Будущие звезды системной биологии

Познакомьтесь с новым поколением молодых ученых

Пятеро выдающихся молодых ученых-биологов ежегодно становятся победителями Стипендиальной программы по системной, клеточной и молекулярной биологии. Программа организована при поддержке российских аффилированных лиц компании «Филип Моррис Интернэшнл» (ФМИ) на базе Центра наук о жизни Сколковского института науки и технологий.

Как родилась программа

Ведущая международная табачная компания и ведущий российский негосударственный образовательно-исследовательский институт. На первый взгляд, их партнерство выглядит необычно. Но научные успехи, достигнутые в рамках этого взаимовыгодного сотрудничества, — наглядное доказательство трансформации, которую переживает сейчас «Филип Моррис Интернэшнл».

«Для будущего биомедицинской науки важно поощрять междисциплинарную работу молодых ученых, – говорит Мануэль Пайтч, старшее должностное лицо по научно-исследовательской работе ФМИ. – Поддержка высшего образования – один из ключевых принципов корпоративной социальной ответственности нашей компании по всему миру и, в частности, в России. Известно, что российские научные программы – одни из самых сильных в мире и включают сотни исследовательских организаций и ученых, ежегодно публикующих огромное количество научных статей. Мы рады оказать поддержку российским ученым для продолжения научных исследований на высшем уровне. Мы выбрали Сколтех в качестве нашего партнера, поскольку наши научные подходы во многом схожи и мы ценим наше сотрудничество.

Системная биология — относительно новый подход к биомедицине. В нем соединяются методы биохимических исследований, молекулярная биология и вычислительные алгоритмы, необходимые для обработки крупных массивов данных. Она ориентирована на изучение биологических систем в целом».

Как отбирают стипендиатов

Молодых ученых, желающих попасть в стипендиальную программу, много, конкурс серьезный. Жюри, в состав которого входят представители научного сообщества, ФМИ и Сколтеха, отбирает лучшие заявки. Поданные проекты проходят три ступени отбора. Требования к кандидатам — высокие. Чтобы попасть в программу, молодой ученый должен показать, что он уже чего-то достиг, показал определенный уровень научной продуктивности.

В числе обязательных требований к кандидатам — определенное количество статей в рейтинговых международных научных журналах, которое необходимо иметь, чтобы стать стипендиатом программы. Что изучают системная, клеточная и молекулярная биология, читайте здесь.

До того как подать заявку на участие в программе, многие молодые ученые уже имели возможность поработать над выбранной темой. Строчка «место работы» в резюме стипендиатов говорит сама за себя: Сколтех, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (ИТМО), Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, Российский национальный исследовательский медицинский университет (РНИМУ) им. Н.И. Пирогова, Институт молекулярной генетики РАН, Институт общей генетики имени Н.И. Вавилова РАН.

«Мы отбираем проекты, основываясь исключительно на их ценности для науки, — говорит Мануэль Пайтч. — Мы хотим дать молодым ученым возможность взглянуть свежим взглядом на биологию и предложить новые идеи того, как функционируют биологические системы. Наша цель — поддержать развитие новых технологий и подходов, необходимых для развития системной биологии, а также способствовать росту мирового сообщества экспертов в сфере системной биологии, для того чтобы новый подход оказал положительное влияние как на здоровье человека, так и на окружающую среду».

Стипендиаты программы публикуют статьи в высокорейтинговых научных журналах, создают программное обеспечение и базы данных, посещают международные научные конференции по своей тематике. Что еще получают стипендиаты, читайте здесь.

«Нам интересно поддержать тех, у кого есть шанс стать будущими научными лидерами. Это не просто люди, которые владеют методами, пусть даже передовыми, и делают эксперименты. Это те, кто может реально „рулить“ научным исследованием, от постановки задачи до нахождения способа ее решения, интерпретации результатов и их описания. Чем раньше люди начинают делать свою науку сами, тем больше вероятность, что они станут независимыми исследователями», — говорит член совета стипендиальной программы, доктор биологических наук, профессор Сколтеха и университета Ратгерса (США) Константин Северинов. Где могут работать стипендиаты по окончанию обучения, читайте здесь.

Названия работ, поддержанных стипендиями, для широкой публики часто звучат сложно и непонятно. Проще рассказать о том, какие практические результаты могут принести данные исследования. Благодаря работам российских молодых биологов могут появиться новые антибиотики, противовирусные и противоопухолевые препараты; расширятся возможности медицинской диагностики различных заболеваний, а также предсказания наследственных болезней; будут лучше изучены процесс старения, аутизм, синдром Дауна; может быть достигнут серьезный прогресс в борьбе с диабетом и онкологическими заболеваниями. Подробнее об одной из таких работ читайте здесь.

В современной биологии все направления тесно связаны друг с другом, поэтому успех в одной сфере, в любой конкретной научной работе — часть общего успеха наук о жизни.

Что изучают системная, клеточная и молекулярная биология

Молекулярная биология занимается всеми молекулярными механизмами, которые лежат в основе различных биологических процессов: транскрипции, репликации, трансляции и других функций и «задач» макромолекул, не связанных с геномом. Под «не связанными с геномом макромолекулами» обычно подразумевают белки, а также макромолекулярные комплексы — хромосомы, рибосомы, мультиферментные системы, обеспечивающие биосинтез белков и нуклеиновых кислот.

Клеточная биология (цитология) изучает внутреннюю структуру и функции клеток, то, как клетки образуются и делятся, как приобретают присущие им свойства и специализацию. Клеточные биологи стремятся выявить как свойства, общие для большинства типов клеток, так и уникальные особенности специализированных клеток, позволяющие им выполнять различные функции.

Системная биология, по определению Рона Жермена, руководителя лаборатории системной биологии NIAID (National Institute of Allergy and Infectious Diseases) это научный подход, сочетающий принципы инженерии, математики, физики и информатики с обширными экспериментальными данными для развития количественного и глубокого концептуального понимания биологических явлений, позволяющий предсказывать и точно смоделировать сложное поведение биологических объектов.

Все направления современной биологии неразрывно связаны друг с другом, поэтому стипендиальная программа, организованная российскими аффилированными лицами ФМИ на базе Центра наук о жизни Сколтеха, поддерживает молодых ученых, работающих во всех этих направлениях — системной, клеточной и молекулярной биологии.

Что получают стипендиаты

Программа научных стипендий Сколтеха по системной, клеточной и молекулярной биологии для России – единственная в своем роде. Программа действует с 2016 года. Ежегодно из поданных на конкурс заявок жюри отбирает пять наиболее перспективных. Каждый победитель получает в течение трех лет стипендию на поддержку своих исследований. Ее размер в настоящее время составляет не менее 600 000 рублей в первый год с дальнейшим продлением по итогам ежегодных отчетов. Участники программы могут тратить средства по своему усмотрению – на командировки на научные конференции, повышение квалификации, закупку реактивов и компьютерной техники, публикации в платных журналах.

Из стипендиатов в эксперты

Екатерина Храмеева была в числе первых пяти стипендиатов программы в 2016 году.

Ее проект был посвящен тому, как с возрастом меняется метаболический состав мозга при расстройствах аутистического спектра (РАС, аутизме). Екатерина Храмеева работала над ним в лаборатории Филиппа Хайтовича в Сколтехе. В лаборатории была собрана коллекция образцов префронтальной коры головного мозга скончавшихся аутистов и их сверстников, не страдавших РАС. С помощью хромотографов и масс-спектрографов Екатерина и ее коллеги имасс-спектрометрии проводилось сравнение метаболитов. Было найдено около 200 метаболитов (15% от общего числа изученных), концентрации которых достоверно различались между людьми с РАС и теми, у кого не было этого расстройства. Изменения в концентрации метаболитов в большинстве совпали с теми, которые раньше наблюдали в образцами крови и мочи. Таким образом получилось показать, что данные по крови и моче могут быть так же информативны как и образцы коры головного мозга. Поскольку генетического теста для скрининга аутизма в данный момент не существует, применяются поведенческие тесты и опросники. Данное исследование подтвердило возможность использовать такой мониторинг метаболитов в плазме крови и моче для медицинской диагностики.

Во второй части проекта Екатерина исследовала образцы префронтальной коры здоровых макак примерно с таким же возрастным распределением (макаки живут меньше, поэтому их возраст «пересчитали» в человеческий). Выяснилось, что те метаболиты, которые отличались у здоровых людей и у пациентов с аутизмом, эволюционно новые. Результаты работы были опубликованы в журнале Communication Biology.

В заключительной части проекта Екатерина сравнила липидный состав 6 органов у 32 видов млекопитающих, и сопоставила найденные различия с транскриптомными данными. Статья с результатами работы была опубликована в журнале Molecular Biology and Evolution.

Участие в программе стало хорошим стартом в академической карьере кандидата биологических наук Екатерины Храмеевой. В настоящее время она старший преподаватель Сколтеха и входит в состав совета экспертов, отбирающих новые заявки претендентов на стипендию по системной, клеточной и молекулярной биологии.

Постдоки в Кубе

Научно-исследовательский центр компании «Филип Моррис Интернэшнл» в Невшателе ведет постоянный поиск специалистов в разных областях знаний. Ежегодно ФМИ объявляет конкурс на постдокторальную программу (PMI Postdoctoral Fellowship Program). В конкурсе могут участвовать обладатели степени кандидата наук/PhD в естественных науках, медицине и компьютерных науках, желающие присоединиться к команде Куба, чтобы вместе с ней строить бездымное будущее.

Программа, стартовавшая в 2016 году, рассчитана на два года. В 2019 году стипендии присудили девяти претендентам для проведения исследований в таких направлениях: биология табака, аддукты белков, сенсоциты (клетки с внутриклеточными сенсорами, полученные методом генной инженерии), нейровоспаление, химия аэрозолей, концепции тестирования аэрозолей, искусственный интеллект, выявление биомаркеров и breathomics (последний термин не имеет устоявшегося перевода на русский, он обозначает раздел метаболомики, посвященный идентификации и анализу летучих органических веществ в выдыхаемом человеком воздухе).

Участники программы работают в международной команде, получают помощь более опытных коллег, имеют возможность публиковать свои статьи в рецензируемых научных журналах.

Привлечение молодых талантливых ученых критически важно для ФМИ, позволяет добиться новых успехов в науке и в процессе трансформации компании.