2021 JINR Grants for Young Scientists: Mikhail Zarubin

 

— Михаил, расскажите, пожалуйста, немного о себе.

В университете я занимался научной работой в НИИ Физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ. В ЛЯП ОИЯИ я начал работать в 2019 году, обучаясь в аспирантуре по специальности “биофизика” на кафедре биоинженерии биологического факультета МГУ. Основная тематика моих исследований — изучение механизмов экстремальной устойчивости живых организмов к различным стресс-факторам с помощью молекулярно-биологических методов.

— Какие проекты и работы за прошлый и текущий год вы включили в заявку на грант?

В грант на 2021 год я включил работы по изучению ответа организмов на снижение естественного радиационного фона. Это довольно необычная, но активно развивающаяся в последние годы область исследований, объясняющая возникновение биологических ответов на хронические фоновые количества радиации. Такие эксперименты требуют условий с практически полным подавлением естественного радиационного фона, поэтому мы проводим эти работы в уникальном месте: в Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН (БНО). Обсерватория создавалась для исследований в области физики элементарных частиц, атомного ядра, космических лучей и нейтринной астрофизики в семидесятые годы прошлого века. БНО состоит из комплексов наземных сооружений и подземных лабораторий, расположенных вдоль двух параллельных штолен в толще горы Андырчи.

DULB-4900 — самая глубокая из подземных лабораторий — расположена на расстоянии около 4 км от входа в тоннель под горой, что минимизирует вклад космических ливней в радиационный фон, а оснащение специальными камерами обеспечивает подавление локальной радиации от скальной породы.

Сотрудники нашей лаборатории — первые, кто проводит в БНО биологические исследования. Вообще, биологи работают совместно с физиками в подземных физических лабораториях разных стран: во Франции (CNRS Modane), Италии (LNGS Gran Sasso), Канаде (SNOLAB), США (SURF), но в лабораториях БНО первыми стали мы. 

В наибольшей степени наша работа пересекается с исследованиями, которые проводят биологи в Национальной лаборатории Гран-Сассо (Италия). Условия итальянского эксперимента по выявлению биологических эффектов от подавления естественного радиационного фона могли быть воспроизведены в DULB-4900 БНО ИЯИ РАН, что позволило частично сопоставить наши данные. Кроме того, биологи в Гран-Сассо работали не с отдельными клетками, как другие исследователи, а со сложными модельными организмами — мушками дрозофилами, или Drosophila melanogaster. Такие исследования гораздо интереснее, ведь в отдельных клетках нет нервной, дыхательной и других систем. Мы также использовали мушек дрозофил, причем той же генетической линии, что и итальянские ученые. 

В Секторе молекулярной генетики клетки ЛЯП доступны самые современные омиксные технологии для таких исследований, например транскриптомный анализ. В этом и была новизна нашего подхода.  Используемый нами транскриптомный метод позволил получить полную картину изменений в регуляции работы всех генов модельного организма и дать развернутые и точные ответ на вопрос о влиянии пониженного радиационного фона на жизнедеятельность организмов. 

Мы обнаружили, что у плодовых пушек после двухнедельного эксперимента в камерах DULB-4900 изменились нейрорегуляция ответов на внешние стимулы, иммунный ответ и первичный метаболизм по сравнению с контрольными группами, расположенными на поверхности. Наши данные по стресс-ответам дрозофил были использованы для сравнительного анализа с другими стресс-ответами дрозофил, полученными в работах других ислледователей с помощью анализа транскриптомов. Биологические ответы в нашей работе оказались совсем небольшими по сравнению с классическими ответами на воздействие радиации, также ответ был неспецифичен и к целому ряду возможных стресс-факторов окружающей среды (гипоксия и т.д.). 

Мы заключили, что модельные организмы испытывали в DULB-4900 хронический недостаток естественных физических стимулов, которые необходимы для полноценного развития, и описали последствие этого.

— Как вы оцениваете предварительные итоги работ по гранту на 2021 год?

— Оцениваю хорошо: поставленные задачи удается выполнить. У нас вышли в этом году экспериментальная (Q1) и обзорная статья ЭЧАЯ по теме биологических эффектов от подавления естественного радиационного фона, мы получили отклик на работу от коллег из Гран-Сассо и по их приглашению сделали постер для Radiation Research Society`s 67th Annual Meeting (США). Мы неплохо продвинулись в понимании того, как изучать хроническое (т.е. протяженное во времени) воздействие радиации и других стрессов, проводить сравнительный транскриптомный анализ.

Кроме того, я проводил обзор биологических экспериментов, которые проходят в подземных лабораториях мира. Это целый пласт исследований, о котором я и не подозревал в начале работ. Для примера, активные исследования проводятся в Китае, где промышленное производство планируют размещать под землей. Есть даже целое новое направление медицины — Deep Underground Medicine, которое исследует, как длительное пребывание глубоко под землей влияет на психику и здоровье человека.

Я бы хотел поблагодарить за идеи и возможность проведения таких исследований своего научного руководителя к. б. н. Е. В. Кравченко, заместителя директора ЛЯП по научной работе, д. ф.-м. н. Д. В. Наумова (ЛЯП ОИЯИ) и  заведующего лабораторией НФИ БНО ИЯИ РАН, к. ф.-м. н. А. М. Гангапшева (БНО ИЯИ РАН). 

— Планируете ли подаваться на грант 2022 года?

— Да, планирую. И мы продолжим биологические исследования в условиях Баксанской нейтринной обсерватории — уникальной базы для междисциплинарных исследований.

Благодарим Михаила за рассказ и желаем ему успехов в научных исследованиях и новых открытий!

News of the laboratory