Сбор новостей

Веслоногие рачки Красного моря оказались непритязательны в выборе кораллов

2 месяца 1 неделя ago
 Веслоногим рачкам из Красного моря все равно, на каких кораллах жить. К такому выводу пришел международный коллектив ученых, в составе которых были и сотрудник МГУ имени М.В. Ломоносова. Вопреки предыдущим исследованиям населены все 13 изученных видов из восьми родов грибовидных кораллов оказались одинаковыми сообществами веслоногих рачков. Работа проходила в рамках проекта «Ноев ковчег» при поддержке Российского научного фонда (РНФ), его результаты опубликованы в журнале Molecular Phylogenetics and Evolution.

Веслоногие рачки (подкласс Copepoda) насчитывают свыше 14 000 представителей, а по некоторым оценкам число их видов может достигать и 500 000. Длина их тела обычно не превышает двух миллиметров. Они выполняют важную экологическую функцию, составляя основу пищевых цепей планктона, а отдельные виды переходят к симбиотическим и паразитическим отношениям с другими морскими животными, такими как кораллы, губки, иглокожие, рыбы и киты. На одном коралле можно найти тысячи особей копеподов, принадлежащих десятку разных видов. Их считают симбионтами, однако точная роль этих животных до конца не изучена. Веслоногие рачки могут питаться как тканями, так и выделениями кораллов. Переносят ли они заболевания различной природы (бактериальные, грибковые и вирусные), пока не исследовано.

Ранее считалось, что отдельные виды веслоногих рачков вступают в симбиоз со строго определенными видами животных. Однако изученный в новой работе состав сообщества копеподов на разных видах семейства грибовидных кораллов Красного моря показал, что рачкам не важна видовая принадлежность партнера по симбиозу.

В ходе исследования ученые отобрали на побережье Красного моря образцы 13 видов представителей семейства грибовидных кораллов (Fungiidae), принадлежащих восьми родам. Затем из кораллов извлекали микроскопических ракообразных и исследовали их с помощью лазерного микроскопа и молекулярно-генетических методов. На основе генетических данных биологи установили степень родства симбионтов и проанализировали, насколько ракообразные-симбионты привязаны к определенному виду кораллов.

Фото: подводные фотографии грибовидных кораллов Красного моря – хозяев новых видов симбиотических копеподов. Источник: Ivanenko et al./Molecular phylogenetics and evolution, 2018

«Разнообразие симбиотических копеподов и других беспозвоночных исследовано очень фрагментарно, и это, как оказалось, может вести к неверному представлению о высокой специфичности симбионтов к хозяину. Мы думаем, что в основе очень большого разнообразия симбионтов кораллов лежит не высокая специфичность, которая в отдельных случаях может и проявляться, а три основных причины: разнообразие микрониш, которые предоставляет коралл микроскопическим обитателям, частые случаи эволюционного перехода с одного вида хозяина на другого и, видимо, необычно большое зоогеографическое дробление симбиотических сообществ, населяющих кораллы, — отметил ведущий автора работы Вячеслав Иваненко из МГУ. — Полученные результаты указывают и на то, что микроскопические симбионты умеют находить при помощи чувствительных органов разные виды одного семейства кораллов, но не проявляют предпочтения к какому-то одному виду. Эта слабая, но все-таки имеющаяся специфичность может быть как-то связана с приспособлением симбионтов к защитным механизмам стрекающих кораллов».

Фото: внешний вид новых видов микроскопических ракообразных – копеподов, найденных в Красном море на грибовидных кораллах ; вид снизу, конфокальная микроскопия образцов после выделения ДНК (красные – самки, синие – самцы, искусственная окраска). Источник: Ivanenko et al./Molecular phylogenetics and evolution, 2018

Дата публикации: 13 июля 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Экс-директор ИЦиГа СО РАН Владимир Шумный об освобождении генетики от статуса лженауки

2 месяца 1 неделя ago

ФИЦ «ИЦиГ СО РАН» – крупнейшее фундаментальное научное учреждение страны, занимающееся генетическими исследованиями. Совсем иначе было в конце 1950-х гг., когда первые ученые-энтузиасты еще только съезжались со всей страны в Новосибирск, а генетика формально оставалась в статусе «лженауки». Многолетний (на протяжении 60 лет) сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН, занимавший в том числе пост директора института, а ныне советник РАН, академик Владимир Константинович Шумный рассказал Аcademcity.org о первых годах возрождения отечественной генетики, строительстве Академгородка и радиационном облучении.

Александр Сергеев: «Науку могут контролировать только ученые»

2 месяца 1 неделя ago

-


РАН переводит дух

В РАН в целом удовлетворены только что принятым Госдумой в третьем чтении законом, расширяющим и уточняющим полномочия, функции и задачи Академии наук, заявил 11 июля президент Академии Александр Сергеев. Проект закона был внесен президентом Путиным. А внесенные в него поправки действительно носят сугубо редакционный характер, заверил Сергеев «МК».

Академию почти не видно в научном ландшафте

2 месяца 1 неделя ago

Денег на науку, как известно, всегда не хватает. По данным Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ, если в 2013 году общий объем ассигнований на гражданскую науку из средств федерального бюджета в действующих ценах составил 425,3 млрд руб., то в 2018-м ожидается, что этот показатель составит 369,4 млрд, а в 2020-м – 351,4 млрд. Естественно, возрастает конкуренция за этот ресурс. Кардинально «перепаханное» за последние пять лет поле научных исследований ждет уже окончательное «боронование».

Хроническая тревога вызывает социальный аутизм

2 месяца 1 неделя ago
 Признаки аутизма могут появиться не только из-за наследственных факторов, но и в связи с окружающей средой. К такому выводу пришли ученые из Института цитологии и генетики СО РАН после ряда экспериментов на мышах. Статья ученых опубликована в книге Molecular-Genetic and Statistical Techniques for Behavioral and Neural Research. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).

Основными симптомами аутизма – тяжелого расстройства, связанного с изменениями работы мозга – считаются избегание социальных контактов, неадекватность поведения в социальной среде и ограниченное, повторяющееся поведение. По статистике, этим расстройством страдают от 1 до 6 человек на 1000 жителей.

Врачи предполагают, что в развитии аутизма у детей ключевую роль играет взаимодействие некоторых генов или редкие мутации, которые могли оказать сильный эффект в пренатальный или ранний постнатальный периоды. Однако аутизм как наследственное заболевание встречается относительно редко, не более чем у 1-2% людей. Чаще всего его симптомы развиваются под влиянием и генетических факторов, и факторов окружающей среды одновременно. Под последними понимается влияние лекарств и загрязненного воздуха, поступление в организм токсинов, негативное социальное окружение, стресс.

Ученые из Института цитологии и генетики СО РАН провели исследование на мышах, в котором показали, что социальный аутизм может возникнуть после того, как особь долгое время находится в неблагоприятных социальных условиях.

«В отличие от аутизма, который является следствием патологии развития в пренатальном и раннем постнатальном периодах или же может быть наследственно обусловленным, социальный аутизм со схожей симптоматикой может развиваться и во взрослом состоянии у людей при наличии других заболеваний, вызванных длительным негативным воздействием социума», – говорит руководитель работы, доктор биологических наук, профессор Наталия Кудрявцева.

На первом этапе эксперимента ученые формировали у мышей различные типы социального поведения. Для этого самцов помещали в клетки, разделенные прозрачной перегородкой с отверстиями, которая позволяла животным видеть, слышать, воспринимать запахи друг друга, но не давала им контактировать физически. Раз в день исследователи открывали перегородку, провоцируя мышей на агрессию. На основании результатов драк определялся тип поведения каждого самца: агрессивный или подчиненный. После 20 дней проживания во враждебной среде, которая приводила к развитию состояния выраженной тревоги, ученые помещали мышей в клетки с миролюбивым партнером и исследовали, как мыши будут взаимодействовать в этом случае.

Фото: поведение мыши с симптомами аутистического спектра и состоянием выраженной тревожности в реакции на незнакомого партнера (слева) и контрольного самца, проявляющего к нему интерес (справа). Источник: Наталья Кудрявцева

Мыши контрольной группы, поведение которых не было изменено участием в схватках, проявляли интерес к партнеру, хотели с ним общаться. Самцы агрессивного типа редко избегали незнакомого партнера и, как правило, его атаковали. Большую часть времени они хаотично двигались по клетке, что, как считают ученые, может отражать гиперактивность и быть признаком развития дефицита внимания. Агрессивные самцы демонстрировали повторяющиеся стереотипные формы поведения, которые не отмечались у контрольных животных. Особи подчиненного типа, напротив, много сидели в углу, не реагируя на партнера, и активно избегали его. Такие мыши демонстрировали увеличение времени аутогруминга (чистки тела), в их поведении просматривалась заторможенность и индифферентность, которые сохранялись спустя длительное время после помещения в благоприятные условия. Изменения в поведении подопытных мышей напоминали симптомы аутизма у людей. Это говорило о том, что под влиянием факторов окружающей среды возможно изменение социального поведения и появление признаков расстройства, не наблюдавшегося ранее.

«Мы не рассматриваем существенное влияние мутаций или же других наследственно-обусловленных причин развития симптомов аутизма. Есть воздействие негативной социальной среды. В нашем случае – это длительные агрессивные контакты с сородичами, под влиянием которых возникают патологические состояния у животных, в частности, под влиянием хронической тревоги. Они, в свою очередь, приводят к изменению поведения, которое сопровождается снижением коммуникативности и неадекватным восприятием происходящего. Все эти изменения являются основными симптомами аутизма у людей. Подтверждением правильности такой интерпретации поведенческих данных нам дали результаты исследований, показавшие изменение экспрессии генов аутизма в различных структурах мозга, выявленных у больных аутизмом», – заключает Наталия Кудрявцева.

Дата публикации: 11 июля 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Химики МГУ нашли легкий способ определения полезности лекарственных трав

2 месяца 1 неделя ago
 Ученые с химфака МГУ предложили новый способ определения в растениях полиолов и сахаров, применяемых в лекарственных препаратах, передает пресс-служба вуза.

Итоги исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в Journal of Chromatography B: Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences.

Полиолы – это многоосновные сахаридные спирты. Для их усвоения не нужен инсулин, поэтому они могут использоваться в диабетических продуктах.  Организм усваивает их практически полностью. Некоторые полиолы (инозитол, пинитол) используются в лекарственных препаратах. Содержание этих веществ в растених интересно также с точки зрения фундаментальной науки, поскольку позволяет изучить адаптацию растений к внешним условиям.

На сегодняшний день содержание в растениях полиолов и сахаридов выявляется с помощью газовой хроматографии. Тест длится несколько часов и дает высокую погрешность.

Ученые МГУ под руководством чл.-корр. РАН, профессора Олега Шпигуна предложили определять их содержание с помощью гидрофильной хроматографии. Подготовка проб занимает всего час, при этом точность анализа выше.

Дата публикации: 11 июля 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

ИБРАЭ РАН заложил научные основы стратегического планирования в ядерной и радиационной безопасности в России

2 месяца 1 неделя ago

-

Академик Леонид Большов: ИБРАЭ РАН заложил научные основы стратегического планирования в ядерной и радиационной безопасности в России

Академик РАН Леонид Большов – председатель Научно-технического совета № 10 «Экология и радиационная безопасность» Росатома, научный руководитель Института проблем безопасного развития атомной энергетики РАН – рассказал REFNews об участии Института в крупных отраслевых проектах, связанных с решением уникальных наукоемких задач в области повышения ядерной и радиационной безопасности в России.

Пекарские дрожжи помогли биологам МГУ разобраться в лекарственной устойчивости грибов

2 месяца 2 недели ago
 Биологи МГУ имени М.В. Ломоносова выяснили механизмы, из-за которых патогенные грибы приобретают устойчивость к лекарственным препаратам. Чтобы понять, как устроена система защиты грибов от токсинов, учёные использовали пекарские дрожжи с химерными светящимися белками, необходимыми для защиты. Учёные пытались обмануть защитные механизмы дрожжей, «спрятав» токсичное соединение в митохондриях. Обойти защиту клетки таким образом не удалось: дрожжи «чувствовали» даже адресованные в митохондрии вещества и активировали систему защиты как ни в чём не бывало. Исследование показало, что устойчивость дрожжей (и, возможно, патогенных грибов) к антимикотикам устроена сложнее, чем считалось прежде. Работа проходила в рамках направления «Микроорганизмы и грибы» проекта «Ноев ковчег» (при поддержке Российского научного фонда), её результаты опубликованы в журнале Scientific Reports.

Устойчивость патогенных микроорганизмов к лекарствам — серьёзная медицинская проблема. Наиболее известны «супербактерии», устойчивые к антибиотикам, но некоторые патогенные грибы тоже приобрели механизмы защиты от антигрибковых препаратов — антимикотиков. Один из таких механизмов — сверхактивация АВС-переносчиков. Такие белки-переносчики находятся в мембране клетки гриба и выбрасывают потенциально опасные вещества из цитоплазмы.

У грибов со множественной лекарственной устойчивостью, в том числе болезнетворных, АВС-переносчики выбрасывают из клетки разные виды антимикотиков, и эффективность лечения от грибковых инфекций существенно снижается. В 2016 году исследовательская группа НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ описала способ подавления множественной лекарственной устойчивости у грибов. Учёные «обманули» защитный механизм дрожжевых клеток с помощью относительно безвредных для микроорганизмов соединений – алкил-родаминов. Эти вещества, как и другие липофильные катионы (умеренно растворимые в воде положительно заряженные ионы), легко проникают через клеточные мембраны. Кроме того, алкил-родамины светятся при облучении и потому часто используются в исследованиях как флуоресцентные красители.

Алкил-родамины загружали бессмысленной работой АВС-переносчики: вместо того чтобы выбрасывать из клетки токсичные для гриба антимикотики, они откачивали красители. Химические свойства липофильных катионов таковы, что, выброшенные из клетки, они тут же возвращаются. В результате большая часть АВС-переносчиков в мембране была занята перекачиванием безвредных красителей, а противогрибковый препарат, добавленный одновременно с алкил-родаминами, накапливался в цитоплазме.

«Когда в клетке повышается концентрация чужеродных веществ, она запускает компенсаторный ответ — начинает производить больше АВС-переносчиков, чтобы быстрее выкачивать потенциально опасные соединения, — поясняет один из авторов работы, старший научный сотрудник НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ Дмитрий Кнорре. — Мы предполагали, что липофильные катионы не вызовут компенсаторного ответа. Дело в том, что благодаря своему положительному заряду они проникают в отрицательно заряженные органеллы клетки — митохондрии — и накапливаются там. То есть в цитоплазме клетки, обработанной липофильными катионами, не будет значительной концентрации этих веществ. А сенсорные системы грибов, как нам было известно, улавливают чужеродные соединения в цитоплазме. Наш расчёт состоял в том, что в митохондриях клетка не обнаружит посторонние вещества, и сверхактивации АВС-переносчиков не произойдёт».

Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи добавили к культуре пекарских дрожжей один из липофильных катионов додецилтрифенилфосфоний (С12ТРР). Обычные дрожжи, которые используются в кулинарии, часто служат модельным объектом для изучения молекулярных механизмов грибов. Для удобства исследования учёные создали химерный белок: одна его часть оставалась такой же, как основной АВС-переносчик у грибов, а вторая представляла собой зелёный флуоресцентный белок. Под облучением такое соединение интенсивно светится, и за его накоплением в клетках можно наблюдать в флуоресцентный микроскоп. Остальные свойства химерного белка не изменились, и в клетке он выполнял функцию АВС-переносчика.

Результаты исследования показали, что взаимодействие с липофильными катионами всё же заставляет клетки дрожжей запускать компенсаторный ответ. В присутствии липофильных катионов дрожжи производили и накапливали заметно больше АВС-переносчиков, чем в обычных условиях. Другие методы также показали увеличение лекарственной резистентности под действием липофильных катионов. Пока неизвестен механизм, который позволяет клетке обнаружить чужеродные соединения в митохондриях. Вероятно, одновременно в ней работает несколько взаимодополняющих систем, реагирующих на потенциально опасные вещества. Реальные принципы их работы ещё предстоит изучить. Авторы планируют проводить будущие исследования как на культуре пекарских дрожжей, так и на патогенных видах грибов.

В работе над исследованием участвовали научные сотрудники факультета биоинженерии и биоинформатики, НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского, НИИ митоинженерии МГУ имени М.В. Ломоносова и Института молекулярной медицины ПМГМУ имени И. М. Сеченова.

Дата публикации: 10 июля 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Наночастицы защитят лекарства от агрессивного окисления

2 месяца 2 недели ago
 Ученые представили инновационный подход к производству композитных микрокапсул с усиленными защитными функциями. Структуры из диоксида церия могут защитить лекарства от внешней среды, также с их помощью можно будет адресно доставить лекарства непосредственно к месту возникновения заболевания. Статья, посвященная этой разработке, была опубликована в журнале ACS Applied Materials & Interfaces. Исследование поддержано грантом РНФ.

На многие лекарства, которые попадают в наш организм, воздействуют различные агрессивные для них вещества. Из-за этого значительно уменьшается их эффективность и поэтому врачам приходится увеличивать их дозировку. Это представляет опасность для организма, поскольку часть препаратов могут действовать на него и негативно — например, из-за своих побочных эффектов или токсичности (последнее характерно для веществ, которые борются со злокачественными опухолями). Соответственно, чем больше таких лекарств попадает в организм, тем выше риск того, что они не только вылечат, но и навредят.

Решить эту проблему помогает адресная доставка фармацевтических препаратов непосредственно к органу, который необходимо вылечить. Делают это с помощью микрокапсул, которые защищают лекарство от агрессивных веществ при доставке к мишени. Благодаря таким микрокапсулам можно также возможность контролируемо высвободить их содержимое.

Сейчас есть различные варианты подобных микрокапсул. Одна из наиболее перспективных разработок — полиэлектролитные микрокапсулы. Они формируются следующим образом: на кальций-карбонатную подложку поочередно наслаиваются полимеры с разным зарядом. При шести-восьми слоях полиэлектролитов капсулы становятся стабильными — они сохраняют свою структуру после удаления кальций-карбонатной подложки и их можно использовать как микроконтейнеры. Однако полиэлектролитная оболочка микрокапсул обеспечивает только «пассивную» защиту инкапсулированных веществ, которая не может противостоять агрессивным средам. В новой работе ученые предложили в качестве одного из слоев полиэлектролита использовать наночастицы диоксида церия, обладающие уникальными антиоксидантными свойствами. Раннее они уже продемонстрировали, что эти наночастицы нетоксичны для нормальных клеток млекопитающих и обладают большим терапевтическим потенциалом.

Ученые заключали в полиэлектролитную капсулу со слоем из наночастиц диоксида церия биолюминесцентный фермент люциферазу и проверяли, сохранится ли активность белка после обработки таких капсул агрессивным агентом — перекисью водорода в высокой концентрации. Исследователи выяснили, что защитный эффект зависит от содержания диоксида церия в оболочке. Варьируя концентрацию наночастиц на поверхности микрокапсулы, можно контролировать уровень экранирования ядра с действующим веществом — от фильтрации активных форм кислорода до их полной блокировки.

«Мы провели комплексный анализ физико-химических свойств микрокапсул с наночастицами диоксида церия и инкапсулированной люциферазой и показали, что они легко воспринимаются нейрональными клетками крыс, — говорит соавтор работы Антон Попов из ИТЭБ РАН. — Эти микрокапсулы нетоксичны и способны защитить клетки от окислительного стресса, вызванного перекисью водорода».

В своей работе ученые показали, что активная защита микрокапсулированных веществ наночастицами диоксида церия весьма перспективна для разработки новых систем доставки лекарственных средств и для диагностики различных заболеваний, в том числе и в агрессивных средах.

Работу выполнили ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (ИТЭБ РАН), Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН (ИОНХ РАН), Томского государственного университета совместно с иностранными коллегами из Института микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного (ИМВ НАНУ) и Лондонского университета королевы Марии.

Дата публикации: 10 июля 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Объявление о проведении в 2018 году РФФИ конкурса на лучшие научные проекты междисциплинарных фундаментальных исследований по теме «Фундаментальные проблемы взаимодействия человека с Интернет-пространством: нейрокогнитивные и нейрокомпьютерные технологии…

2 месяца 2 недели ago

Клетки надо культивировать! Интервью с Натальей Михайловой, заведующей Центром клеточных технологий Института цитологии РАН

2 месяца 2 недели ago
 Корреспондент «Чердака» поговорил с Натальей Михайловой о направлениях деятельности открывшегося всего год назад в Санкт-Петербурге Центра клеточных технологий — о культивировании клеток в промышленных масштабах и перспективах развития регенеративной медицины.

[Ch.] Расскажите об основных направлениях работы Центра клеточных технологий.

[НМ]: У нашего центра есть несколько направлений деятельности. Одно из них (и самое главное) — это фундаментальные исследования в области клеточной биологии. На основе фундаментальных знаний создаются клеточные продукты и клеточные технологии, которые будут реализованы в медицинской практике.

Второе — это внедрение разработок и технологий, которые мы создаем в лабораториях, в медицину для лечения заболеваний человека. Еще очень важным направлением является подготовка квалифицированных кадров — мы реализуем его пока только своими силами, обучая студентов в лабораториях, или через стажировки научных сотрудников других организаций. Но ведем с вузами переговоры о создании специализированных образовательных программ, потому что работы по молекулярно-клеточной биологии требуют очень высокой квалификации — и не только теоретической, но и практической направленности. Нельзя пригласить студента и думать, что он сразу начнет работать и получать результаты мирового уровня. У него должна быть базовая подготовка клеточного биолога и умение работать с живыми клетками. Это рутинная работа, но она должна делаться квалифицированно. Вторая часть — работа с медицинскими учреждениями и врачами, чтобы и они понимали, что дают новые технологии, что такое клеточные продукты и как с ними обращаться.

Если говорить о фундаментальных исследованиях, то вся наша работа базируется на культивировании клеток животных и человека. Сейчас в основном мы работаем с клетками человека, поскольку они перспективны и важны для регенеративной медицины в будущем.

Фото: Центр клеточных технологий Института цитологии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk

Клетки надо содержать in vitro, культивировать. Эта процедура начинается с того, чтобы в медицинских организациях забрать образец ткани человека и из него получить линии тканеспецифичных клеток. Ведь мы работаем не просто с любыми клетками, а целенаправленно получаем те, которые будем использовать, скажем, для замещения утраченных тканей конкретных органов в дальнейшем. Клетки все очень разные и требуют разных условий содержания. Поэтому фундаментальная задача состоит в том, чтобы создать типовые клеточные тканеспецифичные модели, оценить их биологические характеристики и на их основе создавать клеточные продукты. На этих моделях также можно тестировать лекарства, предполагая, какие молекулярные механизмы могут быть вовлечены в патологические клеточные процессы. Когда мы говорим о болезнях, то мы должны найти те лекарства, которые будут воздействовать на целевые молекулы внутри клетки, менять механизмы или что-то исправлять. В этом случае важно иметь клеточные модели (они должны быть стандартными и храниться в криобанках), они же будут востребованы фармацевтическим компаниями, которые занимаются разработкой лекарств. В этом смысле очень перспективны модели кардиомиоцитов, которые разрабатываются для моделирования сердечно-сосудистых заболеваний.

У нас в работе сейчас находятся клетки кожи — фибробласты и кератиноциты, эндотелиоциты и стволовые клетки различного происхождения. В организме человека, практически в каждом органе, есть свой запас стволовых клеток, которые дифференцируются и работают на то, чтобы восстанавливать эти органы или бороться с теми неприятностями, которые могут возникать у больного. Поэтому перспективно использовать эти тканеспецифичные стволовые клетки, чтобы размножать их в лаборатории, дифференцировать и потом использовать для лечения пациента, когда его организм не справляется. Кроме того, перспективны для фундаментальных исследований индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Это очень молодые клетки с высоким потенциалом дифференцировки в клетки практически любой ткани.

В институте у нас работает с такими клетками лаборатория под руководством член-корр. РАН Алексея Николаевича Томилина. Наш центр также развивает это направление.

Фото: Центр клеточных технологий Института цитологии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk

[Ch.] Для лечения каких заболеваний ваши клеточные продукты можно использовать? Несколько основных наименований вы можете перечислить?

[НМ]: Да. Основные наши разработки начинались с того, что мы лечили пациентов с поврежденными кожными покровами. Один из наших клеточных продуктов был зарегистрирован в России и использовался в клиниках в течение пяти лет (это «Эквивалент дермальный»). Было спасено и вылечено более 500 пациентов. Этот же продукт мы использовали для лечения трофических язв, преимущественно у пациентов с «диабетической стопой»: наша страна занимает первое место по ампутации конечностей, а эти хронические болезни фактически не вылечиваются. Наш клеточный продукт показал высокую эффективность. Департамент здравоохранения города Москвы сейчас заинтересован в том, чтобы перенести эту технологию в Москву, мы только что подписали трехстороннее соглашение вместе с Эндокринологическим диспансером ДЗМ.

Вторая тема — это офтальмологические заболевания. Сейчас мы работаем над решением проблемы, как восстанавливать роговицу глаза. Используем разные технологии и разрабатываем методики, связанные с использованием индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Совместно с Военно-медицинской академией отрабатываем технологии применения клеточных продуктов на экспериментальных животных.

Фото: Центр клеточных технологий Института цитологии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk

Кроме того, мы контактируем с Институтом фтизиопульмонологии, поскольку у них стоят задачи восстановления тканей органов у туберкулезных больных. Это очень важная проблема для большой популяции людей, больных туберкулезом. Мы уже отработали технологию восстановления тканей мочевого пузыря в экспериментах на моделях-животных, результаты опубликованы в престижных зарубежных журналах. Сейчас проводим работы по восстановлению уретры, они еще более важны, поскольку пока нет эффективных методов лечения.

Также есть проблемы остеозамещения. Мы работаем с восстановлением костной ткани и с тестированием различных материалов (матриц-носителей) и имплантов. Это означает, что надо проверить материал импланта на биосовместимость с теми клетками, которые мы на него сажаем, чтобы затем трансплантировать его и оценить эффективность применения. И здесь очень важны материалы, биодеградация имплантов, степень совмещения с клетками и т.д. Все это требует междисциплинарного подхода: мы должны много знать о клетках, материалах, безопасности применения. В центре у нас работает группа, занимающаяся созданием матриц (или, иначе, скаффолдов), которые мы делаем для тканеинженерных продуктов. Это очень важно при создании технологий тканезамещения.

Фото: Центр клеточных технологий Института цитологии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk

[Ch.] Скаффолд — это основа, на которую наносят клеточные продукты?

[НМ]: Да, скаффолд — это матрица, на которую наносятся клетки. Клетки недостаточно просто «закапать» в организм — их надо нанести на матрицу-носитель, а потом перенести в организм в точку приложения. Скаффолд должен обладать определенными параметрами: быть пригодным для определенного типа клеток, эластичностью, жесткостью. Для этого применяются специальные методы измерения характеристик подобных скаффолдов. Хороший скаффолд позволяет клеткам нормально функционировать.

Сейчас, например, мы работаем совместно с Люксембургским центром биомедицины, который заказал нам разработать скаффолды определенных параметров для нейронов. Мы успешно работаем и в этом направлении, проводим поиск оптимальных вариантов.

Клетки недостаточно просто «закапать» в организм — их надо нанести на матрицу-носитель, а потом перенести в организм в точку приложения.

[Ch.] А какие из препаратов уже внедрены в клинику?

[НМ]: Один из препаратов, о котором я коротко сказала, у нас внедрен в клинику — это «Эквивалент дермальный». Он известен и прессе, поскольку был разрешен к применению Минздравом Российской Федерации, потом был период, когда разрешение закончилось, но еще не было правил и регламентирующих установок для его перерегистрации (у него был ограниченный, пятилетний, срок регистрации).

Сейчас новый закон о биомедицинских клеточных продуктах предписывает нам заново провести доклинические и клинические исследования. Очень длинный путь. После этого, получив тот же продукт уже в условиях GMP, чего требует ФЗ-180, можно будет передать в «клинику». Сейчас мы можем использовать этот продукт в очень ограниченных случаях, когда речь идет о жизнесбережении пациентов. Тогда этические комитеты медицинских учреждений могут принимать такие решения. Но для широкой практики пока не можем. Нам понадобится найти финансирование на прохождение всего пути регистрации продукта сначала. Это займет как минимум пару лет, в этот период мы не сможем лечить пациентов, хотя запросы от медиков к нам поступают все чаще, да и средства найти не просто.

[Ch.] Вы можете чуть подробнее рассказать о препарате? Как он действует? Как его получают? Каких больных он может спасать?

[НМ]: Дермальный эквивалент — это аналог кожного слоя, дермы. В нем присутствуют фибробласты человека, а в качестве скаффолда используется коллаген 1-го типа. Это один из базовых белков дермы, ответственный за прочность кожи. В коже человека фибробласты не могут нормально жить без коллагена. Посадив фибробласты на коллаген в соответствующих условиях, мы получаем скаффолд с внедренными клетками. Этот дермальный эквивалент пересаживается на поврежденные участки кожи ожоговых больных или людей с трофическими язвами. Белок скаффолда создает условия для того, чтобы клетки продукта жили и нормально функционировали, синтезировали в рану и другие белковые компоненты, которые стимулируют собственные клетки пациента, чтобы они тоже начинали работать. На ожоговой ране для клеток нет условий к тому, чтобы они чувствовали себя там жизнеспособными, а клеточный продукт стимулирует и ускоряет процессы заживления. Для спасения ожоговых больных скорость заживления ран — критичный показатель.

Мы работаем с ожоговым центром НИИ скорой помощи Джанелидзе в Санкт-Петербурге, Госпиталем ветеранов войн, в котором провели очень серьезные исследования по лечению трофических язв. Показана очень высокая эффективность препарата. Такой жизнесберегающий продукт очень необходим стране. Мы надеемся, что Министерство здравоохранения и Росздравнадзор помогут нам зарегистрировать этот продукт в более «облегченном» варианте и пройти все процедуры.

Фото: Центр клеточных технологий Института цитологии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk

[Ch.] А сам процесс производства какой? Условно говоря, у вас же есть технология, но нет промышленной возможности для промышленного производства?

[НМ]: У нас есть технология, а теперь у нас есть и промышленная возможность, поскольку в центре организовано опытное производство по стандарту GMP. По условиям нового 180-ФЗ, в медицинские учреждения можно передавать только те продукты, которые получены в условиях GMP, в чистых помещениях.

Центр оснащен автоматизированной системой культивирования клеток. Нам теперь не надо нарабатывать огромные объемы дермальных фибробластов для приготовления продукта вручную. Мы всегда это делали вручную и в очень больших объемах, если была такая необходимость, например для пациентов с обширными ожогами. Теперь мы можем получать клетки в автоматическом режиме, замораживать и хранить их в ампулах — создавать резерв клеточного продукта на случай больших пожаров и техногенных катастроф, которые, к сожалению, происходят в нашей стране.

[Ch.] Как вы осуществляете взаимодействие с медвузами? Берете аспирантов?

[НМ]: Центр, как новая инфраструктура, организован Институтом только в 2017 году, в «штатном» размере он не такой уж большой, но имеет потребности в расширении, поскольку задач много и они трудоемкие. Мы заинтересованы в привлечении и подготовке специалистов. В данный момент у нас работает 12 студентов из пяти вузов Санкт-Петербурга. В этом тоже отражается наша специфика, потому что у нас есть студенты из Санкт-Петербургского университета (с биологического факультета), из Политехнического университета (там есть факультет медицинской физики). У нас есть ординатор из Первого медицинского университета им. Павлова и студенты из Химфармакадемии Петербурга. Они интересуются белками, клеточными моделями, скаффолдами. Востребованность большая. Вузы хотят взаимодействовать с нами по программам подготовки студентов именно для реализации таких направлений.

Фото: Центр клеточных технологий Института цитологии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk

И вот когда нам удастся создать цепочку: вуз — подготовка студентов — научная организация и подготовка медицинских работников, — вот тогда мы можем считать, что вышли на новый уровень разработки и применения клеточных технологий в стране. Если сравнивать, например, западные страны и Россию, то Россия очень отстает по внедрению клеточных технологий. Не потому, что здесь научная мысль работает хуже. Мысли работают одинаково. Но в западных странах уже давно создана система и созданы регламенты, давно работают автоматизированные системы культивирования клеток. Они делают клеточные стандартные продукты и тестируют на них все косметические средства, чтобы оценить их безопасность и эффективность. У них не может косметическое средство выйти на рынок, если оно не прошло аттестацию на клетках кожи, например. А мы долгое время жили так, когда было непонятно, как надо делать, как можно выйти в медицину и принести в нее наши разработки. А все потому, что ученые занимались не свойственными им функциями — ученые должны делать научные разработки, а специалисты по внедрению должны их внедрять. Должно быть разделение функций. Это тоже тормозило внедрение технологий в нашей стране. Сейчас ситуация меняется к лучшему.

[Ch.] Вы не могли бы обозначить какие-то тренды в регенеративной медицине в целом? Как эта отрасль развивается в России? Чего ждать?

[НМ]: Да, регенеративная медицина бурно развивается. Символично, что сейчас у нас в стране организован и проходит конгресс по регенеративной медицине. Благодаря этому мы начали лучше понимать, что происходит у нас в стране. Да, конечно, мы читаем статьи, следим за публикациями. Но целостной картины не было. Теперь мы видим, что очень много организаций этим занимается. Одно направление — анализ так называемого «секретома» клеток: молекул, белков, всего того, что выделяет клетка, — является предметом пристального изучения. Второе — это создание клеточных продуктов. Они создаются многими организациями и направлены практически на лечение всех болезней и органов, ткани которых требуют какой-то коррекции. Большая проблема с легкими и ожогами гортани — это проблемы, которые до сих пор не решены. Мне самой интересны клеточные проблемы, связанные с патологиями, такими как системная склеродермия, например. Это заболевание, которое связано с нарушениями работы клеток кожи (близкая к нам тематика). Ученые еще не нашли механизмов, объясняющих, как их можно лечить. Много работают с нервными клетками. В стране утверждена специальная программа Neuronet, которая работает с болезнью Альцгеймера, Паркинсона. Исследования проводятся на стволовых клетках и клеточных моделях, полученных от больных и здоровых пациентов.

Хочу отметить, что над чем надо серьезно работать — это над безопасностью применения клеток. Мы в центре тоже занимаемся проблемой безопасности, потому что пересаживание продуктов с клетками, которые были in vitro, несет определенные риски. Перед тем как выходить в клинику, надо понимать, безопасно ли это, какие здесь могут быть осложнения, какие методы борьбы с ними. Это должны понимать и разработчики, и медицинские работники.

Фото: Центр клеточных технологий Института цитологии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk

[Ch.] У вас много крупных заказов от медицинского бизнеса?

[НМ]: У нас есть много заказов от медицинских учреждений, но даже есть и такие практические, как протестировать качество перевязочного материала или глазных капель, — для медиков это сопряженные с лечением проблемы. А также есть заказы от известных фармкомпаний на тестирование лекарств на определенных клеточных моделях. Это одно из важных направлений деятельности центра. Мы проводим большую и кропотливую работу для проведения тестирований по стандарту GLP (да, такое вот требование времени). Необходима строгая отчетность, соблюдение стандартных методов исследования, использование соответствующего оборудования и материалов, а главное — соблюдать все эти правила.

Ведь ученые — люди творческие, а при выполнении стандартов творчество вообще-то противопоказано: нужно точно следовать протоколам. То есть надо готовить специалистов с «новым» стилем мышления, менталитета, если хотите. Нам приходится прививать и такой стиль работы.

Заказы от бизнеса, с одной стороны, стимулируют нас делать новые клеточные модели для тестирований, глубже вникать в механизмы функционирования патологических клеток. С другой стороны, мы получаем финансирование на проведение этих исследований (в частности, от Российского научного фонда. — прим.ред.), что позволяет как повышать уровень научных исследований, так и развивать подходы для лечения заболеваний. Мы стараемся держать высокий стандарт качества проводимых исследований для реализации таких проектов и открыты для сотрудничества с заинтересованными компаниями.

Фото: Центр клеточных технологий Института цитологии РАН. Источник: Станислав Любаускас / Chrdk

Редакция благодарит за помощь в создании материала Российский научный фонд.

Дата публикации: 10 июля 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Гранты РНФ позволят изучить плодородие Арктики и обезопасить аэропорты

2 месяца 2 недели ago
 

Российский научный фонд поддержал 12 проектов молодых ученых ТГУ. На реализацию их идей РНФ выделил более 80 миллионов рублей. Финансирование будет направлено в рамках грантовых президентских программ «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» и «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых».

Проект научного сотрудника лаборатории «Методы, системы и технологии безопасности» СФТИ ТГУ Раиля Сатарова предполагает разработку малогабаритной системы обнаружения движущихся объектов за различными преградами.

Как поясняет Раиль Сатаров в аннотации к своему проекту, хотя рентгеновское излучение имеет высокое разрешение и хорошую проникающую способность, из-за вредности для живых организмов его применение в системах поиска и обнаружения людей невозможно. Наиболее предпочтительными являются радиоволновые методы томографии. Результаты работы найдут применение в арсеналах специальных служб ФСБ, МВД и МЧС, в системах безопасности в аэропортах и других общественных местах. 

В числе проектов от ТГУ, победивших в грантовой программе, – биогеохимическое изучение феномена высокой биологической продуктивности растительности в условиях Субарктики. Его результаты могут стать основой для создания агротехнологий в арктической зоне Российской Федерации.

Задача сотрудников Биологического института ТГУ – доказать, что малое количество растительности в Арктике обусловлено не только неблагоприятным климатом. Исследователи уже выяснили, что в еще более суровых условиях ледникового периода позднего плейстоцена на той же широте изобиловали плодородные почвы, а растительной пищи хватало даже для того, чтобы ею могли прокормиться крупные представители мамонтовой фауны. Ученые уже несколько лет говорят о явном дисбалансе между климатическим потенциалом и реальной продуктивностью растительности в арктической зоне и о том, что средопреобразующий потенциал северных экосистем сильно недооценен. Однако науке пока неизвестны основные причины «арктического феномена».

– Наша гипотеза заключается в том, что проблема – в состоянии почв и наличии в них питательных веществ. Нужно вычислить, каких именно веществ недостает растениям и почему благоприятные экосистемы со временем превращаются в бедные, – рассказывает руководитель исследовательской группы, старший научный сотрудник лаборатории биогеохимических и дистанционных методов мониторинга окружающей среды БИ ТГУ Сергей Лойко. – Если окажется, что дело в вымывании макро- и микроэлементов из почвы, можно будет запустить их круговорот при помощи биотехнологий.

Проверяться эта гипотеза будет на территории Ямало-Ненецкого автономного округа. 

В числе тех, кто получит гранты Российского научного фонда, – доцент кафедры библиотечно-информационной деятельности Института искусств и культуры Кристина Кузоро. Суть ее проекта заключается в анализе церковной исторической науки.

Как отмечает автор исследования, эта неотъемлемая и уникальная составляющая часть исторического знания, науки и культуры дореволюционной России незаслуженно оставалась долгое время в тени. Особое внимание Кристина намерена уделить изучению корпоративной культуры духовных учебных заведений. Осмысление этих вопросов позволит повысить качество и престижность духовного образования и церковно-исторической научной деятельности, а также встроить знания, полученные русскими духовными просветителями в XIX – первой четверти ХХ в.в., в современную систему российского образования и науки. 

Дата публикации: 10 июля 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Сибирские ученые усиливают интенсивность сигнала МРТ

2 месяца 2 недели ago
  Метод магнитно-резонансной томографии считается довольно точным и повсеместно используется в медицине, но всё же у него есть существенные ограничения по чувствительности. Получаемый сигнал реально усилить в десятки тысяч раз, что позволит наблюдать недоступные ранее процессы. Подобные способы уже применяются в медицине, но стоят очень дорого — удешевить процедуру пытаются ученые Международного томографического центра СО РАН.

МРТ основано на принципе ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Дело в том, что организм человека больше чем на половину состоит из воды и, как следствие, из водорода. Атом водорода содержит протон, который имеет магнитный момент (спин) и меняет свою пространственную ориентацию в том числе при внешних радиочастотных импульсах. Иными словами, при воздействии на исследуемую область электромагнитным излучением часть протонов меняет свой магнитный момент на противоположный, а потом возвращается в исходное положение. В это время система сбора данных ЯМР томографа регистрирует положение в пространстве и изменение состояния спинов атомов водорода.

«К сожалению, только 1 из 10 000 спинов ориентирован таким образом, чтобы давать регистрируемый сигнал ЯМР. Остальные же попросту бездействуют, поэтому мы пытаемся использовать поляризацию параводорода — одного из спиновых изомеров молекулы водорода. Сам по себе параводород не дает сигнала ЯМР — это происходит только при его ведении в реакцию, то есть когда нарушается магнитная эквивалентность атомов водорода. Поместив такую поляризованную систему в организм перед диагностикой, можно добиться повышения интенсивности сигнала МРТ», — рассказывает старший научный сотрудник МТЦ СО РАН кандидат химических наук Кирилл Викторович Ковтунов.

Для поляризации ученые изначально применяли гомогенные системы — когда катализатор и реагирующие вещества (субстрат и параводород) находятся в одной (жидкой) фазе. В качестве гомогенного катализатора специалисты используют комплекс металла, на котором и активируется параводород. Однако проблема системы состоит в том, что отделить гомогенный катализатор от поляризованного продукта практически невозможно, а «отправить» фазу в организм в «чистом» виде нельзя: металл зачастую токсичен для человека.

Тогда сибирские ученые применили гетерогенные каталитические системы, где катализатор и поляризуемый субстрат (биомолекула) находятся в разных фазах, а значит, их несложно отделить друг от друга. В итоге специалисты МТЦ СО РАН впервые в мировой практике смогли использовать нанесенные металлические катализаторы для получения гиперполяризованных веществ с помощью гетерогенного гидрирования (то есть присоединения) параводородом.

«Следующим этапом является перенос или получение поляризации на биологически активных молекулах за счет использования параводорода и подходящих методик: биомолекулы как раз можно будет «увидеть» с помощью МРТ. Это существенно расширит не только применимость метода, но и позволит получить новую фундаментальную информацию о процессах, проходящих в живом организме. К биомолекулам относятся биологически «приемлемые» вещества, уже имеющиеся в организме: метронидазол, никотинамид, этанол и т.д. При естественных содержаниях мы никогда их не увидим — не хватает чувствительности метода. Так что в конечном итоге наша задача — создать контрастные вещества нового поколения», — добавляет Кирилл Ковтунов.

Подобная разработка может использоваться и при МРТ легких: они содержат мало жидкости, а значит, и «сигнализирующих» протонов. Для такого МРТ ученые по всему миру пытаются поляризовать благородные газы — гелий, ксенон — с помощью метода оптической накачки (он заключается в спиновом обмене между благородными газами и рубидием, поляризованным за счет лазерного излучения). Правда, это очень дорого: получение одного литра поляризованного ксенона стоит порядка 200 долларов, гелия — 3 000. Сибирские ученые считают, что технология может работать и на основе дешевого параводорода.

«Для этого можно взять газ пропилен, добавить к нему параводород и гетерогенный катализатор, а на выходе получить пропан — это обычная реакция гидрирования. Поляризованный пропан — газ, который позволяет визуализировать методом МРТ любые свободные пространства, включая легкие. Надеюсь, относительно скоро мы выйдем на клинические приложения и заменим дорогой метод оптической накачки нашим», — заключает исследователь.

Данные исследования поддержаны грантом РНФ 17-73-20030 «Повышение чувствительности и расширение применимости медицинской МРТ за счет использования поляризованных биомолекул».

Дата публикации: 10 июля 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria