. Стал первым инженерным вузом в азиатской части страны. Сегодня ТПУ входит в топ-10 университетов России и топ-400 университетов мира. В 2021 году вуз отметил 125-летие.

В 2021 году ТПУ прошел отбор в программу "Приоритет 2030" и вошел в группу "Исследовательское лидерство". В программе развития вуза заложены два стратегических научных проекта – "Энергия будущего" и "Инженерия здоровья".