У 2004 році було відкрито ще один механізм захисту: нейтрофіли «вибухають», розпилюючи навкруги свої молекули ДНК й утворюючи нейтрофільні позаклітинні пастки. Бактерії потрапляють у ці пастки із ДНК, а згодом знищуються токсичними білками, також викинутими цими самими клітинами. Останній механізм може нашкодити людині, якщо пасток утвориться занадто багато: тоді вони стають каркасом для утворення тромбів, які закупорюють судини, викликають запалення.
У грудні минулого року в науковому журналі Science вийшла стаття (DOI:10.1126/science.aam8897), у якій описано механізм регулювання організмом кількості пасток, що в майбутньому може допомогти в лікуванні численних хвороб. Про важливість роботи можна судити з того факту, що в цьому самому номері вийшов її огляд (DOI:10.1126/science.aar2428). Тиждень поговорив із її співавтором, доктором біологічних наук, професором Львівського національного медичного університету імені Данила Галицького Ростиславом Білим про імунітет, нейтрофіли та науку в Україні.
Читайте також: Наукові новини: війна з плагіатом, спіни та ДНК-оригамі
Розкажіть трохи про напрям вашої наукової діяльності.
— Я професор кафедри гістології, цитології та ембріології Львівського національного медичного університету імені Данила Галицького (ЛНМУ). Закінчивши Львівський національний університет імені Івана Франка, працював в Інституті біології клітини НАНУ. Кандидатську й докторську захистив за спеціальністю «Цитологія, клітинна біологія, гістологія». Зараз працюю в цій царині. Гістологія вивчає тканини організмів. Організм складається з великої кількості клітин. Приміром, доки ми з вами розмовлятимемо, у ньому народиться мільярд клітин, а мільярд загине. Якщо все нормально, збалансовано, навіть не відчуємо цього. А якщо є проблеми, в організмі виникають порушення, починаючи від запалень і закінчуючи раком.
Яким чином працюють імунітет і його частина — нейтрофіли?
— Імунітет є вродженим і специфічним. Нейтрофіли, або нейтрофільні гранулоцити крові, вид лейкоцитів, — перша лінія захисту нашого організму, частина вродженого імунітету. Коли перша атака загарбників відбита, в організму буде час, щоб сформувати більш специфічний імунітет. Проте перший захист, що спрямований «проти всіх чужих», є високоефективним і доволі агресивним. Нейтрофіли присутні майже в усіх тканинах, вони патрулюють організм у крові, на поверхні органів, але живуть недовго — лише добу. Тож не дивно, що вони легко готові пожертвувати собою заради захисту організму.
Читайте також: ГМО: слово з трьох букв
Є два механізми їхньої дії. Нейтрофіли поглинають бактерії — це ще в підручниках написано, класичні знання, яким 100 років. Але зовсім недавно виявилося, що коли нейтрофіли не можуть поглинути бактерії, то вони змінюють стратегію: змінюють свій вміст і викидають його в навколишнє середовище, після чого він іммобілізує все те, що є при патології (чи просто поблизу). Ми вже публікували про це статтю, коли досліджували зразки тканин людей при гострому запаленні. І бачили, що нейтрофіли намагаються захистити нас від поширення ділянок гострого некрозу.
Тобто ці клітини працюють як смертники, начинені вибухівкою, щоб загинути самим і вбити ворога?
— Так! Важливий момент: на відміну від інших клітин нашого організму нейтрофіли не здатні до поділу. Щодня їх утворюється величезна кількість, а живуть вони не довше ніж добу. Клітина розуміє, що жити їй небагато. Нишпорить організмом, дивлячись, чи сталося щось погане. Якщо сталося, може з’їсти загарбника, а якщо не вдається, то проникає в дуже вузькі ділянки й викидає свій матеріал, щоб захистити тканини. Крім того, нейтрофіли мають дуже сегментоване ядро. Так набагато легше дістатися до зони, недоступної іншим клітинам. Вони можуть легко проникати у вузькі ділянки. Що старіші нейтрофіли, то більше в них сегментовані ядра.
До яких негативних наслідків може призвести неправильна дія нейтрофілів?
— Неправильна — то дуже умовно. Ці клітини намагаються захистити нас з усіх сил, а інколи й надмірно. Вони викидають свій вміст, переважно деконденсовану ДНК, вкриту зарядженими білками (гістонами) та компонентами нейтрофільних гранул. Один із них — білок мієлопероксидаза — виробляє гіпохлоритну кислоту, хлорку по-народному, тож можете уявити, наскільки вони агресивні. За нормальних умов позаклітинну ДНК організм сприймає як патологічний чинник, адже вона може бути у вірусах. Організм повинен спіймати ці нейтрофільні пастки і з’їсти їх фагоцитозом. Проте це не завжди можливо. У випадку гранульоми чи некротичних вогнищ, як-от панкреатити, кількість пасток така велика, що організм не може їх утилізувати. Якщо пастки не знищені, вони забивають найдрібніші судини. У легенях, у мозку. Також в організмі можуть утворюватись антитіла до нейтрофільних компонентів: вони полюють на клітини, які полюють на пастки! Таке відбувається при ревматоїдному артриті. Або ж антитіла можуть утворюватися до компонентів ядра: антинуклеарні антитіла виникають у випадку системного червоного вовчака. Це аутоімунні захворювання, коли імунітет починає знищувати тканини власного організму.
Читайте також: Нагодувати 9 мільярдів
У чому суть вашого відкриття, опублікованого в Science?
— Ми знайшли два білки, ДНКази, що присутні в крові й відповідають за усунення нейтрофільних пасток у кровотоці. Створили кілька ліній мишей, дослідили клінічні зразки й зрозуміли, що саме запобігає утворенню тромбів під час гострого запалення. В одних тваринок було нокаутовано («відключено») один із генів, що відповідає за утворення специфічної ДНКази, в інших — іншої. Ми стимулювали в них імунну відповідь, щоб почали працювати нейтрофіли. І… нічого не відбувалось: і у звичайних мишок, і у тваринок із нокаутованим геном розвивалося гостре запалення, але вони могли його побороти. Коли ж вдалося створити тваринок, які були позбавлені одразу обох відомих нам ДНКаз, вони не могли справлятися з гострою запальною реакцією й гинули. Але не від запалення, а від оклюзії (закупорки) судин. Тобто ці гени є подвійними запобіжниками, що не дають нейтрофільним пасткам утворитися в кровотоці, закупорити його та призвести до відмови органу та врешті смерті організму.
Чи може ця робота мати значення для подальшого лікування людей?
— Звісно, наша робота має велике значення і вона близька до практичного використання. Знаючи, які ензими запобігають патологічному процесу, багатьох хвороб вдасться уникнути. У світі є затверджені ліки, ДНКази, що використовуються для інгаляцій, зокрема для лікування муковісцидозу (щоправда, у кров їх наразі вводити не можна). Проте легко перевірити, чи не порушені ДНКази, захисники, у людини з гострим запальним процесом, і в разі виникнення проблеми застосувати інші відомі й доступні інгібітори. Одні з них ми нещодавно закінчили тестувати. Наша робота дасть змогу переосмислити способи, якими ми можемо впливати на ці патологічні стани, пов’язані з оклюзією судин нейтрофілами.
Ви опублікувалися у складі великої міжнародної групи. Яким чином відбувається ваша співпраця? Чи поширена така практика загалом серед українських науковців?
— У нас є талановита наукова група в університеті, а також кілька великих міжнародних проектів, зокрема й «Горизонт 2020». Ми давно працюємо із цими партнерами. Крім того, я член міжнародної експертної групи з дослідження нейтрофільних позаклітинних пасток, тому маю чимало наукових зв’язків і доступ до важливої наукової інформації, часто ще не опублікованої. Щодо поширеності. Така практика не дуже поширена. Наукові дослідження потребують певного рівня підготовки, не тільки матеріальної, а й нормативної. Україну мало знають у світі в царині фундаментальних наукових досліджень, нам мало довіряють, чують про неї, як правило, анекдотичні історії. Як джерело фахівців Україну знають краще, адже багато наших колег працює за кордоном, але «під іншим прапором». Та я знаю багато випадків, коли лікарі в Україні беруть участь у міжнародних програмах клінічних досліджень.
Ви працювали в Німеччині та Франції. Чи помічали відмінності в організації науки, робочій атмосфері в цих країнах порівняно з Україною?
— Мушу сказати, є різні варіанти командної взаємодії навіть у межах одного університету. Мені здається, що в закордонних лабораторіях взаємодія між керівниками та підлеглими вибудовується інакше. Часто керівники на Заході простіші. Не надто важливо, чи ти молодший науковий співробітник, чи керівник лабораторії. Інше ставлення до людей, науки, цінностей, зокрема й наукових. Часто спостерігаю, що в Україні люди хочуть отримати щось, аби покращити свій добробут, за будь-яку ціну. Якщо людина прагне захистити дисертацію і їй будь-що потрібна публікація, вона зробить якийсь експеримент, можливо, не такий хороший, яким він мав би бути. Сумно, але часто таке бачу. На Заході люди зазвичай працюють, щоб встановити цінність роботи. Бо розуміють: якщо зроблять усе правильно, ця робота матиме цінність і тоді вони вже можуть отримати щось інше, ті самі гранти, посади.
Я так розумію, через цю мотивацію й існує ринок журналів, які за гроші приймають будь-які публікації?
— Звісно. Одна моя іноземна колега дивувалася, що в нас потрібно п’ять статей для захисту кандидатської дисертації, тоді як у її країні достатньо однієї. Вона не могла зрозуміти, чому в нас публікують матеріали, один із яких індексується в Scopus, а решту ніхто не читає. У нових законах зазначено, що статті мають індексуватися базою Scopus. Та ми знаємо, що в ній є безліч журналів без індексу цитування. Вони туди потрапляють не задля покращення наукового рівня, а щоб стати джерелом прибутку, аби люди друкували в них статті, «які індексуються».
Читайте також: Псевдонаука в СРСР
Співробітники вашої лабораторії публікуються в таких журналах?
— Я ввів просте правило. Я і моя команда не публікуємося в журналах, які ніхто не читає. Щонайменше в журналу має бути DOI (Digital Object Identifier — цифровий ідентифікатор наукового журналу чи статті, що допомагає знайти необхідний матеріал, навіть якщо первинну інтернет-адресу було змінено. Фактично наявність DOI свідчить про індексацію наукової літератури в базах Web of Science та Scopus. — Ред.). Стосовно імпакт-фактора, тобто цитованості, затребуваності журналу, немає суворої вимоги. Не всі дослідження можна в Science опублікувати. Але журнал повинен бути індексований у PubMed, міжнародній публічній медичній бібліотеці. Це означає, що будь-хто, шукаючи за ключовими термінами, матиме змогу прочитати нашу статтю чи принаймні її резюме.
Із яких джерел фінансується ваша лабораторія?
— Це програма «Горизонт 2020», є гранти та проекти від приватних компаній, є один проект із великою міжнародною промисловою групою, також велика підтримка нашого ректора професора Бориса Семеновича Зіменковського. Маємо проект від МОЗ України, грант президента, тож і Батьківщина нас не забуває. Якщо всі суми скласти докупи, то маємо можливість робити науку на міжнародному рівні. У мене є правило: мої співробітники повинні якийсь час попрацювати в західних лабораторіях. Із таким досвідом їхні світогляд, підхід до справи зовсім інші. Ми маємо можливість відправляти їх на стажування, щоб подивилися, як там працюють, і застосовували набутий досвід тут, в Україні.
Приватні компанії виділяють гроші на свої прикладні завдання чи також на фундаментальну науку?
— Майже в усьому світі фінансують таку науку, яка має прикладне значення. На дослідження абстрактних речей знайти гроші важко, проте всі розуміють, що без фундаментальних знань прикладних навичок не набути. Така ознака світової науки. Є завдання, яке потрібно виконати, є люди, зацікавлені в тому. В Україні нерідко цілі інститути працюють над завданнями, які вже були виконані раніше. Це проблема закритих суспільств. Установи отримують стале фінансування держави, не зацікавлені в змінах і самі вирішують, що робити з коштами, самі затверджують власні звіти. У багатьох країнах платники податків можуть запитати: де наші гроші? Понад те, так прийнято робити. У нас це рідкість. Важливо, щоб наукова структура вирішувала проблеми держави. Багато технологій, пов’язаних із медициною, нові. Ви чули про Еболу п’ять років тому? А зараз уже є вакцини, які лікують її. Якщо держава не вкладає кошти в технології, вона мусить їх купувати й витрачатиме значно більше, а розвиток гальмуватиметься. Ті країни, що стимулюють технологічний розвиток, досягли багато — подивіться на Японію.
Що ви думаєте про новітні способи лікування? У США нещодавно генну терапію проти раку дозволили. За цим майбутнє?
— Безперечно. Медицина майбутнього буде персоналізованою. Ніхто не створюватиме протиракових препаратів для хіміотерапії, які використовуються зараз. Це будуть специфічні інгібітори та антитіла до пухлини в конкретного пацієнта. І до цього приведе розвиток генних та інших технологій. В Україні є страх перед ГМО, але в професійних колах це викликає сміх. Адже всі знають, що пшениця, яблука, які ми їмо, є результатом селекції, тобто генетичної модифікації. Метод інший, то й що? У 2016-му народилася перша дитина, яка мала трьох батьків. Мітохондріальну ДНК пересадили від іншої жінки в яйцеклітину матері, що дало змогу запобігти вродженій генетичній хворобі, яка контролювалася цитоплазматичними генами. І після того, у січні минулого року, народилася друга дитина — у Києві. Я думаю, то серйозний прорив, адже дає людям змогу вирішити справді велику суспільну проблему. Ця історія показує, що ми можемо працювати нарівні з іншими науковцями, державами. І підтверджує факт, що наука погано розуміє кордони. Тому я навіть не вживав би терміна «українська наука», краще «наука в Україні». Науку неможливо зробити в якомусь місці, адже ти використовуєш ідеї, висунуті кимось, маєш багато колабораторів, кудись їздиш, до тебе приїздять робити досліди.
Зараз в Україні спалахнула епідемія кору через низький рівень вакцинації. Як треба працювати із суспільством, щоб люди не боялися робити щеплення?
— Я не фахівець із епідеміологічних захворювань, але скажу, що думаю з цього приводу. Вакцини вигадали не просто так. Є правила дорожнього руху: не можна переходити дорогу на червоне світло. Можна раз піти, другий, а на третій потрапити під машину. Аналогічна ситуація з вакцинацією. Деякі країни борються з антивакцинаторством через медичне страхування. Якщо ви не вакцинуєтеся, або платитимете за страховкою набагато більше, або страховка не покриватиме цих випадків. Людям буде невигідно не робити щеплення. Звісно, вакцини мають побічні ефекти. Але це доволі поодинокі випадки, є спеціалісти в галузі імунології, які мають стежити за тим. Перш ніж взятися до роботи в іноземній клініці, я мав здати аналізи на наявність антитіл до потенційних хвороб, із якими міг зіткнутися (це означає, по-перше, бути вакцинованим, а по-друге, мати наявний імунний захист після вакцинації, що в нас зазвичай рідко контролюють). За хорошої системи охорони здоров’я щеплення можна робити не масово, як зараз, коли всім колють однакову вакцину, а знати, яка доза конкретної вакцини потрібна конкретному пацієнтові. І побічних наслідків буде ще менше. Але якщо підсумувати, то вакцинуватися треба. Це навіть не обговорюється.
————————
Ростислав Білий. Народився 1983 року у Львові. Навчався у Львівському національному університеті імені Івана Франка. У 2007-му здобув ступінь кандидата біологічних наук, у 2015-му — доктора біологічних наук за спеціальністю «Цитологія, клітинна біологія, гістологія». Професор кафедри гістології, цитології та ембріології у Львівському національному медичному університеті імені Данила Галицького.