Нанороботы — термин из области научной фантастики или будущее борьбы с раком? Почему главная проблема человечества — это не политическая разобщенность, а антибиотикорезистентные бактерии? Об этом и многом другом — в интервью с физиком Максимом Никитиным
Максим Никитин. Фото: МФТИ/mipt.ru
Максим Никитин — кандидат физико-математических наук, который работает в Физтехе, пытаясь создать наноробота, который должен уничтожать раковые клетки и только их. С ним беседовал Илья Копелевич.
У нас в гостях Максим Никитин — кандидат физико-математических наук, лауреат всероссийских и международных научных конкурсов, руководитель лаборатории в Физтехе, руководитель направления в университете «Сириус» и создатель собственной компании Abisense, которая делает необходимые материалы для того, чтобы разрабатывать все то, за что Максим уже получил довольно большое количество научных премий. Перед тем как мы начнем, скажу, что его работы направлены на создание наноробота, который должен работать в нашем организме и уничтожать раковые клетки, только их и больше ничего. Тут все слова очень популярные, вы можете их немножко на доступном уровне расшифровать?
Максим Никитин: Все очень любят это слово, оно немножко ненаучное, его любят фантасты, любят СМИ и так далее, мы все-таки используем чуть другие выражения. А то, что делаем мы, и то, что действительно уникально, что никто, кроме нас, не умеет делать, — это нанокомпьютеры. То есть к чему мы стремимся? Наша задача попасть лекарством точно в опухоль, чтобы действительно удалять опухолевые клетки, но не влиять никоим образом на здоровые ткани. К сожалению, это очень сложно. Большая часть видов рака такая, что невозможно отделить какую-то конкретную одну молекулу, которая бы четко идентифицировала — вот это больная клетка, а вот это здоровая клетка. Но все современные лекарства распознают только одну молекулу. То есть это может быть маленькая химиотерапевтическая молекула, может быть моноклональное антитело, что является на данный момент самым передовым вариантом лечения. И они все распознают один рецептор на наших клетках.
А надо несколько, чтобы точно попасть?
Максим Никитин: Да. Для того чтобы точно идентифицировать клетку, нам нужен компьютер. То есть наш обычный электронный компьютер анализирует напряжение на наших транзисторах: единичка — это есть напряжение, нолик — нет напряжения или тока. А у нас нанокомпьютеры, только биологически-молекулярные нанокомпьютеры. Они анализируют, если есть присутствие, какая-то молекула, какой-то маркер заболевания — это единичка, отсутствует — нолик.
Сейчас ведь многим так на слух может показаться, что вы запускаете в организм чип...
Максим Никитин: Это отдельная история, она действительно очень популярна, я могу со своей точки зрения сказать так, что чипы — это очень-очень далеко от того, что умеет сейчас человечество. То есть мы действительно запускаем в организм животных нанокомпьютеры, но это очень еще простые и мало чего умеющие сущности. Но они действительно умеют анализировать параметры. Если легкий пример привести, который многим будет понятен: нам нужно лекарство сделать, которое будет активно, только когда высокий уровень глюкозы и одновременно малый уровень инсулина, то есть 1:0. В этом случае нужно атаковать какую-то клетку, заставить ее продуцировать инсулин, но как только уровень инсулина повышается или глюкоза падает, нужно инактивироваться. Вот такой нанокомпьютер должен лечить диабет.
То, что вы делаете, то, что попадает в кровь, бродит по организму в поисках, содержит электричество или вообще без него?
Максим Никитин: Нет, вообще без электричества. Я изначально, где-то в десятом классе, очень увлекался программированием, думал стать программистом и как раз хотел заняться такой областью — наноэлектромеханические системы. Мне казалось, что можно сделать робота из шестеренок с передачей каких-то сигналов и запускать его в кровоток. Проблема в том, что это нереально, это невозможно. Наши капилляры — это 700 нанометров, то есть в 100 раз тоньше человеческого волоса, и если мы будем запускать что-то более крупное, то вызовется просто эмболия сосудов, возникнет тромб, и ничего хорошего не будет, никакой терапии, это будет очень опасное состояние.
То есть этот компьютер, как вы говорите, он без электричества, он чисто биохимический?
Максим Никитин: Да, чисто химический. Это простые кристаллы с полимерами, которые молекулярными взаимодействиями могут претерпевать разные изменения, они распадаются, собираются, но это очень-очень пока простые системы.
Как я понимаю, нигде в мире такого уровня препараты пока не созданы. Но вы, наверное, не единственный в мире, кто этим занимается?
Максим Никитин: Концепция, которую мы разработали, технология создания таких компьютеров уникальна по функциональности. У нас есть, по сути, только один конкурент — это коллаборация Гарварда и Бар-Иланского университета в Израиле. Они умеют считать столь же сложно, как и мы, но они доставляют только очень-очень маленькие частицы из ДНК. Им удалось продемонстрировать их работоспособность в таракане. Вы спросите, почему в таракане, а не в мышах? У них система не позволяет доставить реальные, настоящие лекарства.
А вам уже это удается?
Максим Никитин: Мы можем это сделать на любой наночастице.
А у вас это на тараканах или на ком?
Максим Никитин: У нас все хорошо на клеточных культурах и так далее, но у нас все работает и на более сложных организмах, но еще не опубликовано. В научном мире считается, что пока не опубликовано, значит, не работает.
То, чем вы занимаетесь сейчас, — это фундаментальная наука? То есть это формирование какого-то принципа, как это будет работать? Или это нечто, что должно непосредственно продуцироваться уже в коммерческом изделии?
Максим Никитин: То, что я сказал про нанокомпьютеры, — это действительно пока фундаментальная наука, то есть мы придумали транзистор, осталось сделать iPhone.
Все-таки ваше открытие должно быть доказано именно на человеческом материале или чуть раньше оно будет признано как работающий принцип?
Максим Никитин: Нет, признано оно уже сейчас, потому что есть публикации, но, по сути, все признают, что да, это действительно что-то полезное, только когда пройдут клинические испытания. Клинические испытания — это обычно долго, порядка 15 лет.
То есть здесь фундаментальная наука обязательно напрямую шагнет в коммерческий продукт?
Максим Никитин: Это то, к чему мы стремимся. То есть только это мы будем считать действительно настоящим результатом.
Хорошо. А вот теперь, если сравнить условия, в которых вы работаете и в которых работают ваши конкуренты из Гарварда, из Израиля, может, еще откуда-то. Там существуют очень мощные фармкорпорации с огромными бюджетами, с огромным опытом перехода от теоретических или фундаментальных экспериментов к практическим по всем стадиям, от животных к доклиническим, первым клиническим — это все сложное и длинное дело. У нас я не знаю, чтобы этот процесс так работал, особенно в таких сложных и совершенно инновационных методах лечения. Кто заплатит и организует все это? Кто у нас это может сделать?
Максим Никитин: Это, безусловно, сложный, наверное, самый сложный вопрос, который мы сами пытаемся сейчас активно решать. То есть у нас есть, допустим, другая технология, которая абсолютно революционна с точки зрения всей наномедицины. То есть те роботы, о которых я рассказал, — это одна часть, но параллельно еще много людей разрабатывают разные терапевтические препараты. У всех у них большая проблема в том, что иммунная система очень быстро выхватывала их из кровотока. То есть когда их вводили, 90% дозы вообще ни разу не проходило через опухоль, потому что иммунитет очень сильно работает. И мы придумали классную идею: давайте обхитрим иммунную систему, попросим переработать эритроцитов в три раза больше, чем она делает каждый день. Эритроциты, которые непрерывно в нас плавают, потихоньку портятся. В среднем эритроцит живет 100 дней, и каждый день организм перерабатывает 1% эритроцитов. Мы сказали: а давайте мы введем специфическое антитело, которое заставит иммунитет вывести 3% эритроцитов за сегодня. Что происходит? Иммунитет наедается, и когда вводят терапевтические наночастицы, они успевают проскочить.
А это не опасно с точки зрения падения иммунитета?
Максим Никитин: Нет, это очень интересная история, мы это очень подробно изучили, это намного мягче, чем любая химиотерапия и так далее. Там несравнимые порядки опасности. Конечно, это не надо использовать для лечения гриппа, но с точки зрения онкозаболеваний это очень интересная технология. Так вот с ней мы уже сейчас готовы выходить на клинические испытания. И мы сейчас ищем как раз хорошего партнера, кто отважится вводить столь инновационную технологию на рынок. В России за последнее время очень хорошо научились делать те лекарства, по которым технологический процесс понятен. То есть малые молекулы у нас очень хорошо умеют делать. Теперь остается этап, когда нужно настроить и освоить то, как выводить принципиально новые типы лекарств и методов лечения. Вот это пока мы не очень хорошо умеем делать, но я думаю, что в ближайшее время все вместе как-то научимся.
Как я знаю, в прежние годы вы публиковались в самых авторитетных международных журналах и участвовали в международном общении. Вам делали предложения какие-то иностранные компании, институты?
Максим Никитин: Естественно, по конкретным технологиям приходят приглашения венчурных инвесторов, что давайте создадим проект, сделаем компанию. Это стандартный процесс, он всегда был, всегда есть и всегда будет.
Как вы на это откликались?
Максим Никитин: Знаете, поиск инвестора — это очень ответственный момент. С хорошим проектом ты не каждому инвестору скажешь «да», потому что инвестор должен быть такой, который не приведет к тому, что выделит деньги, что-то произойдет, а потом структура сделки будет настолько неправильной, некорректной, что больше никто не вложит в этот проект, и проект закончится, не начавшись, хотя имел все возможности и перспективы стать великим лекарством. Это очень сложный процесс отбора, поэтому со всеми разговариваем, со всеми общаемся.
То есть вы находитесь на данном этапе, если говорить о бизнес-стороне вашего дела?
Максим Никитин: Да, но пока мы занимаемся разработкой лекарства, это то, вообще почему я стал ученым. Я для себя формулирую это как? Если я создам лекарство, которое выйдет в клинику и будет лечить людей, я прожил не зря. К этому я стремлюсь.
Я замечу, что вы именно физик, вы не биолог и не врач. Но сейчас биология и физика очень слились. Итак, а кто же сейчас обеспечивает вот весь этот научный процесс материально?
Максим Никитин: У нас основная масса финансирования от Российского научного фонда (РНФ), от Министерства образования и науки, то есть различные госзадания, различные гранты. Это большое финансирование. А отдельно мы занимаемся, я основал компанию, где мы разрабатываем научные приборы, реагентику, финансирование у нас от покупателей.
А изначально вложился кто?
Максим Никитин: Мы. То есть физлица, которые решили рискнуть и попробовать создать очень необычный прибор.
А этот прибор нужен только вам или кому-то еще?
Максим Никитин: Изначально мы хотели создать прибор, потому что не могли купить супердорогой зарубежный вариант. Он стоил более 50-80 млн рублей, и такой грант получить очень сложно, очень сложно отчитываться. Мы решили с ребятами попробовать сделать свой собственный, пусть он будет хотя бы в десять раз хуже, но тем не менее у нас будет хоть какой-то вариант что-то там измерять. Мы начали его делать в рамках компании, и, к нашему удивлению, мы сделали прибор, который был в три раза чувствительнее, чем самый крутой западный аналог. Мы сделали прямые сравнения, и мы в три раза чувствительнее оказались. Тут объяснение простое. Тот прибор разрабатывался в 2000-е годы, а мы начали делать с новой физикой, с новой электроникой и так далее в 2019 году. И этот прибор очень-очень востребован всеми генетиками, биологами, то есть все, кто делает эксперименты, так или иначе уже на финальной стадии, когда они тестируют все на животных, всем лабораториям этот прибор очень-очень нужен. И мы сейчас его цену сильно снизили, чуть ли не в десять раз.
То, что вы делаете, называется «наноробот» в том смысле, что частицы именно наноразмера, не микроскопического, а нано, так что они даже через капилляры будут свободно перемещаться. Для этого нужно создавать какие-то сложнейшие технологии. Неужели все это мы можем прямо импортозаместить хотя бы в малых количествах, чтобы вы все это продолжали?
Максим Никитин: В целом я бы сказал так, что биологам сейчас проще, чем физикам. Тут надо сказать, что физика очень долго развивалась в XX веке, была сделана очень мощная микроэлектронная база, которая требует не то чтобы институтов, а гигантских супермощных заводов, там тысячи сотрудников. В биологии все проще, все технологии очень сложные, но в биологии все развитие еще на том уровне, когда в целом один человек может объять в своем мозгу всю технологию от начала до конца.
А физически у него есть средства? Это же не в пробирке выращивается наночастица. Кстати, она вообще физическая?
Максим Никитин: Нет, она химическая. Наночастицу мы растим из кристалла, то есть из солей железа, допустим, мы получаем магнитные наночастицы. Простейшая базовая реакция, которую многие видели на уроках химии, — FeCl3, FeCl2 и щелочь добавляем, выпал осадок, подогрели, и магнит притягивает. Это азы, они очень простые, дальше надо долго синтезировать очень много различных наноматериалов, чтобы понять, как сделать очень хорошо действующую частицу. Это стандартная фраза — 80% усилий дают 20% результата. А в биологии базу сделать очень легко, а вот эти 5%, которые переводят частицу в самую эффективную, которую можно вводить в человека, — это надо 10-20 лет жизни быть профессионалом в области. В биологии что действительно безумно сложно по сравнению с физикой — так это масштабирование. Мы можем сделать самую крутую, умную частицу в лаборатории, но потом придумать технологический процесс, как его произвести в многотонном производстве, — это нерешаемая задача в очень многих случаях.
Глядя вперед, допустим, вы в лабораторных условиях сможете получить то, о чем мечтаете, а потом начнется следующий этап. А как это начать делать в большем количестве? Вы об этом этапе думаете сейчас? Или сначала надо получить то, что вы масштабируете?
Максим Никитин: Почему я пошел заниматься приборостроением? Потому что для масштабирования часто нужно новые приборы делать, реакторы и так далее, которые будут это синтезировать так, как никто раньше не делал, и это часть задачи. Поэтому мне интересно попытаться объединить все от FeCl3, FeCl2 до создания частицы, до испытания на клетках, животных и на тех приборах, которые потом это будут исследовать, масштабировать.
Сколько вам нужно людей для того, чтобы те задачи амбициозные, которые вы себе ставите, пройти до конца?
Максим Никитин: Естественно, по проектам это экспоненциально растет. Если мы первый проект делали буквально вдвоем, второй — это уже три человека и так далее. Конечно, передо мной сейчас стоит фармзадача, то есть как лекарство довести до клиники. Вот это самый сложный этап, на котором я сейчас, и я надеюсь, у меня получится. Для этого нужно, к сожалению, и много организаций, и много людей.
И что с людьми? Это же должны быть не просто люди — оловянные солдатики, они должны так же верить, так же знать, так же уметь и еще творить, потому что вы ищете решения, не найденные до сих пор.
Максим Никитин: Да, самое сложное — найти толковых людей. Те люди, которые не просто готовы профессионально выполнять свои задачи, а кто добивается результата, вот это я называю толковыми. Был анекдот какой-то, что исследователь — это и сантехник, и слесарь, и физик, и биолог, и так далее. То есть нужно все в себе сочетать и понимать, что ты должен не сделать какой-то эксперимент типа конь в вакууме, написать в тетрадке и все, а надо реально изготовить продукт.
И более того, тебе никто не поможет, кроме тебя самого. Если тебе нужна какая-то отвертка, ты ее не купишь, ты ее должен изготовить сам. Я условно говорю.
Максим Никитин: Да. А где-то нужно договориться нетривиально с каким-то другим институтом или еще что-то. Очень многие люди могут сами сделать какой-то эксперимент, но как только начинается более сложная задача — пойти с кем-то поговорить, где-то нетривиальное решение найти и так далее, многие теряются. Людей, которые способны добиваться результата, на самом деле очень-очень мало.
Что греха таить, многие уезжают, по разным причинам и в течение долгого времени, и даже до 24 февраля. Многие талантливые ученые соглашались попасть, так сказать, в более комфортные условия, где всего больше.
Максим Никитин: Тут мне кажется, что толковые люди тем и отличаются, по моей классификации, что они добиваются результата, и значит, у них есть уже свой задел, они достигли каких-то значимых результатов здесь, и им жалко с ними расставаться, выкидывать их. Значит, поэтому большая часть таких людей как раз с удовольствием остаются доводить свою мечту до конца.
То есть те, кто уже что-то делает, это не бросят, дело держит. Дай бог. Вы в том числе входите в Совет при президенте по науке и образованию, а вокруг науки очень много острых тем в последнее время, начиная с уголовных дел по поводу госизмены. И это большая проблема, что никто не знает, что конкретно обвиняемые ученые сделали. А научное общение с международным научным сообществом сейчас изменилось или затруднено?
Максим Никитин: С моей точки зрения, наука должна быть международной, то есть то, что генерирует коллективный сознательный мозг планеты, — это достояние цивилизации, очень важно, чтобы мы все активно обменивались информацией и пытались понять, как бороться с вирусами, как с антибиотикорезистентностью. В целом у планеты и у цивилизации сейчас настолько мощные вызовы со стороны природы, что мы, безусловно, должны работать над этим все вместе, иначе где-то может оказаться, что какой-нибудь астероид в нас прилетит, а мы за местными ссорами не среагируем.
А нет такого, что сейчас наше научное сообщество будет в какой-то степени отрезано от последних разработок, которые производят в мире и которыми мировое научное сообщество обменивается друг с другом?
Максим Никитин: Это, безусловно, то, о чем мы должны как-то думать, придумывать, как с этим взаимодействовать и как это решать. Тут я думаю, что все равно большая часть ученых, конкретных людей, не институтов, а ученых именно, это те люди, которые идут в науку в основном ради цивилизации, то есть ради того, чтобы мы как вид, как что-то высокое, созданное природой ради чего-то высшего, развивались и решали те проблемы, которые перед нами возникают в целом как у вида. Мне кажется, многие из них строго за то, чтобы международное общение, международная коллаборация в области науки сохранялась.
А эпидемия всеобщей секретности со всех сторон не происходит ли?
Максим Никитин: Это не столько эпидемия секретности, сколько коммерческие тайны, когда создаются какие-то очень прорывные технологии...
Я правильно понимаю, что, пока речь идет о фундаментальной науке, пока вы сам принцип разрабатываете, это всегда было достоянием всего мира, это не прятали. А прятать начинают, когда надо промышленную технологию разработать?
Максим Никитин: Да, вот тут могут действительно быть проблемы. Но ведь им тоже нужно друг с другом обмениваться идеями, все друг на друга влияют так или иначе, это и есть обмен фундаментальной информацией. Ну, невозможно всех ученых мира засунуть по банкам и сказать, что работайте каждый в своей банке, потому что мы сильно затормозимся. Меня очень беспокоит, что тогда антибиотикорезистентные бактерии нас обыграют гораздо быстрее. Мы много и часто обсуждаем, что какие там лекарства, какие изобретения вообще помогли человечеству. Я, может быть, не так энциклопедически развит, чтобы знать все, но я бы сказал, что изобретение антибиотиков Флемингом [в числе главных]. Причем это же случайность была, когда человек заметил и придал значение случайному событию, чтобы увеличить время жизни всего человечества на 20 лет. Таких примеров мало, и я как человек, который будет через некоторое время все равно ходить лечиться в клиники, переживаю из-за антибиотикорезистентности. Антибиотики становятся все дороже и дороже, антибиотикорезистентных бактерий становится больше, и есть шанс, что мы очень близко к тому, чтобы здоровье человечества сократилось на 20 лет. А с учетом общего растущего населения Земли это может быть действительно гигантской проблемой, которая очень резко повлияет на развитие всей планеты. Вот это наша проблема, а не все остальное, вот об этом нам нужно всем вместе думать, как бороться, как придумать новый антибиотик принципиально нового типа.
