Віра Єфремова — нейробіологиня, докторка наук у галузі молекулярної біології та дослідниця захворювань головного мозку. Нині науковиця працює над моделюванням нейробіологічних захворювань за допомогою стовбурових клітин у biotech-стартапі «Verge Genomics».

Принагідно до Дня ДНК розпитали вчену про її науковий шлях і лайфхаки для майбутніх зірок нейробіології. 

З чого розпочалося ваше зацікавлення наукою?

Я була дуже допитливою дитиною: мене цікавило геть усе. І я дуже рада, що моя сім’я не обмежувала цю допитливість одним напрямом. У моїй родині було кілька стоматологів, тому думали, що я продовжу традицію. Але я ніколи цього не хотіла. 

Моя зацікавленість біологією почалася в 14–15 років із написання наукового проєкту в МАН — саме тоді усвідомила, що хочу стати науковицею. Хоч я постійно змінювала думку, ким саме хочу бути, нейробіологія завжди була найзахопливішим напрямом. Мене цікавив і вражав мозок, адже все навколо нас — результат його діяльності. Те, ким ми є, визначає наш мозок: від улюбленого виду морозива до найтепліших спогадів із дитинства, найзаповітніших мрій чи найпотаємніших страхів. Усередині нашого мозку — цілий всесвіт!

Розкажіть, як починався ваш шлях нейробіологині. 

Я закінчила бакалаврат та магістратуру біологічного факультету університету Шевченка (нині — Навчально-науковий центр «Інститут біології та медицини» — прим. ред.). Навчалася на кафедрі цитології, гістології та біології індивідуального розвитку. Ми вивчали клітинну біологію та ембріональний розвиток. Моя кафедра мала нейробіологічний фокус: найбільше уваги приділяли еволюційному розвитку мозку та його функціонуванню. 

Важливо розуміти, що нині будь-яка природнича дисципліна міститься на перетині наук. Якщо ви обираєте нейробіологію, то не лише досліджуєте особливості мозку, а й вивчаєте хімію, фізику, статистику, вищу математику, еволюцію тощо. З таким широким спектром знань завжди можна змінити фокус своєї наукової роботи чи додати ще один напрям досліджень. 

Коли я закінчила магістратуру, то хотіла займатися науковою діяльністю — написати докторську дисертацію. Хоч я добре навчалася та отримала диплом з відзнакою, все ж здавалося, що моїх знань недостатньо для написання такої роботи. Тому я вирішила закінчити ще одну магістратуру — в європейському університеті. Подалася на стипендію від німецького уряду, пройшла всі етапи відбору, а на останній співбесіді мені відмовили, сказавши, що для написання докторської не потрібна ще одна магістратура. 

Тоді я засмутилася, але пізніше все склалося так, що я поїхала до Німеччини. Стипендію отримала людина, яка ще не мала магістерського ступеня, — для неї це було важливіше. А я почала подавати документи на посаду наукової співробітниці й отримала дві пропозиції в Німеччині — там почала працювати над докторською. 

Пізніше я переїхала в США і працювала науковицею в Університеті Каліфорнії (Берклі), який уважають одним із найкращих університетів у світі. Кількість науковців на квадратний метр там просто зашкалює: в сусідній лабораторії працювала нобелівська лауреатка з хімії Дженніфер Даудна (у 2020 році вчена отримала Нобелівську премію за відкриття генетичних ножиць CRISPR/Cas9; за допомогою них науковці можуть змінювати ДНК тварин, рослин та мікроорганізмів з високою точністю — прим. ред.)! Я народилася та виросла в Білій Церкві, і тоді мені здавалося, мовляв, де моє місто, а де — Берклі. Але важливо вірити в себе — і все вдасться! 

У грудні 2023 року я перейшла з академічної сфери у прикладну — почала працювати у стартапі з biotech-індустрії «Verge Genomics». Тут розробляють ліки проти нейрологічних захворювань, використовуючи штучний інтелект для пошуку нових підходів до лікування. Разом із колегами я перевіряю отримані дані на практиці. Зокрема, моделюю нейробіологічні захворювання за допомогою стовбурових клітин. Якщо раніше я займалася нейробіологією розвитку, тобто генетичними захворюваннями або особливостями, які виникли під час ембріонального розвитку, то нині працюю з нейродегенеративними хворобами — тим, що відбувається в організмі, коли людина старіє. 

Ви досліджували зумовлену генною мутацією хворобу — туберальний склероз. А як почали працювати з ДНК?

Ось уже 10 років моя робота пов’язана з генетичними абераціями — фізіологічно ненормативними процесами, які відбуваються під час розвитку ембріона. У своїй дисертації (а пізніше й під час роботи з туберальним склерозом у Берклі) я досліджувала генетичні мутації різного виду. 

Наша ДНК — це майстерний код із комбінації 4 букв. І цього достатньо, щоб визначити колір наших очей, зріст, особливості функціонування. Але помилка в одній букві цього коду може призвести до значних наслідків. Уявіть, якби один хибодрук у книзі повністю змінював її зміст!

ДНК — дуже захоплива матерія. Щоправда, працюючи в лабораторії, мало про це задумувалася. Значна частина моєї роботи з ДНК полягає у тому, що я копіюю, вставляю або вирізаю частину коду та перевіряю, чого не вистачає. Це досить складна, але цікава робота.

Чим вас найбільше захоплює робота з генами?

Важливістю! Значна помилка в коді ДНК в одному гені може мати не такий вплив на організм, як помилка в іншому гені всього в одній літері. Навіть в умовно здорових людей є помилки в коді, та вони не впливають на наше функціонування. Але буває і навпаки. Наприклад, травма мозку може зачепити маленьку ділянку, яка відповідає за ковтальний рефлекс. Тоді людина буде абсолютно здоровою, але ніколи не зможе самостійно їсти. Так відбувається і з ДНК — помилка в одній букві може спричинити серйозні проблеми з нервовою системою. У кожного з нас є орієнтовно 25 тисяч активних генів, і в будь-якому з них може статися помилка. Цікаво досліджувати, які існують еволюційні механізми, щоб на ранніх стадіях виявити цю помилку й не дати їй розвинутися. 

Секвенування ДНК стало величезним досягненням у біології. Вчені думали, що тепер дізнаються, що записано в наших генах: хто ми такі та як улаштовані. Але виявилося, що ми отримали книжку, написану невідомою мовою. І в ній точно ще заховані таємниці, як розвивався кожен і кожна з нас окремо й людство як вид. Зараз наукова спільнота докладає значних зусиль, щоб розгадати цей шифр. 

Ви також вирощували та досліджували органоїди — тривимірні культури клітин, які імітують органи в зменшеному масштабі. Як цей метод культивування клітин пов’язаний з ДНК та яку перевагу має над іншими способами?

За класичного способу культивування клітини ростуть прикріпленими до поверхні лабораторної чашки. А під час 3D-культивування кульки з клітин плавають у поживній рідині — це і є органоїди. 

Будь-який спосіб культивування клітин дозволяє нам досліджувати ДНК. Проте за умови 3D-культивування можемо створювати одночасно декілька типів клітин. Це нагадує звичайну діяльність мозку, адже в нас там не лише нейрони. Також органоїди можна культивувати в лабораторних умовах доволі довго — до двох років. Так клітини стають функціональнішими та більш подібними до клітин усередині нашого мозку. Звісно, це доволі мінімалістична модель, але що старші органоїди, то більше аспектів під час перевірки, скажімо, дії ліків ми можемо побачити. 

Органоїди забезпечують таке положення клітин, що більше відповідає їхньому розташуванню у певних тканинах та органах тіла людини. А коли клітини ростуть прикріпленими до стінки чашки, як за класичного способу, то не можуть «спілкуватися» з іншими типами клітин, і це обмежує певні дослідження. 

Загалом вибір способу культивування клітин залежить від питання, на яке шукаємо відповідь. Для роботи з ДНК можемо обирати як класичний спосіб, так і 3D-культивування.

Як дослідження ДНК допомагає у лікуванні хвороб?

Більшість захворювань мозку —- генетичні. Тобто із розвитком хвороби чи синдрому пов’язаний певний ген. Знаючи, який саме ген залучений, можемо зрозуміти його функцію та наслідки можливої помилки в його коді. Результат роботи гена — утворення білка, який виконує певну функцію. Залежно від помилки цей білок може не утворюватися взагалі, або утворюватися у завеликій кількості, або ж іншого виду, або інакше упакований, а тому клітина не зможе його позбутися після відпрацювання — варіантів безліч. Але ДНК — це не строга інструкція, а радше інформація щодо можливих сценаріїв. Як у комп’ютерній грі, де гравець може обирати серед різних варіантів розвитку подій чи змінювати хід гри своїм вибором. 

Зрозумівши джерело захворювання, можна не лише лікувати симптоми, а й впливати на першопричину, адже дуже часто вона саме в площині ДНК.

Чому професія нейробіолога/-ині нині актуальна?

Від алгоритмів гугл-пошуку та пропозицій фільмів від Netflix до розроблення ліків — усе це дотичне до нейронауки!

Нейробіологія — на часі в різних сферах. Серед них і штучний інтелект, адже нейромережі створюються за мінімалістичним зразком того, як нейрони отримують, переробляють та видають назовні інформацію. Усі наші жартівливі питання в ChatGPT уже пов’язані з нейробіологією. 

Розроблення нових ліків залежить від наших знань про роботу мозку й того, що з ним відбувається, коли щось іде не так. Нині тривалість життя за нормальних умов зростає, а тому буде більше людей із нейродегенеративними захворюваннями — тими, які пов’язані з ураженням і загибеллю нейронів. Для вивчення таких недуг знання про стовбурові клітини можуть бути кориснішими, ніж дані від лабораторних тварин. 

Високотехнологічне протезування також пов’язане з розвитком нейробіології та нейрохірургії. Через війну в нас зростатиме кількість людей, що втратили кінцівки чи залишилися паралізованими після травм. А тому цей напрям потребує досліджень та розвитку. Нейробіологи залучені до вивчення посттравматичного стресового розладу. На основі знань про те, як мозок обробляє та запам’ятовує інформацію, можемо краще зрозуміти, що відбувається з мозком у разі ПТСР та як можемо допомогти людям, що мають цей розлад. 

Що порадите підліткам, які задумуються над професією в царині нейробіології?

Я завжди даю кілька стандартних порад, які можуть звучати наївно. Але я теж колись була підлітком та випробувала ці поради на собі. 

Вірте в себе. Це дійсно важливо. Хоча я сама досі в собі часом зневірююся. Треба знайти людину, яка надихатиме вас і підбадьорюватиме. Зараз я спілкуюся з двома дівчатами, які написали мені в соцмережах: одна з них на третьому курсі біологічного факультету, а друга лише вступатиме до закладу вищої освіти. 

Майже весь світ — у вашому телефоні. Знайдіть людину, яка працює у сфері ваших інтересів та зможе дати пораду чи розповісти, як проходить робочий день. По контакти українських учених можна звернутися до Малої академії наук або громадської організації «INSCIENCE». Впевнена: більшість науковців із радістю виділять час на спілкування з підлітками. Якщо ви не готові до особистого спілкування, то стежте за сторінками в соцмережах, переглядайте інтерв’ю або читайте книги людей, які працюють у цікавій вам сфері. 

Знайдіть те, що вас цікавить. Навіть якщо ця сфера здається комусь нецікавою або ж неважливою — не слухайте. Натомість постарайтеся більше дізнатися про цю професію. Колись моя мама сказала: «Краще бути хорошим сантехніком, ніж поганим хірургом». Світ дуже динамічний, і більшість речей насправді ближче, ніж здається. Варто лише наважитися і зробити перший крок. Часом це здаватиметься неможливим — я теж деколи так думаю. І мої досвідчені та кваліфіковані колеги також переживають синдром самозванця. 

Не бійтеся помилок. Ніхто не знає всього на світі, саме тому існує стільки спеціалістів у різних галузях. 

Ліна Костенко казала: «Поразка — це наука, ніяка перемога так не вчить». І тут я завжди наводжу приклад, як мені відмовили у стипендії. Насправді ця відмова була дуже корисною: я почала займатися тим, чим хотіла, зекономивши два роки.

Щоб стати професіоналом/-кою, потрібно дуже багато часу та енергії. У якісь моменти ви відчуватимете зневіру у власних силах — і це нормально. Але захоплення своєю сферою даватиме мотивацію рухатися далі та долати тимчасові труднощі на шляху до потрібних умінь і навичок. Ще Сковорода писав про сродну працю — це давно відкрита істина. 

Ілюстрації: Михайло Карпо