Знайомтесь: студентка-біохімік 2 курсу магістратури кафедри біохімії і біотехнологій Факультету природничих наук Прикарпатського національного університету імені Василя Стефаника, Надія Стефанишин. Надія вивчає геропротекторні властивості ферулової кислоти, яка міститься зокрема в Родіолі карпатській. Сьогодні цю кислоту більше застосовують у косметичній та харчовій промисловості. Вона відома як антиоксидант, а спроб дослідити її вплив на тривалість життя досі не було.
Ми зустрічаємося вранці на кафедрі. Надія в білому халаті, масці і рукавичках працює в лабораторії. Перед нею пробірки і, як я її називаю, «штука, схожа на шприц». «Це автоматична піпетка», – посміхається Надія, хоча усмішку її ховає маска. Вона визначає вміст білка: результати проб не повинні виходити за межі калібрувальної кривої. Я прошу перекладати простою мовою, розпитую про деталі, знайомлюся.
Маючи щодня справу з хімічними реактивами, речовинами, формулами, моя співрозмовниця у школі не любила хімію. Однак, для вступних іспитів пересилила свою нелюбов, адже дуже хотіла стати біологом. Подавала документи в ПНУ на біохімію, до медичного університету, а ще на… психологію. Тепер ось досліджує психологію на більш тонкому і глибокому рівні – молекулярному.
«Тут хімія не така, як у школі. Вона тут цікавіша. Бо біохімія – це про хімічні реакції, які відбуваються в живих організмах. Тобто, про те, як синтезується ДНК, або про синтез гормонів і нейромедіаторів, як вони потім з’єднуються з рецепторами і як ці процеси впливають на нас – чому ми сумні, або щасливі. Так, треба знати базу, там є формули, але це набагато цікавіше», – пояснює Надія.
На перших курсах ПНУ дівчина хотіла бути зоологом. Однак, на лекціях викладачів кафедри біохімії та біотехнологій так захопилася цією наукою, що це стало визначальним. Наприкінці 2 курсу дівчина почала працювати в лабораторії. І не шкодує про свій вибір.
Поки ми говорили, Надія закінчила набирати проби. Тепер треба зачекати. Таких маніпуляцій дослідники роблять по кілька десятків на день. Взяти пробірку, додати дослідний зразок у певних концентраціях, після чого реагент, закрити, відкласти. Почекати пів години на те, аби відбулась реакція. Записати результати. Повторити. І так – поки не досягнеш мети.
Але й тих півгодини не сидять без діла – йдуть допомагати колегам. Звичайних посиденьок з кавою чи чимось іншим – немає. На це бракує часу. Навіть їжу для свої модельних об’єктів – дрозофіл – готують в першу чергу, а вже потім дбають про себе.
Цього разу час на очікування реакції витрачаємо на те, аби показати, де живуть дрозофіли. Дорогою до їхнього відділення зустрічаємо ще одну студентку, яка сидить за столом, закладеним десятками пробірок з мухами. Це Тетяна Струтинська, магістрантка 1 курсу. Вона вивчає метаболічні особливості у мух з короткою тривалістю життя. Їх отримали шляхом селекції за певних умов утримання. Тетяна цікавиться, які зміни будуть спостерігатися саме у цих короткоживучих мух.
«На стоках знаходяться всі лінії мух які нам доступні, всі вони різняться і мають особливості, наприклад певні мутації. Стокові лінії утримують на стандартному середовищі з кукурудзою при 18 градусах. Коли потрібно проводити експеримент, відповідно, використовують мух необхідної лінії», – пояснює Тетяна.
Дуже важливо, аби не переплутати пробірки – а їх тут десятки. Адже змішавши мух різних ліній, експеримент можна зіпсувати. Тоді все доведеться починати спочатку, – додає Надія Стефанишин. А помилитися дуже легко – звичайна неуважність чи втома, навіть незначне відволікання можуть зашкодити.
І ось заходимо до кімнати з дрозофілами. Тут дуже тепло – працюють обігрівачі. Комахам потрібен відповідний температурний режим.
«Це наші модельні об’єкти», – показує на полиці Надія. Там стоять дивні конструкції. В одному такому «будиночку» живуть до 150 плодових мух. Це так звані демографічні клітки. Таких тут понад два десятки. Залежно від умов проживання і виду ці наукові комашки живуть до 60 діб.
Однак, є ще один чинник, який впливає на те, скільки часу житиме дрозофіла. Це – гени. Назвімо їх умовно генами довголіття. Оскільки наразі вони мають лише технічну наукову назву.
«Ми досліджували 12 із усіх наявних генів дрозофіли, а їх близько 13 тисяч. І під час експерименту виявили, що 3 із них, якщо їх заблокувати, продовжують тривалість життя», – розповідає науковець.
Я прошу пояснити – що значить заблокувати, і як це впливає на тривалість життя.
Якщо зменшити експресію цих генів, організм може жити довше, – пояснює моя співрозмовниця. Різні гени в живих організмах, в тому числі і людському, експресуються, тобто стають активними (робочими), на різних етапах розвитку цих організмів. Наприклад, в дитячому віці експресуються одні, в дорослому – інші, в старшому ще інші. І вчені припустили, що надмірна експресія певних генів у старшому віці призводить до скорочення тривалості життя. Заблокувавши їх за допомогою спеціальної системи, можна загальмувати роботу цих генів, а отже, цю тривалість продовжити.
«Це був успіх. Ми з’ясували, що досліджені нами гени продовжують тривалість життя. Однак, для того, щоб бути стовідсотково впевненими, потрібно ще багато досліджень. Ми використовували один із біохімічних методів. При якому, певна кількість заблокованого гену в організмі все одно експресується, тобто не відбувається повне його вимкнення. Наприклад, експресується 2%, але не всі 100%».
Генами тривалості життя Надія Стефанишин зацікавилася на 3 курсі. Цій темі присвятила курсову і дипломну роботи. До речі, досліджувати властивості ферулової кислоти як геропротектора, Надія Стефанишин взялася для того, аби перевірити припущення – чи може ферулова кислота бути джерелом довголіття. Її додавали в поживне середовище дрозофілам і спостерігали, як це впливає на стійкість до стресових факторів, голодування, на тривалість життя. Експериментальних мух, порівнювали із контрольними, тобто тими, які не споживали цю кислоту.
«Часто говорять, що в Україні науки немає. Але ми це робимо. Так, ці експерименти прості, але вони не втрачають своєї унікальності, – каже Надія Стефанишин. – І вони є підставою для подальших серйозних досліджень. Все, що ми виявимо на дрозофілах, скажімо, ми можемо потім розвивати і переносити на більш складні організми».
Дослідження, яким займається Надія Стефанишин на кафедрі біохімії ПНУ відкриває перед людьми цікаві перспективи. Адже муха, за словами дослідниці, дуже вдалий модельний об’єкт: близько 60% її генів за функціями схожі до людських. Що дозволяє вивчати різні генетичні патології і проєктувати їх на людський організм. Наприклад, синдроми Паркінсона чи Альцгеймера.
Не розумію, як можна побачити в мухи Паркінсона чи Альцгеймера – адже лапи в мухи не трясуться і вона не скаже, що їй відібрало пам’ять.
Однак науковцеві цього й не треба, каже Надія. Зміни відбуваються спочатку на генетичному рівні. Згодом на білковому рівні. Тому, дослідивши білок, науковці можуть сказати, чи відбулися в ньому зміни, і які саме. Що є симптоматичним для того чи іншого захворювання.
А от із тремтінням кінцівок, каже дослідниця, простіше. І одразу демонструє – бере пробірку з мухами і легенько струшує їх на дно. Науковою мовою це називається «перевірка локомоторної активності». Комахи невдовзі починають лізти стінками пробірки догори. Це, – каже Надія, в їхній природі – вони завжди намагаються вилізти догори. Здорові особини роблять це за певний час. Комахи із симптомами синдрому Паркінсона роблять це повільніше, що свідчить про порушення координації рухів.
Експериментами навчання на біохімії ПНУ не обмежується. Є тут і звичні лекції, і домашні завдання і самонавчання. Однак практичні заняття, каже Надія, дають змогу краще зрозуміти теорію, бо є змога все побачити на власні очі і навіть спробувати.
Якщо стовідсотково підтвердиться, що на тривалість життя дрозофіл впливають досліджувані нами гени, каже Надія Стефанишин, можна буде припустити, що подібне відбувається і з людиною. Звісно, навряд чи вдасться зробити таку систему, аби заблокувати певний ген у людини, але ми зможемо на нього впливати, а відповідно і на тривалість життя, через його якість та стиль. Бо відомо, що людина генетично є тим, ким були її предки.
«Цим займається епігенетика. Це наука про те, як якість життя, а також наші звички впливають на його тривалість, як це призводить до зміни фенотипу навіть впродовж багатьох поколінь. Це те, як стиль і якість життя батьків впливає на здоров’я нащадків. І знаючи, яким чином і що саме впливає на тривалість життя, наші патології, ми можемо вплинути на гени, змінивши власний стиль життя», – оптимістично стверджує Надія.
Надія Стефанишин каже, окрему історію можна написати про кожного студента, який працює на цій кафедрі, адже кожен займається чимось унікальним. А ще, крім навчання і наукової діяльності, студенти кафедри біохімії і біотехнологій ПНУ популяризують науку. Минулого року в рамках гранту «Теплого міста» було організовано «Школу юного біохіміка», де діти могли відчути себе дослідниками протягом 2 днів. Також до початку пандемії COVID 19 кафедра проводила наукові пікніки. Науковці влаштовували виїзди до мікрорайонів міста і робили досліди для дітей, та разом з ними. Зараз, в час карантину кафедра організовує онлайн-зустрічі з науковцями.
А про тему свого дослідження – старіння – Надія Стефанишин простою ненауковою мовою розповідала у статті «Золотий вік: чому ми старіємо» в науково-популярному журналі «Куншт». Це чи не єдиний український журнал, який просто і цікаво пише про науку.
Надія хоче залишитися в Україні, щоби будувати свою державу і розвивати українську науку. Закордон – хіба що як майданчик для здобування досвіду.
Володимир Гарматюк (Пресслужба ПНУ)
Інформацію взято з сайту https://pnu.edu.ua/blog/2020/12/29/24445/