Сергей Архипов: «У нас уже сформировалось сообщество ученых, с нетерпением ждущих начала работы на СКИФе»

Ввод в эксплуатацию установки СКИФ не только окажет серьезное влияние на развитие фундаментальной науки, но и позволит ученым решать прикладные вопросы, например, на основе результатов исследований ускорить процесс разработки новых лекарств. Об этом рассказал старший научный сотрудник Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»), старший преподаватель кафедры химии твердого тела Новосибирского государственного университета кандидат химических наук Сергей Архипов.

Согласно нацпроекту «Наука и университеты», Российская Федерация должна стать одной из десяти ведущих стран мира по объему научных исследований и разработок. Справиться с этой задачей поможет передовая инфраструктура для научных исследований — уникальные научные установки класса «мегасайенс». Одна из таких установок — Сибирский кольцевой источник фотонов.

Уникальные характеристики нового источника СИ «СКИФ» позволят проводить передовые исследования во множестве областей, в том числе структурной биологии.

— Можно выделить два направления прикладных исследований, в которых важны инструменты структурной биологии. Первое — это получение информации, необходимой для разработки лекарств. Второе — оптимизация процесса дизайна биотехнологических ферментов. При разработке лекарства один из подходов заключается в выделении конкретной мишени, на которую направлено его действие. И в роли такой мишени, как правило, выступает белок, выполняющий какую-то функцию. К примеру, ученые нашли белок, который позволяет коронавирусу разрезать полипептидную цепь для формирования новых вирусных белков. Следующий шаг — поиск молекул, которые заблокируют действие этого белка. Можно перебирать варианты вслепую, а можно определить трехмерную структуру этого белка и под этот «замок» найти «ключ», — сообщил ученый.

Существует специальный банк данных, в котором находятся 3D-структуры всех расшифрованных белков, нуклеиновых кислот и их комплексов. Там сейчас более 230 тысяч структур различных макромолекулярных соединений. И 80 процентов из них были определены методом рентгеноструктурного анализа.

Сергей Архипов отметил, что этот метод реализуется в том числе на лабораторной установке, которая называется «монокристальный рентгеновский дифрактометр».

— В Академгородке есть порядка десяти таких установок. Но, во-первых, далеко не каждая из них позволяет исследовать кристаллы белков, во-вторых, образцы должны быть практически идеального качества. Но и в этом случае придется проводить эксперимент несколько дней, поскольку для генерации необходимого количества фотонов требуется время. Когда вы делаете аналогичное исследование на синхротроне, то необходимое количество фотонов генерируется меньше чем за секунду, они продуцируются в сотни миллиардов раз быстрее, чем при использовании рентгеновской трубки дифрактометра, — акцентировал сотрудник ЦКП «СКИФ».

Как рассказал Сергей Архипов, в России сформировалась сообщество исследователей, занимающихся определением пространственных структур белков и белковых комплексов, в него входят более 30 научных, научно-образовательных организаций, биотехнологических компаний. Также это сообщество прирастает учеными Белоруссии. Идейным лидером сообщества можно назвать Московский физико-технический институт.

И серьезный вопрос, где всем этим ученым проводить исследования. Раньше Российская Федерация закупала порядка шести процентов времени в Европейском центре синхротронного излучения (Гренобль, Франция). Кроме того, российские ученые для проведения соответствующих экспериментов летали в Великобританию, Италию, Германию, Америку. После введения санкций количество центров, где российские ученые могут проводить исследования, сократилось до избранных единиц. Например, есть возможность поработать в Китае, Южной Корее, Бразилии. Но все эти варианты связаны с значительными затратами времени и средств.

— Еще одна проблема заключается в том, что биологические образцы очень нежные и чувствительные, требуют специального обращения. К примеру, когда температура колеблется на несколько градусов, кристаллы белков могут разрушиться и стать непригодными для исследований. А оборудование, поддерживающее необходимый температурный режим, может выполнять эту функцию лишь определенное время. Бывает, что таможня долго не пропускает образцы, плюс оформление необходимых документов является достаточно сложной процедурой. Транспортировать образцы из Москвы, Пущино или Казани, где сосредоточены исследовательские группы, в Новосибирск значительно проще, чем в тот же Шанхай. Поэтому ученые с нетерпением ждут начала работы на СКИФе, — отметил Сергей Архипов.

Важно и то, что в центре коллективного пользования запланировано создание лабораторной инфраструктуры, где можно будет работать с биоматериалом и получать образцы.
Если говорить о характеристиках СКИФа, то необходимо отметить, что изначально ставилась задача создания лучшей установки в своем классе. СКИФ будет генерировать очень узкий и интенсивный пучок фотонов, позволяющий изучать микрокристаллы, что очень важно для развития метода ренгтеноструктурного анализа биополимеров и исследования очень сложных образцов.

Старший научный сотрудник ЦКП «СКИФ» рассказал и о подготовке будущих кадров для работы на высокотехнологичном оборудовании установки. Сейчас в НГУ действует межфакультетская магистерская программа, которая разработана не только для химиков и физиков, но и включает возможность поступления на нее биологов, геологов и археологов.

Наряду с этим на физическом факультете запущен потоковый курс для изучения использования синхротронных методов в различных областях. Также регулярно проводятся школы молодых ученых, где в первую очередь рассказывают, какие задачи можно решать с помощью методов синхротронного излучения. Три раза проводилась программа дополнительного профессионального образования, обучение в рамках которой прошли сотрудники «Вектора» и преподаватели школ Кольцово.

Кроме того, Сергей Архипов отдельно отметил эффективность инструментов финансовой поддержки аспирантов в Кольцово, которые благодаря инициативе главы наукограда получают ежемесячную стипендию от администрации.