NU Step to PhD: Алия Бекмурзаева, выпускница программы PhD in Science, Engineering and Technology

Наш следующий гость рубрики NU Step to PhD — Алия Бекмурзаева, выпускница программы PhD in Science, Engineering and Technology, NU SEDS.  Алия окончила Казахский национальный университет им. Аль-Фараби со степенью бакалавра экологии и получила степень магистра наук в области биотехнологии в Университете Макгилла в Канаде. После окончания университета она начала работать в лаборатории биосенсоров и биоинструментов в NU. В настоящее время Алия  является научным сотрудником NLA и работает над модификацией поверхности материалов для биомедицинских применений и разработкой волоконно-оптических биосенсоров.

Расскажите о своем докторском исследовании?

Метастазирование остается основной причиной смерти пациентов с раком молочной железы. Многочисленные исследования показывают, что лишь небольшое подмножество клеток отвечает за повышенную резистентность к терапии, и что они также стимулируют рост и развитие опухоли. Эти клетки называются раковыми стволовыми клетками (CSC). Они представляют собой подмножество опухолевых клеток, которые обладают общими характеристиками нормальных стволовых клеток как самообновление и разделение.

Существующие методы выявления и изоляции раковых стволовых клеток являются дорогостоящими, не практичными. Они не применяются in situ, то есть не проводятся непосредственно у пациентов. Поэтому во время моей докторской диссертации я стремилась разработать функционализированные аптамером субстраты с конечной целью выделить и выявить раковые стволовые клетки молочной железы. Работала под руководством доктора Дамиры Канаевой. 

Для достижения этой цели я разделила свое исследование на следующие задачи:

— Отбор и характеристика ДНК-аптамеров против раковых стволовых клеток молочной железы;

— Функционализация металлических проволок аптамерами, специфичными для раковых стволовых клеток молочной железы, с целью их захвата;

— Функционализация волоконно-оптических датчиков с модельными аптамерами для изготовления биосенсоров в качестве будущего направления исследований 

Аптамеры — это небольшие молекулы, которые отбираются in vitro для специфического связывания со своей мишенью с высокой чувствительностью. В качестве лигандов в биопробах они имеют многочисленными преимуществами перед антителами, такими как отсутствие вариаций от партии к партии, простота синтеза и отсутствие необходимости в животных или клетках для производства. В ходе исследования были использованы две подложки: проволока из нержавеющей стали, имитирующая направляющую проволоку (проволока, используемая для направления стентов в кровоток), и оптоволоконный датчик.

В чем прикладное значение Вашей работы?

Во время моей докторантуры были оптимизированы методы функционализации поверхности металлической проволоки и это показало, что они улавливают раковые стволовые клетки. Эти модифицированные провода имеют потенциальное применение для захвата клеток-мишеней in vivo в кровотоке, поскольку их небольшой размер позволяет использовать их в качестве стандартных направляющих проводов в биомедицинских устройствах. CSC, выделенные таким образом, могут быть дополнительно рассчитаны и проанализированы. 

Кроме того, мы провели всесторонний обзор литературы, чтобы сделать обзор методов, используемых для модификации поверхности нержавеющей стали в биомедицинских приложениях. Еще одна ценность моей работы заключается в разработке волоконно-оптического биосенсора, который был функционализирован и протестирован с использованием модели аптамер-аналит. В настоящее время этот опыт, накопленный в ходе процесса, используется для создания биосенсора для обнаружения раковых белков.

Что бы Вы могли рассказать о процессе работы над вашей диссертацией?

Первоначальный план моей диссертации был чрезмерно амбициозным, и я столкнулась со многими трудностями во время его реализации. Изначальный план использования выбранных нами аптамеров провалился, так как их отбор и характеристика занимали слишком много времени, и поэтому мы вместо них использовали коммерческие аптамеры. Проволоку из нержавеющей стали также было непросто протестировать из-за особенностей ее поверхности и небольших размеров. 

Однако, во время моей учебы были и положительных моменты. Это и свобода в выборе моей темы исследований и методов, и наличие поддерживающих руководителей и научных сотрудников. 

Кроме того, в 2016 году я получила грант Фонда Ньютона для исследователей от Британского совета для прохождения части моей докторской диссертации в Лондонском университете Королевы Марии в лаборатории доктора Хелены Азеведо. Я попробовала там несколько методов модификации поверхности и научилась использовать оборудование характерной для функционализированной поверхности. Я также посещала семинары, организованные для повышения личных и профессиональных навыков докторантов. После возвращения в НУ, у меня появилась возможность использовать оптоволоконные датчики в качестве платформы для моей докторской диссертации.

Расскажите о Ваших дальнейших планах?

Я люблю заниматься исследованиями. В настоящее время я работаю над разработкой биосенсора из оптического волокна для обнаружения белковых биомаркеров, повышенных при нескольких типах рака. Работа проводится под руководством доктора Даниэле Тоси. В будущем мы хотели бы применить это исследование для выявления раковых клеток. По сравнению с функционализированной металлической проволокой, которую я разработала во время своей докторской диссертации, оптическое волокно имеет много преимуществ. Его можно непосредственно использовать в качестве сенсорной платформы, показывающей изменение сигнала, когда анализируемый элемент (белок или клетка) связывается с поверхностью датчика. Оптические волокна также недорогие, они устойчивы к электромагнитным помехам и могут использоваться в полевых условиях.

Что бы вы пожелали будущим докторантам?

Постарайтесь выбрать тему для своей докторской диссертации, которая которая близка вам.  Попробуйте ответить на эти вопросы: какую проблему вы хотели бы решить, какими навыками вы для этого обладаете и какое исследование вы хотели бы провести в ближайшее время? Получение степени доктора философии требует большой самоотдачи и настойчивости. Когда ваша мотивация низкая, вспомните причину, по которой вы поступили на докторантуру, и старайтесь делать хотя бы одну вещь в день, которая продвинет вас вперед к вашей цели (Например, чтение одной статьи). Не забывайте заботиться о своем физическом и эмоциональном благополучии, так как их трудно восстановить. Помните, что “Спокойное море не воспитает настоящего моряка” (перевод английской пословицы “A smooth sea never made a skilled sailor”), и что однажды вы оцените все трудности, через которые прошли. Самое главное, я хотела бы пожелать докторантам большого терпения и веры в Бога.