Молодые, талантливые, перспективные Как программа стипендий формирует будущее российской науки
Указом президента Российской Федерации Владимира Путина 2021 год в России был объявлен Годом науки и технологий. Согласно целям национального проекта «Наука и университеты», Россия должна войти в первую пятерку стран, ведущих разработки в приоритетных отраслях. Решение этой задачи во многом зависит от молодых российских ученых. Будущее российской науки решается сегодня.
Молодым везде у нас наука
Россия всегда славилась как достижениями фундаментальной науки, своими выдающимися учеными—нобелевскими лауреатами, первооткрывателями, участниками уникальных международных проектов, так и высочайшим качеством естественно-научного образования в лучших университетах страны. Тот факт, что Россия первой создала вакцину от COVID-19,— одно из наглядных доказательств научного потенциала нашей страны.
Успешное осуществление национального проекта «Наука и университеты» во многом зависит от молодого поколения. Проект, в частности, направлен на такие цели, как привлекательность российской науки и образования для ведущих отечественных и зарубежных ученых, молодых исследователей, школьников и студентов, повышение привлекательности карьеры ученого для выпускников вузов, повышение доли молодых исследователей в общей численности работников российской науки. Все это будет способствовать уменьшению оттока ученых за границу.
Компания «Филип Моррис Интернэшнл» (ФМИ) в России уже пять лет успешно спонсирует совместную со Сколковским институтом науки и технологий стипендиальную программу для молодых российских ученых, работающих в перспективных направлениях современной биологической науки — системной, клеточной и молекулярной биологии.
Системная биология изучает биологические системы и их взаимодействие с использованием компьютерного и математического анализа. Вместо традиционного для биологической науки прошлого редукционизма (принцип сведения сложного к простому и высшего к низшему) системная биология отдает предпочтение холизму (методологический принцип, в соответствии с которым целое всегда есть нечто большее, чем просто сумма составляющих его частей). В системной биологии активно используются компьютерные технологии — как для обработки данных, полученных клеточными и молекулярными биологами, так и для построения компьютерных моделей биологических систем.
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.
Молекулярная биология изучает механизмы хранения, передачи и реализации генетической информации, строение и функции сложных высокомолекулярных соединений, составляющих клетку.
Исследования во всех этих областях тесно связаны друг с другом. В них активно используются так называемые омикс-технологии (название происходит от окончания их названий на английском языке — -omics): высокопроизводительные методы секвенирования ДНК (геномика), идентификация и количественный анализ белка (протеомика), изучение метаболических профилей (метаболомика), изучение эпигенетических модификаций генетического материала клетки (эпигеномика), изучение транскриптома, то есть совокупности всех РНК-транскриптов с помощью микрочипов и секвенирования РНК (транскриптомика).
Отличная стипендия
Программа поддержки молодых ученых по системной, клеточной и молекулярной биологии, организованная компанией «Филип Моррис Интернэшнл» (ФМИ) в России на базе Центра наук о жизни Сколковского института науки и технологий (Сколтех), действует с 2016 года. Это единственная в своем роде частная стипендиальная программа, поддерживающая независимые научные исследования в России. Победителями программы ежегодно становятся пять молодых ученых до 35 лет. Главный критерий отбора стипендиатов — польза их исследований для науки.
В совет программы входят профессор Центра наук о жизни Сколтеха Константин Северинов, основатель и руководитель по научной работе The RNA Medicines Company профессор Далия Коэн и директор научного направления компании «Филип Моррис Интернэшнл» профессор Мануэль Пайч.
Каждый участник программы получает в течение трех лет стипендию на поддержку своих исследований. Размер стипендии в настоящее время составляет 600 тыс. руб. в первый год с дальнейшим продлением по итогам ежегодных отчетов. Уникальная отличительная особенность стипендиальной программы — отсутствие необходимости вести отнимающую много времени и сил бюрократическую отчетность. Нет никаких ограничений на то, как будет расходоваться грант. Участники программы могут не отвлекаться от науки и тратить средства по своему усмотрению — на командировки на научные конференции, повышение квалификации, закупку реактивов и компьютерной техники, публикации в платных журналах. Как выразился профессор Константин Северинов, «это не просто система грантов, а трамплин к научной независимости».
Вице-президент по биомедицинским исследованиям Сколтеха и куратор стипендиальной программы профессор Михаил Гельфанд считает, что «стипендия дает опыт самостоятельного написания проекта, самостоятельного управления финансами… Это позволяет молодому ученому очень хорошо развить навык самостоятельности в работе, который в российских условиях приобрести очень трудно».
На последний конкурс было подано 25 заявок. Изначально к претендентам предъявлялись очень серьезные требования. Заявку могли подать молодые ученые, уже имеющие не менее двух публикаций в российских и международных рецензируемых научных журналах с импакт-фактором не менее 2. Кроме того, хотя бы в одной статье фамилия претендента должна была стоять первой в списке авторов.
Сколтех организовал систему экспертной оценки, в которой каждую заявку изучали как минимум три члена международного экспертного жюри — с тем, чтобы обеспечить отбор самых высококачественных, имеющих наибольшую научную ценность заявок.
«Такая программа полезна и в какой-то степени уникальна, потому что вопрос финансирования традиционно стоит в науке достаточно остро. Программа дает определенную научную независимость для молодых ученых. Они могут проводить исследования именно там, где им интересно. Грантовая поддержка осуществляется в течение трех лет. Это достаточный срок, чтобы появились серьезные наработки. И нам очень приятно отметить, что качество научных работ растет год от года»,— рассказала управляющий по научным коммуникациям компании «Филип Моррис Интернэшнл» Елена Мухачева.
В июле 2021 года были объявлены имена победителей и вручены гранты пятой волне стипендиатов. Еще пятеро молодых ученых приступили к трехлетней исследовательской деятельности. Это Максим Макаренко (Институт проблем передачи информации им. А. А. Харкевича Российской академии наук), Софья Марьясина (Институт функциональной геномики Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова), Екатерина Носкова (Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО)), а также Алексей Самолыго и Дмитрий Травин (оба из Сколтеха).
Обмен научным опытом, мнениями, достижениями
Ежегодно проходят встречи участников стипендиальной программы Сколтеха и ФМИ, на которых участники и выпускники программы рассказывают о проделанной работе. В августе 2021 года презентация проектов участников программы состоялась в рамках Московской международной конференции по вычислительной и молекулярной биологии (MCCMB`21).
На встрече стипендиат 2018 года Александр Гордеев из Института исследования белка Российской академии наук рассказал об основных результатах своей работы «Подавление синтеза химерной кДНК, управляемого обратной транскриптазой». Первый основной результат: образование ложной химерной комплементарной ДНК (кДНК) во время обратной транскриптазы (ОТ) может быть частично подавлено без снижения выхода истинной кДНК посредством проведения ОТ в водно-масляной эмульсии, сокращения времени реакции, снижения концентрации РНК в смеси ОТ. Для усиления эффекта эти подходы могут быть потенциально объединены. Второй результат: выход ложной химерной кДНК увеличивается с размером, но по существу не зависит от положения гомологичной области в молекулах РНК, присутствующих в анализируемом образце. Полученные результаты используются в лаборатории биохимии вирусных РНК Института исследования белка РАН, помогая в исследованиях истинной рекомбинации РНК. Статья с анализом полученных данных готовится к публикации. Результаты работы Александра Гордеева могут найти практическое применение в генной инженерии.
Тема научного исследования стипендиата программы 2019 года Дарьи Артамоновой (Сколтех) — «Особенности механизмов действия бактериальных CRISPR-Cas-систем III типа». CRISPR-Cas-система — это одна из систем иммунитета прокариот. CRISPR — это особые локусы бактерий и архей, которые совместно с ассоциированными белками Cas обеспечивают адаптивный иммунитет. CRISPR-Cas-системы встраивают кусочки вирусных геномов в CRISPR-локус, чтобы в дальнейшем быстро распознавать и уничтожать знакомые вирусы. На сегодняшний день выделено два класса, шесть типов и 19 подтипов таких систем. Дарья Артамонова в своей работе сосредоточилась на системах III типа, отличающегося сложной иммунной реакцией. В качестве модельного организма были выбраны термофильные бактерии Thermus thermophilus. В течение первого года ее работы основной целью было исследование действия системы III типа в условиях заражения вирусом. На втором году исследований главной целью было изучение действия системы в условиях инфицирования другим бактериофагом в условиях трансформации плазмидой для сравнения данных. Первоавторская статья Дарьи Артамоновой «Spacer acquisition by Type III CRISPR-Cas system during bacteriophage infection of Thermus thermophilus», написанная на втором году исследований, была опубликована в рецензируемом научном журнале Nucleic Acids Research. В плане на заключительный год научной работы — исследование заключительной стадии механизма действия CRISPR-Cas-системы, стадии интерференции.
Стипендиат 2020 года Алексей Гуревич — старший научный сотрудник лаборатории «Центр алгоритмической биотехнологии» Института трансляционной биомедицины Санкт-Петербургского государственного университета. Созданный в этой лаборатории геномный ассемблер SPAdes (Saint Petersburg Assembler) используется тысячами специалистов в области геномики по всему миру. Проект Алексея Гуревича носит название «Интеграция данных геномики и метаболомики для открытия малых природных соединений». Главная цель проекта — найти новые перспективные малые природные соединения (МПС), которые могут стать сырьем для новых лекарственных препаратов (антибиотиков, противовирусных, противоопухолевых). В последнее время накоплено большое количество данных о таких соединениях, что ставит задачу обработки этого громадного массива данных и создания необходимого для этого программного обеспечения. Также необходимо сравнение обнаруженных соединений с базами данных уже обнаруженных соединений.
Максим Макаренко из Института проблем передачи информации РАН, ставший стипендиатом только в этом году, представил план будущих исследований, посвященных митохондриальным геномам подсолнечника.
Еще один стипендиат 2021 года, ведущий специалист Института функциональной геномики МГУ им. М. В. Ломоносова Софья Марьясина, занимается анализом процессинга молекул РНК (сплайсинг). Сплайсинг — этап в формировании матричной РНК, являющийся одним из главных способов быстрой перетасовки наследственной информации, который помогает живым организмам приспособиться к изменяющимся условиям. При этом нарушения в процессе сплайсинга могут вызывать различные заболевания: сердечно-сосудистые, нейродегенеративные, рак и болезнь Альцгеймера. Цель исследования — получение высокопроизводительной системы анализа сплайсинга, которая может быть использована для изучения этих нарушений и, соответственно, поможет предотвращать развитие серьезных заболеваний.
От гранта до Нобеля
Число стипендиатов программы в этом году достигло 30. Плодотворное сотрудничество ФМИ и Сколтеха продолжается. «У нас очень близкие со Сколтехом взгляды на системную биологию,— говорит управляющий по развитию научных связей "Филип Моррис Интернэшнл" в регионе Восточная Европа Дмитрий Улупов.— ФМИ более десяти лет активно инвестирует в развитие научно-исследовательской деятельности. Мы используем подходы и методы системной биологии для научной оценки наших инновационных продуктов. Системная биология помогает прогнозировать риски развития заболеваний или, наоборот, снижение вероятности развития заболеваний на основе самых передовых лабораторных методик и с использованием больших вычислительных мощностей. Мы высоко ценим потенциал российской науки. Основная цель нашей стипендиальной программы — чтобы молодые российские ученые, которые занимаются системной и молекулярной биологией, не уезжали из страны, а имели возможность строить научную карьеру, заниматься научной деятельностью в России. Я надеюсь, что наша стипендиальная программа способствует решению этой важной задачи. Что касается научной независимости, у нас нет никаких требований по содержанию работ — главное, чтобы они были в сфере системной и молекулярной биологии и чтобы это были работы высокого научного качества. Надо отметить, что уровень наших стипендиатов очень высокий и у них есть большие перспективы. Очень надеюсь, что наши стипендиаты смогут в будущем стать обладателями Нобелевской премии».