Ми щодня щось запам’ятовуємо, вчимося, ухвалюємо рішення – і все це завдяки синапсам, крихітним контактам між нейронами. Як саме вони працюють? Як змінюється робота синапсів під час стресових ситуацій? Саме це намагаються з’ясувати науковці, які виконують спільний українсько-нідерландський проєкт, що досліджує роботу рецепторів глутамату – головного медіатора збудження в мозку.
Проєкт «Разом сильніші: як рецептори глутамату співпрацюють на нанорівні, щоб сформувати синаптичну передачу в мозку» виконує наукова група під керівництвом професора Гарольда Маꥳллаврі з Утрехтського університету. До нідерландської команди приєднався й провідний науковий співробітник відділу цитології Інституту фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України Олег Цупиков. Учений переміг у конкурсному відборі на додаткові грантові можливості Нідерландської дослідницької ради (NWO) для українських вчених у рамках партнерської ініціативи NWO-НФДУ.
«Ця підтримка – надзвичайно важлива для української науки під час війни, коли фінансування скоротилося й не вистачає коштів на реактиви та обладнання. Щиро вдячний НФДУ за організацію цієї ініціативи, який дає змогу працювати в міжнародному науковому просторі», — наголошує Олег Цупиков.
Науковець розповів, що дізнався про ініціативу під час спеціального заходу з пошуку міжнародних партнерів, який організували NWO та Національний фонд досліджень України у серпні 2023 року. На сайті NWO знайшов теми, близькі до його досліджень, і звернувся до професора Маꥳллаврі, який допоміг сформувати заявку. Саме так розпочалася їхня співпраця.
Нідерландську команду, за словами співрозмовника, цікавив напрямок електронної мікроскопії. У Києві ці дослідження виконуються на дуже високому рівні, і саме цей досвід, дані та висновки важливі для дослідників з Утрехтського університету.
«Електронна мікроскопія – надзвичайно трудомісткий метод, який вимагає ретельної й кропіткої роботи. Можна витратити місяці на дослідження структури нервової тканини, але так і не отримати очікуваного результату. В інституті фізіології і я, і мої колеги виконуємо ці дослідження на дуже високому рівні. Нідерландській команді не вистачало саме такої експертизи», – продовжив розповідь Олег Цупиков.
На позитивне рішення нідерландської команди вплинули й публікації українського вченого у високорейтингових журналах PNAS, Brain, Stem Cells, Stem Cells Translational Medicine, Stem Cell Reports, Journal of Personalized Medicine та кількість цитувань (одну з них було процитовано близько 200 разів). Статті супроводжуються якісними фото електронно-мікроскопічних досліджень, одне з яких потрапило навіть на обкладинку американського фахового журналу.
Мета проєкту – з’ясувати, як різні підтипи глутаматних рецепторів «домовляються між собою» у межах одного синапсу. Ці рецептори працюють як командна система: вони не просто передають сигнал, а спільно визначають, наскільки ефективним буде зв’язок між нейронами – це критично важливо для пам’яті та навчання. Якщо ж сигнал від одного нейрона до іншого не проходить, науковці з’ясовують – чому. Саме тому результати дослідження матимуть прикладне значення для лікування хвороб, пов’язаних з розладами нервової системи, зокрема, з проблемами пам’яті.
За допомогою передових методів редагування геному CRISPR/Cas9 та мікроскопії надвисокої роздільної здатності, науковці позначають рецепторні комплекси у живих клітинах, спостерігають за ними в реальному часі та навіть керують їхнім положенням. Це відкриває унікальні можливості для вивчення того, як саме молекули на нанорівні формують функції мозку.
Щоб побачити глутаматні рецептори в електронному мікроскопі, їх потрібно помітити спеціальними часточками золота. Олег Цупиков уже ретельно відпрацював цю кропітку, майже ювелірну методику, і тепер планує застосовувати її на культурі клітин гіпокампа, які надсилають до Києва нідерландські колеги.
Ми дізналися у пана Олега: як йому працюється під час війни, в умовах обстрілів та відключень електроенергії? «Складно, – чесно відповів співрозмовник. – На початку війни у нас у віварії загинуло багато цінних тварин…. Під час блекаутів розморозилися холодильники, чимало зразків зіпсувалися. Це стало великим розчаруванням, бо ці дані було отримано в результаті тривалих експериментів».
Нині вчені навчилися бути енергонезалежними: в інституті є генератори та зарядні станції. Але, все ж, планувати роботу непросто. «Якщо всю ніч не спиш через ракетну атаку, то вранці складно зосередитися на досліді», – каже науковець.
Втім, попри всі складнощі, завдяки проєкту вже отримано дуже вагомі результати. «Спільна робота і використання різних методик підвищує якість дослідження. Наприклад, завдяки участі в проєкті я ширше дивлюся на проблему, яку досліджую», – додає вчений. «Ця співпраця – це досвід виходу на європейський науковий ринок, а також можливість отримати й виконати європейський грант. І найважливіше – результати цього дослідження допоможуть краще зрозуміти, як функціонує мозок, і створити наукову базу для майбутніх досліджень нейродегенеративних захворювань».
Інтерв’ю проводила Світлана ГАЛАТА
На фото: Електронно-мікроскопічні фото трансплантованих клітин, які утворюють синаптичні контакти з нейронами реципієнта. Фото Олега Цупикова, надруковане у виданні Brain, Volume 140, Issue 3, March 2017, Pages 692–706, https://doi.org/10.1093/brain/aww347
