Например, нам необходимо проанализировать побочные действия нового офтальмологического средства. Электронный микроскоп может показать нарушения ферментной системы клеток, изменения органелл внутри клеток и другие последствия применения того или иного лекарства.
— При каких офтальмологических заболеваниях целесообразно проведение исследования на электронном микроскопе?
— Особенно важно такое исследование при дифференциальной диагностике ряда онкологических заболеваний, в частности, различных типов увеальной меланомы, при подтверждении вирусной этиологии кератита, выявления акантамебной, хламидийной и микроспоридийной инфекций передней поверхности глаза.
— Анатолий Александрович, Ваша лаборатория носит название «фундаментальных исследований в офтальмологии». Но наша беседа до сего времени касалась исключительно прикладных вопросов.
— В морфологии невозможно и не нужно разделять прикладные и фундаментальные исследования. Этот же принцип положен в основу работы всего Института. Разумеется, наша лаборатория занимается фундаментальными исследованиями.
Например, мы выращиваем клеточные культуры и с помощью них анализируем действие лекарственных препаратов. У нас также проводится ряд экспериментальных исследований на лабораторных животных, например, по изучению биологической переносимости новых имплантационных материалов, с целью их последующего внедрения в клинику. Или побочному влиянию на окружающие ткани новых лекарственных препаратов при длительном их применении.
Таков исторически сложившийся алгоритм научных исследований в нашем Институте: внедрение новых технологий на основе предварительного морфологического исследования. Если Вы имели в виду под словом «фундаментальные исследования» науку в чистом виде — создание теоретических основ новых перспективных технологий, то вынужден Вас разочаровать. В имеющейся в науке строгой иерархической вертикали мы пока лишь стремимся занять место между академическими исследовательскими центрами и отраслевыми научно-клиническими учреждениями.
— Знаю, что Вы изучаете и офтальмоонкологические поражения…
— Здесь тоже невозможно разделить фундаментальную и прикладную составляющую. С одной стороны, мы хотим разобраться в причинах возникновения раковых опухолей на органе зрения. Это фундаментальная научная задача. С другой стороны, необходимо помочь конкретным больным, доверившим свое лечение сотрудникам нашего Института.
Скажем, такое злокачественное заболевание органа зрения, как увеальная меланома, быстро дает метастазы. Если вовремя не провести операцию, то пациент может погибнуть. Мы изучаем, в частности, эффективность органносохранных методов лечения: воздействие на ткань опухоли энергии лазерного излучения и транспупиллярной термотерапии. С помощью электронного микроскопа было выявлено, что различные варианты строения меланомы могут по-разному реагировать на определенный вид лечения.
— Каким образом ученые надеются предвосхитить развитие опухоли?
Мы хотим научиться таким образом влиять на химический состав клетки, чтобы развитие рака стало невозможным. Эта задача может показаться фантастической, но суть фундаментальной науки как раз и состоит в том, чтобы ставить глобальные задачи.
— Удалось ли сотрудникам Вашей лаборатории продвинуться в изучении раковых клеток?
— Исследования раковых клеток мы проводим с помощью техники химического микроанализа, используя дополнительные возможности электронного микроскопа. Ранее мы получали представление об общем химическом составе изучаемой ткани, а не о распределении химических элементов в ней.
Теперь у нас появился инструмент для более детального изучения. В частности, при базальноклеточном раке кожи мы обнаружили, что в центре опухоли имеется дефицит железа, тогда как на ее периферии — избыточное его накопление. Надеемся, что эти данные найдут свое отражение в процессе дальнейшего изучения особенностей онкогенеза органа зрения.
— Можно ли с помощью электронного микроскопа получить данные, принципиально влияющие на ход лечебного процесса?
— Это вполне реально. Например, наша лаборатория в последние годы проводила исследования патологических изменений органа зрения при кератоконусе. Еще в девятнадцатом веке было выявлено и описано появление бурого пигментного кольца по периферии зоны эктазии (выпячивания) роговицы.
Появление этого бурого пятна ученые до недавнего времени объясняли концентрацией железа. Именно оно якобы и дает бурый цвет пигментного кольца. Результаты проведенного нами рентгено-спектрального анализа показали, что наряду с железом в пигментном кольце существенно повышено содержание меди и цинка. Концентрация меди повышена в 500 раз, цинка — в 700 раз. Эти данные в перспективе могут привести к принципиальным изменениям в изучении генетической природы кератоконуса и ходе лечебного процесса.
— Не могли бы Вы пояснить, каким образом данные о концентрации меди и цинка в пигментном пятне на органе зрения пациента с кератоконусом могут повлиять на ход лечебного процесса?
— Как известно, медь необходима для правильной структуры ткани. Мы пришли к выводу, что отложения меди у пациента с кератоконусом сконцентрированы в пигментном пятне. При этом центр роговицы — и это имеет принципиальное значение! — обеднен медью. Ионы меди не могут достигнуть центра роговицы и включиться в процессы метаболизма. Эти данные могут быть полезны фармакологической промышленности при разработке новых лекарственных средств, способствующих наполнению центра роговицы ионами меди.
— Как влияет отсутствие ионов меди на центр роговицы?
— Ткань роговицы становится менее упругой, более эластичной и податливой. Роговица перестает быть сферичной и становится конической.
— А какое значение имеет цинк в Ваших исследованиях?
— Цинк, в некотором смысле, антагонист меди. Если медь активирует ферменты, укрепляющие соединительную ткань, то цинк активирует ферменты, способствующие ее расплавлению. Таким образом, ураганные содержания цинка, накапливающегося ближе к центру роговицы — однозначно способствуют агрессивности течения заболевания. Мы выявили изменения биохимии роговицы, которые необходимо корректировать в ходе лечения.
— Можно ли повлиять на этот процесс?
— На этот процесс можно повлиять, например, воздействуя на кислотность поверхности органа зрения. Но самое главное, что мы способны обнаружить патологические накопления на поверхности глаза еще до того, как роговица начала деформироваться!
Раньше накопление бесцветных соединений цинка без электронного микроскопа было обнаружить вообще невозможно. Эти данные могут дать важную информацию ученым-кератологам, поскольку появилась надежда на разработку реального метода доклинической диагностики кератоконуса.
— В 2013 году Институт приобрел сканирующий (растровый) элекронный микроскоп фирмы Zeiss. Это оборудование изменило Вашу работу?
— Новое оборудование дало нам дополнительные возможности, которых мы не имели раньше. Например, мы можем изу-чать ткань в ее нативном в структурном и химическом отношении состоянии.
Раньше для исследования в высоковакуумном сканирующем микроскопе исследуемую ткань необходимо было фиксировать в глютаральдегиде, обезвоживать в спиртах, высушивать в обход критической точки, напылять золотом. Очевидно, что все эти манипуляции могут изменить структуру ткани и повлиять на результаты исследований и интерпретацию изображения. В новом микроскопе можно исследовать ткань непосредственно после ее получения из операционной — это огромный шаг вперед.
— Какие исследования последнего времени Вы считаете наиболее успешными и перспективными?
— Весьма перспективными мне представляются работы по химическому анализу ткани. В последние годы в российских научных учреждениях появилось довольно много электронных сканирующих микроскопов. Но специалистов, способных корректно провести химический анализ ткани и оценить на микроуровне распределение в ней химических элементов, в России не хватает. Поэтому мне очень приятно, что в нашем Институте есть и необходимая техника, и специалисты, успешно работающие на ней.
В нашей лаборатории был разработан и запатентован метод импрессионной цитологии. Речь идет о цитологическом исследовании конъюнктивы. Раньше процедуру выполняли путем взятия соскоба конъюнктивы. Это довольно болезненная процедура, проводимая под местной анестезией. Инстилляции анестетика нарушали нормальную морфологию клеток, создавая неправильное представление о состоянии эпителиальных клеток.
— В каких случаях необходимо проводить цитологические исследования конъюнктивы?
— Эти исследования необходимы, чтобы определить наличие инфекции, воспалительных или аллергических процессов при конъюнктивитах различной этиологии. Мы предложили принципиально новый метод проведения исследования. При импрессионной цитологии соскоб делать уже не нужно. Вместо этого к конъюнктиве прикладывается полоска миллипорового фильтра, с помощью которой эпителиальные клетки переносятся на предметное стекло, окрашиваются и исследуются на световом микроскопе.
Таким образом, процедура, в отличие от традиционного метода, малоинвазивна, совершенно безболезненна, не требует анестезии, допускает повторные вмешательства.
Еще одна наша перспективная разработка — метод оценки функции мейбомиевых желез и проходимости их выводных протоков, а также состояния липидного слоя прекорнеальной слезной пленки. При синдроме «сухого глаза» этот метод в комбинации с пробой Ширмера позволяет правильно оценить причину данного состояния: связаны ли проблемы с отсутствием или уменьшением секреции слезной жидкости или дефицитом секрета сальных (мейбомиевых) желез.