В этом городе в разные периоды своей карьеры работало более полусотни (если точно — 56) нобелевских лауреатов. Университет здесь является самым большим работодателем в регионе, а в крупных исследовательских центрах работают ученые со всего мира. Город привлекает ежегодно миллионы туристов, но две трети тех, кто останавливается в нем на одну ночь, — это командировочные, причем очень часто их командировки имеют отношение к науке и образованию.
Речь о Гейдельберге. Познакомиться с ним поближе корреспонденту “Поиска” удалось благодаря поездке, организованной Европейским союзом ассоциаций научных журналистов (EUSJA). В составе нашей группы были представители Испании, России, Польши, Венгрии, Австрии, Германии, Великобритании.
Его называют и “городом науки”, и “городом будущего”, и “самым романтическим городом Германии”. Он стар — ему более 800 лет, и он очень молод: ведь средний возраст его жителей — около 40 лет, причем 39% населения — моложе 30. Гейдельберг космополитичен: более трети населения имеют миграционные корни, в городе мирно живут люди 150 национальностей. Один из важнейших международных научных центров, он стал настоящим магнитом для ученых. Университет Гейдельберга, четвертый в мире по возрасту (после Болонского, Пражского и Венского) и самый старый в Германии (основан в 1386 году), входит в топ-50 международных рейтингов. В Гейдельберге базируется Европейская лаборатория молекулярной биологии, действуют Германский онкологический исследовательский центр и Национальный центр опухолевых болезней.
Город создает условия для развития бизнеса — и особенно для компаний, связанных с научным и образовательным сектором. Показательно, что среди обладателей высоких доходов превалируют иностранцы, а не коренные жители, потому что многие специалисты высшего класса приехали сюда работать из-за рубежа.
Эти и другие интересные факты привел на неформальной встрече с журналистами обер-бургомистр (мэр) города, профессор, доктор Эккарт Вюрцнер. Он специалист в области охраны окружающей среды (кстати, когда-то по приглашению читал лекции в МГУ, и все еще читает их в Университете Гейдельберга). Кажется, научные интересы профессора очень гармонично реализуются в его деятельности на посту обер-бургомистра. Экономика, наука, образование, качество жизни людей наравне входят в приоритеты городской политики. Почти три четверти (71%) всех работников, платящих налоги, заняты в наукоемких компаниях и в хайтек-индустрии. “Это тренд, который город поддерживает своими инициативами — такими, например, как создание Парка технологий или Банштадт Кампуса — одного из самых больших проектов, реализуемых в мире, по созданию “пассивных”, или энергосберегающих, домов”, — рассказал обер-бургомистр.
В общем, не случайно, согласно недавним опросам, 98% жителей Гейдельберга отметили, что им нравится здесь жить. А приезжие поражаются чистому воздуху и невольно обращают внимание на обилие велосипедных дорожек и людей на велосипедах, которых тут едва ли не больше, чем машин.
* * *
Город, в котором изучением болезней и здоровья людей начали заниматься очень давно (медицинский факультет в университете существует с 1388 года), за века продвинулся на этом пути очень далеко, в чем мы могли убедиться лично.
Первым пунктом программы ознакомительной поездки стали визиты в Германский онкологический исследовательский центр (DKFZ) и Национальный центр опухолевых болезней (NCT). Оба расположены в университетском кампусе Нойенхаймерфельд, где сосредоточены факультеты университета и не зависимые от него научные центры, имеющие отношение к наукам о жизни. Соседство не только географическое: многие исследования междисциплинарные и ведутся смешанными командами, куда входят исследователи из разных организаций.
Каждый год в Германии более чем у 450 тысяч человек диагностируется рак. Эта болезнь — огромный вызов для исследователей: ведь каждый случай — особый, причины заболевания у каждого пациента свои. Германский онкологический исследовательский центр основан в 1964 году, сегодня это самый крупный биомедицинский центр в Германии. Его цель — исследование всего, что связано с онкологией: причины заболеваний, выявление и устранение факторов риска, совершенствование существующих и выработка новых концепций терапии и т.д. Огромное внимание уделяется информационному сервису и психологической поддержке пациентов и членов их семей. Сейчас идет семь исследовательских программ, работают 95 команд ученых (научный состав — со всего мира: 77 национальностей!). Результаты отражаются в научных статьях (за 2015 год, например, более полутора тысяч публикаций), часть из них были отмечены международными наградами, в том числе самыми престижными в научном мире. Так, в 2008 году Нобелевскую премию в области физиологии и медицины получил профессор Гаральд цур Хаузен — за открытие вируса папилломы человека, вызывающего рак шейки матки. Открытие привело к созданию вакцины, эффективность которой составляет 95%. Гаральд цур Хаузен возглавлял DKFZ с 1983 по 2003 год, сейчас является его почетным профессором. В 2014 году Нобелевской премией был награжден еще один исследователь из DKFZ, профессор Штефан Хелль, за свои пионерские работы по созданию флуоресцентного микроскопа с высоким разрешением, позволившего сделать множество открытий в других областях науки.
А сколько открытий еще впереди!
Журналистам представили несколько проектов, которые сейчас реализуются в DKFZ.
* * *
Молодой ученый Давид Бонекамп рассказал, как благодаря современным методам визуализации и использованию больших баз данных (Big Datа) стало возможным на более ранних стадиях диагностировать у пациентов рак простаты, а у пациенток — избежать биопсии для постановки диагноза “рак груди”. Потом была экскурсия: журналистов познакомили с работой уникального оборудования — молекулярного PET/МР-сканера. Эта инновационная система, состоящая из МР-томографа и интегрированной системы детекторов позиционно-эмиссионной томографии, позволяет значительно ускорить и упростить проведение исследований (как для врача, так и для пациента). “Это огромный успех ядерной медицины”, — с гордостью говорила доктор медицины Беттина Бойтьен-Бауман, показывая и рассказывая, как медики используют чудо-сканер для диагностики.
На экране монитора врач видит сразу все очаги рака. Глубокие нейронные сети (DNN) изучают сегменты всех срезов опухоли. Искусственный интеллект проводит анализ данных медицинской визуализации, интегрирует Big Datа с геномикой, с демографической и клинической информацией, самообучается, эффективность диагностики растет.
Эти исследования — один из примеров научной кооперации представителей разных областей наук и разных организаций. Презентацию, представленную Д.Бонекампом, подготовили ученые Департамента радиологии и Департамента медицинской информатики DKFZ, Департамента урологии и Института патологии Университета Гейдельберга.
* * *
Профессор Франк Лайко, руководитель отделения эпигенетики DKFZ, прочел интереснейшую лекцию о том, как причины появления злокачественных опухолей изучаются на животных моделях. Его выступление было посвящено эпигенетике онкологических заболеваний.
Мраморные раки произошли от раков болотных, обитающих в Америке, всего лет 30 назад. Их особенность в том, что все без исключения представители этого вида — самки. Размножаются они путем партеногенеза (без участия самцов). Это навело ученых на мысль о том, что все мраморные раки должны быть клонами, то есть генетически полностью идентичными. А если так, то все различия во внешности и поведении отдельных особей обусловлены эпигенетическими процессами.
Если генетики изучают, как сбой в ДНК становится причиной того, что ген производит неправильный продукт, встречается несколько раз или не встречается вовсе, то эпигенетиков интересуют малые изменения (также наследуемые), делающие ген более или менее активным. Это необходимо для адаптации организмов к новым условиям окружающей среды (например, к изменению рациона питания, плотности популяции, температуры и т.д.). “На риск появления и развития злокачественной опухоли тоже влияют эпигенетические факторы, — говорит профессор Лайко. — Например, коллеги в DKFZ недавно показали, что эпигенетика играет главную роль в появлении медулобластомы, агрессивной опухоли мозга у детей. Чтобы понять, как эпигенетические механизмы действуют на раковые клетки, нам нужны модели. Традиционные мыши и крысы тут не подходят. Мы работали с пчелами и саранчой, но их трудно разводить в лабораторных условиях. А мраморные раки — идеальная модель!”.
На Мадагаскаре они размножаются так быстро, что создают угрозу не только экологическую, но и экономическую, уничтожая урожаи риса. Не правда ли, просматривается аналогия с агрессивностью и быстротой распространения раковых клеток в организме? Мраморные раки обнаружены также в озерах южной Германии, Швеции, Японии.
Профессор М.Лайко начал исследовать мраморных раков в своей лаборатории, и предположения о том, что все особи имеют идентичную ДНК, а широкое разнообразие внешнего вида и поведения обусловлено эпигенетическими факторами, полностью подтвердились. “Мы не нашли ни одного генетического различия — любой мраморный рак действительно клон. Миллионы существ произошли от одного оригинального “образца”, — рассказал профессор. — Что-то произошло с геномом, что позволило им размножаться партеногенезом. Раки откладывают яйца, которые без оплодотворения развиваются в полноценных особей. Возможно, резкое изменение условий, случайный холодный шок помешал мейотическому делению клеток в яйце. Мейоз сокращает количество хромосом в родительской клетке наполовину, а если мейоз не происходит, в ней остается двойной набор хромосом. При оплодотворении таких яиц получается триплоидное потомство, с тройным набором хромосом: особи более крупные, чем родители, но стерильные, не способные к продолжению рода.
Для подтверждения того, что мраморный рак — не разновидность болотного, а отдельный вид ракообразных, “мраморных дев” посадили в один аквариум с самцами болотного рака, со стороны которых тут же началось активное ухаживание. “Девы” ответили им полной взаимностью, однако потомство, которое в результате получилось, все равно состояло из одних самок. Генетический материал самцов у них не был найден вообще, он оказался не нужен. За релевантные доказательства того, что мраморный рак является отдельным биологическим видом, М.Лайко и его коллеги получили право дать этому виду название. Они назвали его Procombarus virginolis, что значит “девственный краб”. Результаты этой работы были опубликованы в журнале Biology Open.
(Окончание следует)
Наталия БУЛГАКОВА
Фото автора
Нет комментариев