Как рождаются научные прорывы: взгляд лаборанта-исследователя

Кто такой лаборант-исследователь? Чем он занимается? Как проводятся эксперименты? Как создаются противоопухолевые вакцины? Об этом и не только рассказывает Елизавета Андреевна Просекина ‒ лаборант-исследователь научного отдела онкоиммунологии НМИЦ им. Н.Н. Петрова.

 – Кто такой лаборант-исследователь?

– Это синтез двух профессий, сочетание двух видов деятельности – практической и теоретической. Сейчас поясню. Исторически лаборант занимается поддержанием порядка, подготовкой посуды и реактивов для эксперимента, его реализацией, записью наблюдений и т.д. Позже добавилось приложение «исследователь», которое позволило расширить функционал. Теперь лаборант занимается не только рутиной, но ещё выполняет научную работу – ищет что-то новое, разрабатывает методы, подходы к изучению каких-либо явлений. Многозадачность – это то, что описывает мою работу.

 – В чем заключается ваша работа как лаборанта научного отдела онкоиммунологии?

 – В первую очередь, в ведении опухолевых клеточных культур, обеспечении им комфортных условий для существования, наблюдении за ними и подготовке к экспериментам. Во время эксперимента я заношу в протокол все действия и манипуляции с клетками. Бывают моменты, когда необходимо наблюдать за клетками сутки, тогда я остаюсь в НМИЦ на ночь. Также я, как лаборант научного отдела онкоиммунологии, произвожу один из главных компонентов противоопухолевых вакцин – лизат. Лизаты – это «коктейль» из разрушенных опухолевых клеток, который служит тренажером для иммунитета человека. В составе лизата – белки, «обломки» злокачественных клеток. Эти «обломки» не представляют реальной опасности для организма, но распознаются иммунной системой как враждебные, поэтому у человека вырабатывается иммунитет, способный побороть рак.

 – Расскажите о второй стороне своей работы – научной-исследовательской.

 – В рамках грантов мы работаем над несколькими исследовательскими проектами. Среди них – «Создание персонализированных клеточных систем на основе тумороидов для оптимизации лекарственного лечения агрессивных форм солидных опухолей» (Грант РФФИ №18-29-09014) и «Разработка лабораторных моделей для изучения противоопухолевого иммунного ответа in vitro на основе дендритных клеток больных со злокачественными новообразованиями» (Грант РНФ №20-75-00095).

Руководитель исследования Ирина Александровна Балдуева разрабатывает дизайн исследования, т.е. его очень подробный план и концепцию. С другими исполнителями гранта я участвую в обсуждении этого плана, предлагаю методы решения тех или иных задач. Вместе мы обозначаем наши технические и физические возможности – оборудование, реактивы, человеческие ресурсы. В итоге мы планируем эксперименты. Обычно научная работа в рамках одного проекта ведется минимум год.

 – Как выглядит рабочее место лаборанта-исследователя?

– У меня есть ламинарный шкаф и обычный рабочий стол. Ламинарный бокс стерилен и предназначен именно для постановки экспериментов, работы с биообразцами и реактивами. За рабочим столом я занимаюсь теоретической работой, анализирую данные, пишу научные статьи и составляю протоколы наблюдений – документ, который позволяет проследить все действия во время эксперимента.

 – Как происходит реализация научного эксперимента в области биологии или медицины?

– Эксперименты бывают разные по насыщенности, длительности и наполняемости. Какие-то эксперименты длятся сутки, какие-то годами, это зависит от того, что исследуют, какими методами и подходами. Сейчас опишу краткую схему научного исследования на примере. Предположим, группе ученых необходимо исследовать действие вещества X на мышей.

Первый этап – построение дизайна исследования, то есть последовательности событий, которые будут происходить на протяжении всей научной работы. В этом плане прописывается научная гипотеза, то есть предполагаемый результат научной работы, а также какие конкретно мыши нужны для эксперимента, что за вещество будет исследоваться, на что оно воздействует, какие эффекты этого вещества нужно изучить, какие методы исследования будут применяться, в какие моменты будут происходить контрольные замеры. Также на этом этапе ученые определяют все тонкости эксперимента – как, куда и в каких дозах будет вводиться вещество, каким критериям должны соответствовать мыши, на основе каких математических методов будет строиться статистика.

Второй этап – проведение самого исследования. Мышам вводят препарат и начинают наблюдение. Например, проводится поведенческий тест: в течение какого-то времени после введения препарата наблюдают за поведением мышей – как они умываются, как исследуют пространство, как принимают пищу, как ведут себя с сородичами и т.д. В ходе эксперимента также могут проводиться биохимические тесты, например, анализ крови. Вариантов много.

Еще на этапе планирования эксперимента устанавливаются контрольные точки – условно, пятого числа поведенческий тест, десятого числа производится забор крови и др.

Третий этап – статистическая обработка всех полученных данных. То есть сколько раз зафиксированы изменения в поведении мыши, как и при каких дозах меняется анализ крови и т.д.

И четвертый этап – подведение итогов и результатов. Ученые делают выводы о веществе Х: оказывает ли он губительное влияние или, наоборот, стимулирующее. Исследователи обобщают результаты и пишут научную статью, то есть заявляют о своем открытии/наблюдении научному сообществу.

– А в лаборатории онкоиммунологии проводятся эксперименты на мышах?

 – Нет. Здесь мы проводим эксперименты с клеточными культурами. Принцип точно такой же, как я описала в примере с мышами – выдвижение гипотезы и формулирование цели, планирование эксперимента, проведение, наблюдение, обработка и анализ полученных данных, проверка выдвинутой гипотезы.

 – Расскажите, как ставятся эксперименты на клетках.

 – Мы проводит исследования in vitro. То есть это исследования клеток не внутри системы организма, а вне ее. Чтобы это сделать, мы искусственно выращиваем культуры клеток – иммунных, опухолевых и так далее. Далее проводим с ними различные манипуляции. Например, мы можем узнать, как действует исследуемый препарат на жизнедеятельность опухолевых клеток. Для этого необходимо добавить в среду клеток этот препарат, выждать определенный промежуток времени, а затем оценить реакцию клеток с помощью приборов, таких как микроскоп, проточный цитометр и др. Помимо приборов, мы можем окрасить клетки специальными красками, которые отражают их функциональные характеристики, и определить «плохо» им или «хорошо», провести тесты на жизнеспособность, оценить потенциал к размножению и т.д.

Конечно же, такие эксперименты на клеточных культурах in vitro не учитывают абсолютно всех факторов, существующих в человеческом организме. Ведь организм – сложная многокомпонентная система, состоящая из отдельных популяций клеток, различных по своему строению, функциям. Таких популяций множество, и все они взаимодействуют между собой. Поэтому в условиях лаборатории сложно воссоздать подобную картину, приближенную к реальности, но мы к этому стремимся.

 – Как именно изучают клетки во время эксперимента?

 – Все зависит от того, что конкретно исследует экспериментатор и как он собирается решать поставленную цель. Эксперимент – это творческий процесс. Мы тратим много времени на его разработку, применяем различные методы исследования. Именно с помощью различных методов исследования можно изучать клетки с разных сторон, а именно структуру, молекулярный состав, функциональное состояние и другие методы. Самый распространенный и исторически древний метод – микроскопический метод, который позволяет изучить структуру и функциональное состояние клетки. Помимо этого метода, существуют еще иммуногисто-/цитохимический методы – это выявление маркёров, которые клетки «представляет» на своей клеточной мембране. А есть методы пролиферации – то есть определение потенциала клетки к делению. Методы центрифугирования, с помощью которых возможно получить фракцию клеток. Цитофлуориметрия – это тоже определение поверхностных маркёров, белков с помощью флуоресценции. И таких методов множество, как и их модификаций. Лаборант-исследователь должен уметь выполнять, адаптировать под конкретные задачи и описывать все вышеперечисленные методы.

– Часто ли у ученых бывают неудачные эксперименты, то есть когда научная гипотеза не подтверждается?

– Я не могу сказать часто или нет, но это обычное явление. Отрицательный результат – это тоже результат. Об этом тоже нужно говорить, это тоже нужно представлять в научном сообществе. При планировании любого научного исследования ученые изучают опыт коллег, их эксперименты, читают литературу, систематизируют все известные данные и разрабатывают своё собственное исследование. Если один исследователь получил отрицательный результат и не поделился им, то в дальнейшем другие исследователи при проведении своего схожего исследования могут воспроизвести этот же самый отрицательный результат. В этом нет ничего страшного, но будет потрачено ценное время, которое можно было бы использовать для другого подхода. Поэтому умение говорить о своих результатах, даже отрицательных, помогает грамотно спланировать работу и избежать потери времени и некорректных результатов.

 – Как вы пришли к решению стать биологом и прийти работать лаборантом-исследователем в НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова?

– Я выросла в научной среде. Моя мама – кандидат биологических наук, учёный, специализирующийся в области физиологии пищеварения, а отец – кандидат медицинских наук, заведующий отделением оториноларингологии Томской городской клинической больницы.

Когда я была маленькая, родители много работали, поэтому зачастую кто-то из них брал меня с собой на работу. Все мы знаем, что эмоции и опыт, полученные в детстве ярко остаются в памяти на всю жизнь.

Мама брала меня с собой в лабораторию на эксперименты, водила часто в зоопарки, показывала химические реакции. Это, безусловно, произвело на меня огромное впечатление. И всё это привело к тому, что в начальной школе я начала увлекаться окружающим миром. Затем, когда началась биология, я стала читать дополнительную литературу помимо школьных учебников, участвовала в олимпиадах и конкурсах. И это увлечение переросло в серьезную заинтересованность в работе в этой области. В восьмом классе я перестала заниматься по школьной программе и начала читать специализированную университетскую литературу. При этом я никогда не хотела стать врачом. Я поступила в Томский государственный университет на биологический факультет, как и моя мама в свое время. Я изначально была нацелена на профессию биолога, я поступала именно по призванию. На втором курсе университета я поняла, что из всех дисциплин лучше всего мне дается цитология, и когда у нас было перераспределение студентов по лабораториям, я решила, что буду выполнять свою выпускную работу в лаборатории молекулярной онкологии и иммунологии Томского научно-исследовательского института онкологии (ТНИМЦ). Для меня важно визуальное восприятие информации. Когда я пришла в лабораторию, мне показали клетки под микроскопом, как они живут, делятся, едят – это был восторг! Позже я поступила в магистратуру по направлению «иммунология» в Санкт-Петербургский государственный университет, начала искать работу. В научном отделе онкоиммунологии я выполнила свою выпускную магистерскую работу, затем поступила в аспирантуру по направлению «Клиническая медицина» (Научная специальность: Онкология (биологические науки).

– В чем особенность работы лаборанта-исследователя НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова?

– Наш отдел онкоиммунологии – это синтез людей с разными профессиями и с разным мышлением. Здесь работают медики, биотехнологи, биологи, математики. Дисциплинарное разнообразие позволяет нам взглянуть на научную проблему, гипотезу или задачу с разных сторон. Например, биологи чаще всего подходят к задаче с точки зрения фундаментальной науки, а врачи, наоборот, с точки зрения практики, т.е. помощи пациенту. В процессе совместной работы мы анализируем задачи, приходим к общим решениям, продумываем концепцию исследования и выстраиваем план действий. На пике междисциплинарной дискуссии и строится истинно качественное научное исследование. В НМИЦ я чувствую, что биолог – важный человек, здесь считаются с моим мнением как специалиста. Это вдохновляет работать и вести научную работу.

Беседовала Иоанна Чернова