01
А
Астрономия
02
Б
Биология
03
Г
Гуманитарные науки
04
М
Математика и CS
05
Мд
Медицина
06
Нз
Науки о Земле
07
С
Сельское хозяйство
08
Т
Технические науки
09
Ф
Физика
10
Х
Химия и науки о материалах
Медицина
16 мая
Филипп Хайтович: «К счастью, аутистам лоботомию не делают»

Что исследует один из лекторов фестиваля Pint of Science

Филипп Хайтович
Polytechnic Museum/Flickr

В России проходит первый научно-популярный фестиваль Pint of Science. Наука пришла в бары, где за кружкой пива ведущие ученые рассказывают о своих достижениях и о науке в целом. Indicator.Ru встретился с одним из лекторов фестиваля, профессором Сколтеха Филиппом Хайтовичем, и поговорил с ним о пиве, мозге, макаках и шизофрении.

— Поскольку мы говорим о Pint of Science, первый вопрос: пиво-то любите?

— (смеется) Нет, не люблю. И поэтому пью что-нибудь другое.

— Как вы готовили лекцию для такой, прямо скажем, нестандартной обстановки?

— Это всегда сложно — сделать лекцию, которая, с одной стороны, имела бы хорошее научное содержание, а с другой, была бы не полностью скучной и понятной, тем более люди с пивом приходят послушать не чисто научный доклад. Кстати, и чисто научную лекцию непросто сделать доходчивой, а чтобы она была еще и интересной — это уж совсем высокий уровень.

— Когда мы с вами встречались в прошлый раз, два года назад, на стене в кабинете висел список проектов, весьма обширный. Насколько все изменилось за это время?

— Вообще не изменилось, два года для нас не срок. Наш проект в среднем длится дольше.

40d328e87257312d5975e49a48e8f5b85d5f1ab4
Филипп Хайтович два года назад
Пресс-служба Сколковского института науки и технологий

— Тогда давайте подробнее. Один из ваших проектов был посвящен аутизму. Каких результатов вы смогли достичь в этой области?

— С изучением мозга пациентов с аутизмом результатов меньше, чем хотелось бы. Не так просто получать образцы мозга таких пациентов, даже плазму крови непросто получать. Мы сейчас работаем с большим количеством образцов пациентов с шизофренией, депрессией, биполярным расстройством, а вот с аутизмом почему-то сложнее.

Тем не менее мы сделали уже несколько пилотных работ на основе образцов мозга, которые мы получили от наших коллег из Америки, из Клиники Майо. И результаты очень интересные, потому что были попытки посмотреть на какие-то маркеры метаболических изменений, в основном в моче и частично в плазме крови, и всегда стоял вопрос, насколько это соответствует тому, что происходит в мозге, особенно при таком заболевании, как аутизм, ведь это не одно заболевание, а спектр, и там очень сложно разобраться.

Мы сделали пилотный проект, в котором посмотрели на метаболиты в посмертных тканях мозга: на водорастворимые низкомолекулярные соединения и на липиды. При этом по первой группе соединений работы были по моче и плазме крови, а по липидам вообще практически не было. Интересно, что мы нашли очень хорошее соответствие того, что происходит в мозге, тому, что видно в моче и крови.

— А в мозге вы смотрите сплошной спектр, анализируя ткань целиком, без сортировки по клеткам?

— Да, без сортировки, «сплошняком», «рассортировать» постмортальные образцы по клеткам технически крайне сложно.

— Вы работаете только с посмертными образцами мозга?

— К счастью, аутистам лоботомию не делают…

— Я скорее про нейрохирургические образцы.

— А, если в этом смысле, то да, такой вариант возможен, но опять же, аутистам крайне редко выполняют нейрохирургические операции с извлечением здоровых тканей мозга. Если удаляют опухоль, то там сложно выделить здоровые клетки от некротизированных и опухолевых, а эпилепсия и аутизм крайне редко бывают одновременно.

— Вернемся на два года назад. Тогда у вас здесь был только кабинет и не было лаборатории…

— Теперь есть — отличная лаборатория!

— …и в связи с этим вопрос. Молекулы вы определяете масс-спектрометрически. А эксперименты с клеточными культурами у вас бывают?

— Мы же все хотим получить кусочек информации, недоступный другим. И то, что у нас сейчас есть, — это хорошо отработанная масс-спектрометрическая технология измерения концентраций низкомолекулярных соединений. На самом-то деле, технология эта очень старая, масс-спектрометрии более ста лет. Проблема в том, что эти измерения достаточно шумные (лучше сказать, очень шумные), и распознать соединения среди всего этого шума довольно сложно. Поэтому многие лаборатории обращают внимание не на все многообразие данных, которое есть, а на какие-то определенные пики, известные заранее, но это все равно, как раньше в генетике смотрели на какой-то конкретный ген или несколько генов…

Проблема в том, что, когда мы говорим об аутизме, мы не всегда знаем, какие именно соединения смотреть. И здесь мы пытаемся вычищать шум в масс-спектре и оставлять сигналы биологически значимых молекул. И у нас начинает получаться. Более того, мы уже научились более-менее правильно идентифицировать эти соединения, особенно для липидов. Это немногие умеют, таких лабораторий в мире очень мало, и мы хотим использовать это преимущество, чтобы посмотреть на этот аспект. А если мы будем работать с клеточными культурами, у нас нет никакого преимущества. Более того, у нас сейчас нет клеточной лаборатории. Ее можно было бы сделать, но мы сфокусировались именно на том, что умеем хорошо.

Даже не по аутистическому мозгу, по здоровому известно очень мало: как изменяется состав метаболитов мозга при взрослении, при старении, как различаются различные регионы мозга. Атласов нейронов достаточно много, а вот то, что происходит в этих нейронах, например, с точки зрения состава мембраны...

Представьте себе синаптическое соединение. С какой частотой там проходит сигнал? До сотен раз в секунду, это же громадная частота. И каждый раз работа синапса связана с мембранными процессами. Пузырьки с нейромедиаторами выбрасываются, синтезируются… Эти мембраны невероятно пластичны.

Afac2933c3658057d7a1462f4438ba6fef320dcf
Разные типы синапсов
BruceBlaus/Wikimedia Commons

Обычно, когда мы представляем себе нейроны, мы представляем себе статичные амебообразные создания. Но ведь амебы тоже движутся. Нейроны, конечно, не ползают по мозгу, но тем не менее у них на мембранах постоянно идут разные процессы. И то, из чего эти мембраны сделаны, как эти процессы поддерживаются с точки зрения биохимии, — это очень важно. Но это как раз очень мало изучено. Я бы даже сказал, что на том уровне, на котором мы пытаемся это сделать, это не изучено вообще. Поэтому мы и движемся в этом направлении.

— Кроме аутизма, у вас был очень интересный проект, связанный с молоком. Расскажите о нем.

— Идея там достаточно простая: мы сравнивали метаболический состав префронтальной коры ребенка человека и других приматов: шимпанзе, макак, бонобо. Мозг в первые годы жизни растет, и было интересно понять, насколько это зависит от того, что ребенок ест. Тем более что в первые годы жизни гематоэнцефалического барьера между кровью и мозгом еще нет.

20bedcd1ba9400fd4caf054fbf66036900978f87
Модель гематоэнцефалического барьера. Астроциты первого типа (на изображении — лиловые клетки, окружающие сосуд снаружи) не дают клеткам крови (красные диски внутри сосуда) попасть за пределы сосуда
Ben Brahim Mohammed/Wikimedia Commons

Теоретически ребенок должен питаться грудным молоком. Сравнительно недавно хороших альтернатив не было, а сейчас, когда появились адекватные замены, пошли самые разнообразные мифы: то ребенку надо давать много DHA (докозагексановая кислота, из класса Омега-3 полиненасыщенных жирных кислот, — прим. Indicator.Ru), то не нужно ее давать…

Понятно, что с точки зрения эволюции грудное молоко должно быть оптимизировано для развития мозга, но неизвестно, насколько это реально влияет и как то, насколько мозг человеческого ребенка отличается от мозга шимпанзенка или детеныша макаки, зависит от состава молока.

Сейчас все больше и больше становятся популярны молочные смеси, их по каким-то веществам, конечно, пытаются оптимизировать, но никто не смотрел отличия метаболические между мозгом ребенка и обезьяны. И мы пока не знаем, что является критическим, что обязательно нужно добавлять в коровье молоко, чтобы получить идеальную смесь для нормального развития мозга человека. Та же DHA, критична или нет? Может быть, без какого-то другого вещества она не будет полезна и не будет действовать?

Так вот, наше исследование от того, чтобы просто посмотреть различие коровьего молока и молока человека, отличает то, что мы параллельно смотрим на растущий мозг, сравниваем не просто с коровами, но и с обезьянами. Нас интересует, что уникально именно для человека, у нас есть образцы обезьяньего молока, человеческого…

— Сложно было получить обезьянье молоко?

— Очень сложно! Но мы справились с этой задачей.

73de946f0c05c520f65874401dbf30553bb77d37
Nilanjan Bhattacharya/Getty Images

— У вас же есть, кроме аутизма и молока, еще проекты? Какие?

— Вот сейчас мы заняты поиском метаболических изменений в плазме крови больных шизофренией, депрессией, биполярным расстройством. Это делается на образцах, которые собраны и хорошо охарактеризованы, половина из них собрана в Германии. Их достаточно много, больше тысячи. Еще половина собрана в Китае, правда, не по всей стране, а только в одном городе — Чунцине. Но в этом городе живет почти 30 миллионов человек.

Так что у нас есть китайская когорта, есть немецкая когорта, и по крайней мере для шизофрении мы нашли изменения. Самое главное то, что обе когорты коррелируют в этих изменениях, несмотря на все отличия между китайцами и немцами.

— А российская когорта будет?

— Будет! Мы уже ведем переговоры с российскими партнерами. Но в России проблема не с образцами пациентов, а с контрольными образцами. Не потому, что их нет (смеется), а потому, что у людей, которые работают с шизофренией или другими расстройствами, нет прямого доступа к людям без нарушений. Так что нужно будет решить некоторые логистические вопросы.

Поэтому российская группа будет, но, учитывая то, что Германия и Китай показывают схожие отличия, нет оснований считать, что российские шизофреники окажутся особенными, скорее, они займут подобающее место посередине.

— Есть ли у вас другие проекты?

— Да, есть еще один большой проект, который мы начали достаточно давно. Это липидная карта мозга. Конечно, мозг, как и остальное тело, в основном состоит из воды, но в отличие от других тканей в сухом остатке он процентов на 60 состоит из жира (в остальных органах преобладает белок). В мозге очень много мембран, есть сигнальные жирорастворимые молекулы. И это очень важно: жесткость мембран влияет на их динамику, на то, как в них плавают рецепторы, ведь рецепторы в мембранах нервных клеток похожи на корабли. И иногда, чтобы передать сигнал, им надо собраться вместе, образовать комплекс, к ним иногда присоединяются другие компоненты — снаружи или внутри. Если мембраны очень жесткие, то диффузия у них будет одна, если мембраны очень пластичные, жидкие, неорганизованные, — другая. Это очень сильно будет влиять на передачу сигнала в нейронах.

Так вот, для установления липидного состава разных участков мозга вообще ничего не было сделано. Мы сделали это, липидную карту разных участков мозга не только человека, но и различных приматов: шимпанзе, макак и бонобо (карликовые шимпанзе, отделившиеся от шимпанзе более миллиона лет назад). Так что мы строим не только липидную, но и эволюционную карту мозга. Кроме этого, мы еще и строим карту экспрессии генов в разных участках мозга. Нас интересует и то, насколько есть корреляция между экспрессией генов и свойствами мембран в разных функциональных регионах мозга. И эту корреляцию мы уже обнаружили.

Еще один интересный факт: мы изучили отличия в липидном составе регионов, которые формируют разные функциональные сети, например, сеть внимания. И те функции, которые более присущи именно человеку, более всего изменили липидный состав «своих» регионов по сравнению с мозгом бонобо, если брать за отправную точку мозг макаки. А более общие для всех сети примерно одинаково изменились у бонобо и человека по сравнению с макакой.

Но тут, конечно, нужно понимать, что мы пока что не знаем даже, какие липиды характерны именно для нейронов, а не для, скажем, астроцитов, не говоря уже про определенные типы нейронов. Так что еще очень много работы. В любом случае, карта уже почти готова, мы ею очень довольны, и она будет потом отдельным ресурсом выложена в сеть, подобно другим картам мозга. Карт мозга существует немало, но липидных пока нет.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.

Комментарии

Все комментарии
САМОЕ ЧИТАЕМОЕ
Обсуждаемое