Биология с огоньком

«Окна роста» поговорили с деканом факультета биологии и биотехнологии НИУ ВШЭ Александром Тоневицким о партнерстве Института биоорганической химии РАН и Вышки, планах и задачах, которые ставит перед собой факультет, и о том, чем живут нынешние студенты бакалаврской программы «Клеточная и молекулярная биотехнология».

Александр Григорьевич, расскажите нашим читателям про свой профессиональный путь и научные интересы.

Почти вся моя профессиональная жизнь была связана с академическими институтами в целом и Российской академией наук в частности. Мои первые академические шаги начались в специализированном учебно-научном центре – школе-интернате имени А.Н. Колмогорова Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, а продолжились на биологическом факультете МГУ, который в конце 70-х я окончил по специальности «биохимия». После этого я на протяжении пяти лет работал в лаборатории иммунологии Кардиологического научно-производственного комплекса Минздрава России. А в 1985 году защитил кандидатскую диссертацию по теме «Иммунотоксины, полученные на основе моно- и поликлональных антител и А-цепи рицина». Затем я продолжил свою профессиональную деятельность в Научно-исследовательском институте генетики и селекции промышленных микроорганизмов, в котором заведовал лабораторией молекулярной иммунологии. Там в 1993 году защитил докторскую диссертацию по теме «Структурные и функциональные особенности токсинов и иммунотоксинов, ингибирующих белковый синтез». Работал заместителем директора сначала Института иммунологии Министерства здравоохранения, а затем НИИ трансплантологии и искусственных органов Минздрава.

По удивительному стечению обстоятельств мне даже удалось попробовать себя в роли руководителя Института физической культуры и спорта при Министерстве спорта, туризма и молодежной политики. Во время работы в институте мы занимались изучением состояния спортсменов. Дело в том, что иммунология спортсмена оказывает огромное влияние на его физическую форму. Изучение связей иммунитета и физических нагрузок и было целью исследований того времени.

Начиная с 2011 года я заведовал лабораторией в НИИ общей патологии и патофизиологии Российской академии медицинских наук, которая занималась изучением молекулярной физиологии и иммунологии в моделях. Позже руководил отделом трансляционной онкологии Национального медицинского исследовательского центра радиологии Министерства здравоохранения РФ. В 2017-м стал заведующим лабораторией микрофлюидных технологий для биомедицины ИБХ РАН.

Что касается моих научных интересов, я много лет посвятил работе в области онкологии. Большой блок моих исследований был посвящен малоинвазивной диагностике и жидкой биопсии. Мы с коллегами изучали возможность оценивать текущее функциональное состояние организма человека на основе анализа профиля мРНК в клетках крови и биопсии. На основе этих наработок в итоге удалось создать систему тестирования для выявления индивидуальных молекулярно-генетических особенностей рака молочной железы, которая позволяет оценивать риск развития рецидива после хирургического удаления первичной опухоли, а также осуществлять индивидуальный подбор препаратов, способных замедлить или полностью заблокировать рост раковых клеток.

Еще одним важным достижением своей исследовательской деятельности я считаю открытие закономерностей структуры и внутриклеточного транспорта белковых токсинов и создание модели «гибридома – токсин», которая позволила детально изучить механизм эндоцитоза и внутриклеточного транспорта белковых токсинов. Выявленные закономерности стали основой для разработки новых цитотоксических препаратов направленного действия, обладающих противоопухолевым и иммуномодулирующим действием. Этот класс препаратов имеет важное значение не только в теоретическом, но и в практическом плане. Например, на основе результатов нашей работы был разработан препарат «Вискумин» для лечения колоректального рака. В данный момент он проходит вторую стадию клинических исследований.

Последние 10 лет я активно занимался исследованиями по созданию платформы «человек-на-чипе». Наша научная группа по сей день сохраняет лидирующую позицию в области фундаментальных и прикладных исследований с применением in vitro моделей органов и тканей человека. Чтобы лучше понять важность данной разработки, стоит сделать небольшое отступление и поговорить о тестированиях, которые проходят новые лекарственные препараты перед тем, как попасть в аптеки. Этот процесс включает в себя несколько этапов: пробирочные тесты, тесты на животных и клинические испытания. Первые два тестирования обладают целым рядом недостатков: тесты в пробирке дают несистемный ответ, тогда как тестирования на животных требуют немалых финансовых затрат и не гарантируют полного отсутствия осложнений у человека, да и в целом представляют собой не самый этичный подход.

Для решения этой проблемы нами был изобретен так называемый «гомункулус», или модель человеческого организма на чипе. На таких чипах, которые по размеру не больше пластиковой кредитной карты, располагаются клеточные модели разных органов и тканей человека: сердца, костей, мозга, печени, легких, кишечника, кровеносной системы и т.д. Таким образом можно наблюдать за реакцией каждой из тканей на тестируемые вещества. Данное устройство обладает целым рядом преимуществ. Во-первых, благодаря этому тестированию токсичные вещества не будут допущены до тестирования на животных. Во-вторых, использование чипа позволяет делать медицину более персонализированной, ведь для подбора препарата берутся клетки конкретного человека. Все это в итоге делает лечение более безопасным и дешевым. На сегодняшний день такие микробиореакторы разрабатываются в целом ряде стран: России, США, Германии и Японии. Разработанные и предложенные нами подходы активно применяются в фармакологии, онкологии и экомониторинге, а также используются для стандартизации и оценки безопасности различных клеточных препаратов.

Факультет биологии и биотехнологии НИУ ВШЭ создавался при поддержке Российской академии наук, а именно на базе Института биоорганической химии (ИБХ РАН). Расскажите, пожалуйста, как формировалось сотрудничество между институтом и Высшей школой экономики.

Открытие и развитие естественно-научных направлений подготовки сейчас крайне важно для Вышки. Стоит вспомнить о принятой не так давно Стратегии развития университета, в рамках которой ректором и была начата активная работа по развитию факультетов в Вышке. Помимо расширения набора дисциплин предусматривается и активное вовлечение будущих студентов в академию, последующий запуск магистерских и аспирантских программ, поддержка студентов в их проектной и лабораторной деятельности. Именно такой вектор развития планируется поддерживать на нашем факультете.

Открытие факультета потребовало использования экспертизы, научно-педагогического опыта и привлечения к преподаванию активно работающих в науке специалистов, сосредоточенных в основном в институтах РАН. В этой связи ИБХ РАН выступает мощным ресурсом для Вышки как в плане высококвалифицированных сотрудников, так и в плане необходимых лабораторных помещений, которые предоставляет студентам институт. В то же время Высшая школа экономики – университет с лучшими преподавателями в области биологии, химии и математики, обладающий, кроме того, блестящей репутацией среди абитуриентов. Во время первого набора студентов на нашу бакалаврскую программу «Клеточная и молекулярная биотехнология» летом прошлого года мы уже наблюдали высочайший уровень подготовки школьников (из 58 поступивших 34 человека поступили по результатам олимпиады), и это о многом говорит.

Расскажите, пожалуйста, что представляет собой программа «Клеточная и молекулярная биотехнология» и как устроен образовательный процесс.

Наша бакалаврская программа основана на сочетании интенсивной фундаментальной подготовки студентов по математике, химии, физике, компьютерным наукам и специального обучения студентов с включением их в реальную научно-исследовательскую работу. Синергия ресурсов ИБХ РАН и Высшей школы экономики действительно дала нам возможность создать уникальные лекционно-семинарские курсы и оригинальный лабораторный практикум. Все это ориентировано на выпуск специалистов высшей квалификации по наиболее актуальным направлениям развития современной биологии.

Безусловно, хорошая подготовка будущего специалиста-биолога или биотехнолога невозможна без изучения дисциплин общего и физико-математического профиля, поэтому эти направления являются обязательной составляющей программы и будут читаться ведущими преподавателями Вышки. Языковая подготовка – еще один важнейший компонент обучения, так как к середине обучения студенты будут прослушивать курсы, читаемые зарубежными специалистами, а к концу обучения – самостоятельно готовить научные тексты на иностранном языке.

Мировой опыт подготовки лучших специалистов в нашей области говорит о необходимости тесной связи образования и науки. В нашей стране имеется успешный пример стыковки образования и науки, основанный на интенсивной фундаментальной подготовке студентов в первые годы обучения и дальнейшем наращивании специального обучения с вовлечением студентов в научные исследования. Программа бакалавриата факультета биологии и биотехнологии построена на основе именно такой модели.

В результате разработки концепции программы у нас получилась система взаимосвязанных курсов, читаемых известными учеными и лучшими университетскими преподавателями. К курсам общего цикла добавляется ряд элективных дисциплин и курсов по выбору, что с самого начала обучения предоставляет студенту возможность выбора своей индивидуальной траектории. Начиная уже с первого курса студенты проходят практику в ИБХ РАН.

Несмотря на то что процесс обучения предусматривает очень сильный упор на фундаментальную науку, наша программа все-таки является практико-ориентированной. Это значит, что два, максимум три дня в неделю студенты изучают теорию, посещая лекции и семинары, которые проходят на базе Вышки, тогда как оставшиеся три дня в неделю они полностью проводят на практике в ИБХ РАН. Практика в основном призвана закрепить те знания и навыки, которые были получены студентами во время семинарских и лекционных занятий. Скажем, если на этой неделе студенты изучали органическую химию для биологии и медицины, то практику после этого они будут проходить конкретно в лаборатории органической химии. При этом во время практики студенты обычно разбиваются на достаточно маленькие группы: с одним преподавателем в среднем работает по четыре студента, что формирует индивидуальный подход к каждому ученику.

Образовательная программа вырабатывает у студентов навыки как научно-исследовательского, так и практического подхода к решению разнообразных проблем. Выпускники программы получат глубокие знания в области наук о природе и смогут продолжить свой профессиональный путь как в академии, так и в коммерческих структурах. То есть для студентов открыта, например, магистратура НИУ ВШЭ и других российских и зарубежных университетов, в которой они смогут продолжить обучение, а также ведущие научно-исследовательские институты в России и за рубежом. Те же, кто предпочтет академии бизнес-среду, будут востребованы в компаниях, нацеленных на внедрение научных разработок в области биотехнологий в производство, R&D ведущих корпораций и технологических стартапах.

Как проходит работа с нынешними студентами программы? Насколько активно они вовлечены в исследовательскую деятельность?

На данный момент на факультете учится 58 студентов-первокурсников, более старших курсов пока нет, так как это наш первый набор. Тем не менее, даже несмотря на свой юный возраст, студенты активно принимают участие в научно-исследовательской работе, в первую очередь в рамках существующего партнерства с ИБХ РАН, который является крупнейшим центром физико-химической биологии и биотехнологии в России.

Так, часть наших студентов сейчас вовлечена в исследовательскую деятельность целого ряда лабораторий РАН: учебно-научный центр «Биоинформатика», лаборатория микрофлюидных технологий для биомедицины, лаборатория клеточной биологии, лаборатория химии диазосоединений, отдел структуры и функций РНК, лаборатория мембранных и биоэнергетических систем, лаборатория биофотоники и лаборатория нейромодуляторов и нейрорецепторов. Помимо академических институтов, ряд студентов принимает участие в работах, проводимых на базе профильного Научно-технического центра «БиоКлиникум».

Еще одним направлением деятельности студентов выступают образовательные проекты. Так, например, весной студенты факультета будут помогать преподавателям в реализации факультетского дня для лицеистов, класса с углубленным изучением естественных наук, а в начале лета несколько студентов планируют принять участие в проведении Летней многопрофильной школы по естественным наукам для школьников старших классов.

Мы в первую очередь планируем вовлекать лучших студентов в исследовательскую работу по тематике недавно созданной Международной лаборатории микрофизиологических систем. При этом формате возможна финансовая поддержка студентов – стажеров лаборатории, а также финансирование за счет средств лаборатории их академической мобильности: поездки на конференции, летние школы и семинары по тематике лаборатории, стажировки в партнерских организациях.

Я придерживаюсь мнения, что студенческая жизнь – это не только пробирки и пипетки, но и множество других ярких и увлекательных событий, особенно во время первых двух курсов. Парадоксально, но кажется, наши воспитанники считают иначе. Наши студенты действительно горят выбранным направлением обучения, а потому работаем мы с огоньком. Ребятам особенно нравится возможность работы в институте РАН, которая подразумевает практику в настоящих «взрослых» лабораториях под руководством квалифицированных ученых. К примеру, в первый день визита студентов в ИБХ РАН директор института Александр Габибович Габибов провел для них экскурсию, от которой все были в полном восторге. У студентов была возможность заглянуть в разные лаборатории и узнать, чем занимается каждая из них. Уже на этом этапе некоторые из них выбрали конкретные лаборатории, в которых хотели бы дальше работать.

Планируется ли на факультете сотрудничество с международными партнерами и другими подразделениями Высшей школы экономики?

Безусловно. У факультета уже есть предварительные договоренности с западными партнерами по академической мобильности студентов, участию их в научных разработках и грантах, стажировках. Наш план – привлечь к 2022 году около трети обучающихся на факультете студентов (преимущественно студентов третьего и четвертого курсов бакалавриата и аспирантов) к участию в различных форматах академической мобильности. Это, например, и среднесрочные стажировки, предусматривающие работу на оборудовании и в библиотеках партнера, и краткосрочные стажировки, то есть участие в летних биологических школах для молодых ученых и конференциях.

В ближайшей перспективе мы также рассматриваем сотрудничество и с региональными партнерами, а именно с Дальневосточным федеральным университетом, Первым Московским государственным медицинским университетом имени И.М. Сеченова (по части создания с ним зеркальной лаборатории) и Российской медицинской академией непрерывного профессионального образования при Минздраве РФ (по части создания базовой кафедры РМАНПО в НИУ ВШЭ). Международное сотрудничество также находится на активной стадии планирования. Оно, безусловно, позволит расширить возможности факультета по использованию научного оборудования и кадрового потенциала. Среди наиболее перспективных международных партнеров факультета Берлинский технологический университет (Technische Universität Berlin), Гамбургский университет (Universität Hamburg) и Цюрихский университет прикладных наук (The ZHAW Zurich University of Applied Sciences).

Какие у факультета планы по открытию новых магистерских и аспирантских программ?

В 2021 году факультет планирует провести первый набор в аспирантуру на программу «Молекулярная биология». Сейчас мы готовим документы для лицензирования этого нового для НИУ ВШЭ направления в Рособрнадзоре.

В 2022 году на факультете планируется открытие магистерской программы по направлению «Биология». Программа будет иметь практико-ориентированную направленность с глубоким уровнем фундаментальной подготовки и будет направлена на формирование профессиональных компетенций обучаемых в области коммерциализации научных разработок. Она будет построена на базе контекстного подхода к обучению, основой которого является понимание жизненного цикла продукта, процесса или системы как контекста образовательной среды. Такой формат является одним из принципов эффективной практики и способствует развитию у обучаемых понимания важности и стратегического влияния исследований и технических разработок на общество. Именно выпускники магистратуры по направлению «Биология» смогут развивать основные тренды в современных биотехнологиях и биоэкономике страны в целом и вести инновационные идеи от зарождения до полной реализации, отбирая заведомо успешные проекты. В перспективе планируется придание магистратуре международного характера и установление регулярной программы обмена с западноевропейскими программами по данному направлению.

Факультет рассматривает возможность открыть в перспективе 2022–2023 годов в онлайн-формате магистерскую программу «Биоэкономика». Программа планируется как междисциплинарная. Магистерские программы по биоэкономике в обычном, очном формате реализуются некоторыми российскими вузами (прежде всего, МГУ и ИТМО) и представлены в ряде ведущих зарубежных университетов, но онлайн-магистратур по этой тематике пока нет. Открытым остается вопрос, по какому именно направлению правильнее реализовывать подобную междисциплинарную магистратуру. Это может быть как «Биология» (тогда к моменту запуска программы нужно получить лицензию по этому направлению), так и «Экономика».

В программе предполагается рассмотрение следующих тем:

• изучение основ биоэкономики как новой отрасли существующей мировой экономики;
• маркетинг в биоэкономике;
• нормативно-законодательная база биоэкономики на примере разных стран;
• способы коммерциализации инновационных бизнес-идей и формирование стратегии инновационного развития.

Открытие подобной программы становится принципиально возможным, во-первых, благодаря появлению и развитию технологий онлайн-образования, а во-вторых, благодаря актуальности темы: сохранение экологического достояния планеты становится глобальной проблемой.

Чрезвычайно востребованы специалисты, способные системно рассматривать биотехнологические кластеры, реализовывать проекты с учетом экономического анализа биотехнологий на макроуровне, уровне отрасли и отдельного предприятия, обосновывать технико-экономическую целесообразность предпринимательских проектов и осуществлять оптимизацию бизнес-процессов.

В программе может быть продумана практическая составляющая в виде выполнения групповых проектов, нацеленных на решение вполне реальных проблем, под руководством привлеченных факультетом экспертов.

Ведущие университеты мира размещают свои онлайн-курсы/программы на таких глобальных образовательных платформах, как Coursera, edX, Udacity. Предполагается, что будущая магистерская программа будет разрабатываться для размещения на платформе Coursera. Вероятно, ее следует реализовывать на английском языке, чтобы привлечь студентов глобального образовательного рынка.

Мы со своей стороны будем прикладывать всевозможные усилия для того, чтобы подготовить специалистов в области современной биологии высочайшей квалификации и сделать факультет биологии и биотехнологии Вышки одним из лучших в Европе.