Исследования ученой из СПбПУ могут помочь понять причины развития болезни Альцгеймера 

В Год науки и технологий Екатерина Пчицкая, нейробиолог, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Лаборатории молекулярной нейродегенерации Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого рассказала о контактах между нейронами, особенностях работы в стерильной среде и о том, как изучение синапсов может помочь людям с дегенеративными расстройствами.

Место, где формируется связь

Основным направлением деятельности Екатерины Пчицкой является изучение синапсов. Это место соединения двух нейронов, в котором между ними происходит передача информации.

Изучение этих участков позволит ученым в будущем помочь людям, страдающим нейродегенеративными расстройствами. Дело в том, что у пациентов с такими диагнозами, как болезнь Альцгеймера, Хантингтона и др. работа синапсов нарушается, нейроны постепенно перестают контактировать друг с другом, и, как следствие, развиваются разнообразные когнитивные и моторные нарушения. При этом при болезни Альцгеймера число связей между нейронами в головном мозге начинает снижаться за 10-20 лет до проявления первых нарушений в работе памяти.

«Мы проводим фундаментальные исследования на нейронах и потом пытаемся перенести их на процессы, которые происходят в мозге при болезни Альцгеймера. Пытаемся понять, что происходит в синапсе, почему связей становится меньше, почему синапсы работают хуже и, главное, как мы можем это предотвратить. Если мы сможем все это понять, мы сможем и попытаться сохранить количество синапсов, предотвратить эти нарушения, а соответственно, и развитие болезни», — объясняет нейробиолог.

С результатами исследований по этой обширной теме Екатерина Пчицкая неоднократно участвовала в международных научных конференциях и форумах, а также уже дважды — в 2018 и 2020 годах — стала обладателем Президентской стипендии. 

Изображение нейронов 

Параллельно с изучением процессов, происходящих в синапсах, Екатерина Пчицкая занимается разработкой методов анализа изображения нейронов. Эта тема легла в основу ее кандидатской диссертации. 

По словам нейробиолога, очень сложно достоверно оценить форму и размер нейронов, но это очень важная часть работы. 

«Когда между соседствующими нейронами формируются контакты, у них вырастают так называемые «шипики», их форма, размер, наклон всегда очень разные. И понимать их очень важно, так как между формой и функцией есть связь», — объясняет ученая.

Занимаясь подготовкой диссертации, Екатерина Пчицкая изучала, как сделать изображения нейронов наиболее достоверными. 

«Когда мы получаем изображения через микроскоп, всегда есть некое искажение, погрешность. Обратной сверткой — деконволюцией — мы можем попробовать эту ошибку устранить, тем самым улучшить качество изображения, визуализацию, что в свою очередь позволит оценивать их. Мы для этого разработали специальный программный алгоритм», — поясняет кандидат физико-математических наук. 

Непростая лабораторная работа и поддержка семьи

Большую часть времени Екатерина Пчицкая работает с нейронами, выращенными в инкубаторе в специальных условиях.  

«Мы создаем для них воздушную среду, подпитываем аминокислотами и витаминами, необходимыми для роста. В специальном культуральном планшете нейроны проходят весь путь жизни клетки: развитие, формирование контакта, старение, умирание. С ними можно проводить различные манипуляции, смотреть, как они меняются в зависимости от тех или иных условий, и уже на основе этих наблюдений делать какие-либо выводы», — рассказывает она.   

В связи с тем, что эксперименты в лаборатории предполагают работу с живыми объектами, профессиональная и личная жизнь ученого часто во многом зависит от процессов, происходящих там. 

«Например, я не могу пропускать работу, только в самых крайних случаях, потому что, если я не приду и не сделаю необходимую манипуляцию, все эксперименты встанут на паузу и придется начинать сначала», — объясняет нейробиолог. 

При этом так как эксперименты с нейронами проходят в стерильной среде, работа в лаборатории требует определенной сноровки.

«Бывает, что к нейронам попадают бактерии или грибки, тогда все наблюдения тоже приходится начинать сначала. Часто от этого страдают студенты, у которых пока еще не так много опыта и не сформировались навыки ручного труда в специальном стерильном боксе», — рассказывает Екатерина Пчицкая.

Помимо исследований в лаборатории, ученым приходится много заниматься и офисной работой — это написание отчетов, описание опытов, подача заявок на гранты и пр.

«У меня есть маленький ребенок, и эту работу мне иногда приходится откладывать и делать по вечерам. Хорошо, что у меня есть поддержка семьи, которые в случае необходимости могут отпустить меня в лабораторию на несколько часов, чтобы я сделала там всю необходимую лабораторную работу. Иногда, приходится приходить и по выходным на несколько часов, так как мы работаем с живыми объектами и некоторые этапы экспериментального процесса невозможно отложить», — делится Екатерина Пчицкая.

Фото предоставлены Управлением по связям с общественностью СПбПУ