Информация о материале

Статьи

12 марта 2015

Просмотров: 690

Оглавление

• Основание ИИФ УрО РАН
• Лаборатории Института
• Научное направление «Иммунные механизмы регуляции физиологических функций»
  • Лаборатория иммунофизиологии и иммунофармакологии
  • Лаборатория иммунологии воспаления
  • Лаборатория морфологии и биохимии
  • Лаборатория иммунопатофизиологии
• Научное направление «Молекулярные механизмы мышечных сокращений и биомеханика неоднородного миокарда»
  • Лаборатория биологической подвижности
  • Лаборатория математической физиологии им. чл.-корр. В.С. Мархасина 
  • Лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики
• Центр коллективного пользования ИИФ УрО РАН
• Диссертационный совет
• Образовательная деятельность института: аспирантура

Лаборатория математической физиологии им. чл.-корр. РАН В.С. Мархасина

Нижний ряд слева направо: Д.В. Мангилева, Н.А. Балакина-Викулова, О.Э. Соловьева, Л.Б. Кацнельсон.
Вехний ряд слева направо: Р. Рокеах, А.Г. Курсанов, Т.В. Чумарная, П.В. Коновалов, Т.М. Нестерова.

Лаборатория математической физиологии была организована по инициативе В.С. Мархасина в процессе создания Института иммунологии и физиологии УрО РАН в 2003 году на базе лаборатории биофизики и математического моделирования, которая появилась в результате реорганизации руководимого В.С. Мархасиным отдела молекулярно-клеточной биомеханики Института физиологии Коми НЦ УрО РАН (1996–2000) в Екатеринбургский филиал Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН (2000–2003). Заведующей лабораторией с момента ее основания по настоящее время является д.ф.-м.н., профессор Ольга Эдуардовна Соловьёва.

В.Я. Изаков и В.С. Мархасин одними из первых в СССР начали использовать и развивать математическое моделирование как инструмент и объект исследований в физиологии. Физиологи Мархасин и Изаков вольнослушателями освоили программу первых двух базовых курсов на математико-механическом факультете Уральского государственного университета. Позднее это позволило им разрабатывать и использовать математические модели для теоретического анализа механизмов электромеханического сопряжения в сердечной мышце, что стало новым направлением в физиологии миокарда.

Еще в конце 1970-х — начале 1980-х были опубликованы их первые работы по моделированию сокращения сердечной мышцы^[1].

Разработке модели сокращения сердечной мышцы была посвящена кандидатская диссертация Леонида Борисовича Кацнельсона (аспиранта В. Я. Изакова) на тему «Математическое моделирование активации и деактивации механического цикла сокращение-расслабление в однородном и неоднородном миокарде». По результатам исследований в 1991 году была опубликована пионерская работа «Cooperative effects due to calcium binding by troponin and their consequences for contraction and relaxation of cardiac muscle under various conditions of mechanical loading» — прорыв коллектива в высокорейтинговый международный журнал «Circulation Research»^[2]. В этой работе и ряде последующих^[3] был сформулирован и формализован ряд постулатов о кооперативности процессов кальциевой активации сократительных белков кардиомиоцитов. В то время предсказания модели частично опередили экспериментальные данные и были позже подтверждены в нескольких экспериментальных работах. Диссертация была защищена Л. Б. Кацнельсоном в 1994 году, когда В. Я. Изакова уже не стало, и завершал научное руководство работой В. С. Мархасин.

Моделированию ритмоинотропных явлений в сердечной мышце (т. е. зависимости параметров сокращения сердечной мышцы от частоты сокращений и отклонений от регулярного ритма) были посвящены первые научные работы О. Э. Соловьёвой, начатые еще во время обучения в Уральском государственном университете под руководством Г. Н. Мильштейна и В. С. Мархасина. В статье 1985 года^[4] была построена модель, формализующая гипотезу о том, что высвобождение кальция из саркоплазматического ретикулюма в сердечных клетках происходит в форме дискретных квантов и их количество может существенно увеличиваться при стимуляции клетки парными стимулами. Это позволило объяснить экспериментально наблюдаемое увеличение силы сердечной мышцы более чем в два раза по сравнению со стимуляцией одиночными стимулами. Была реализована идея существования кальциевого S-пула, или, как его потом прозвали коллеги, VS-пула, который накапливает кальций во внутриклеточном депо и в определенных условиях стимуляции может выдавать в саркоплазму клетки дополнительные количества кальция, активирующие сокращения. Сегодня теория кальциевых «спарков» — дискретных порций высвобождаемого кальция в сердечных клетках — экспериментально доказанный факт, правда, что обидно и как часто бывает в западной науке, без ссылок на нашу российскую статью.

C тех пор модели сокращений миокарда и их регуляции постоянно усовершенствуются сотрудниками лаборатории. Большим толчком для развития лаборатории и всего направления биофизики в институте стала поддержка в начале 2000-х годов международных грантов: сначала коллаборативного грантового проекта с французской группой профессора Ива Ле-Карпентье (Париж), а затем международного проекта с группой профессора Дениса Нобла из Оксфордского университета, поддержанного авторитетным британским фондом Wellcome Trust. Сотрудничество с группой Д. Нобла и приглашенного им в Оксфорд профессора Питера Коля позволило представить работы коллектива на лучших международных конференциях, таких как конгрессы Международного общества физиологов в Новой Зеландии (2001) и в США (2005), конференции Физиологического общества в Великобритании и Биофизического общества в США. Институту удалось познакомиться и наладить контакты с многими ведущими специалистами в области биофизики и математического моделирования миокарда из разных стран мира. Сотрудники лаборатории О. Н. Лукин и А. Д. Хохлова прошли длительные стажировки в Университете Оксфорда, Университете Окаямы в Японии. Освоенная там процедура работы с изолированными клетками сердца с использованием карбоновых волокон для управления механической нагрузкой на клетки была перенесена в домашние лаборатории и сейчас является одной из методик, обеспечивающих приоритет исследований института в области клеточной физиологии миокарда.

Благодаря сотрудничеству с группой Дениса Нобла, известного специалиста в области клеточной электрофизиологии сердца, екатеринбургская механическая модель кардиомиоцита была объединена с оксфордской моделью генерации потенциала действия в сердечных клетках. Денис Нобл — ученик сэра Эндрю Хаксли, автора классической модели Ходжкина — Хаксли, описывающей генерацию и распространение нервного импульса^[5]. Он первым применил формализмы Ходжкина — Хаксли к описанию генерации потенциалов действия в сердечных клетках: первая его работа была опубликована в 1960 году в журнале «Nature»^[6], и в последующих работах модель совершенствовалась по мере появления новых экспериментальных данных об ионных токах в кардиомиоцитах различных видов животных и человека. Полученная интегративная модель, описывающая весь комплекс клеточных процессов сопряжения возбуждения с сокращением, позволила проанализировать механизмы реализации механо-электрической обратной связи в кардиомиоцитах. Интегративная модель электромеханической активности кардиомиоцита, названная Екатеринбург-Оксфордской моделью, и полученные с ее помощью результаты вошли в кандидатскую диссертацию Н. А. Балакиной-Викуловой (2005), защищенную под руководством В. С. Мархасина и О. Э. Соловьёвой, и в несколько часто цитируемых работ коллектива^[7]. В настоящее время модель описывает широкий класс механических и электрических явлений, наблюдаемых в эксперименте. Более того, модель смогла предсказать новые феномены, которые потом были обнаружены в реальных экспериментах. Так, в работах Т. Б. Сульман под руководством Л. Б. Кацнельсона («Mathematical modeling of mechanically modulated rhythm disturbances in homogeneous and heterogeneous myocardium with attenuated activity of Na⁺-K⁺ pump») устанавливалось, что появление спонтанной активности и экстрасистол в кардиомиоцитах при перегрузке кальцием может зависеть от механических условий сокращения миокарда. Эти предсказания модели были позднее подтверждены в экспериментальных работах, проведенных группой Ю. Л. Проценко^[8]. Результатом стал целый цикл работ, направленных на изучение влияния механики на аритмогенез в кардиомиоцитах и миокардиальной ткани, а также на изучение эффектов взаимодействия нормальных и поврежденных клеток в миокардиальной ткани. Первой и одной из наиболее широко используемых современных ионных моделей кардиомиоцита человека является модель ten Tusscher–Noble–Noble–Panfilov (TNNP), разработанная ученицей профессора А. В. Панфилова, совместно с профессором Д. Ноблом в Университете Утрехта^[9].

Развитие модели не прекращается и в настоящее время. В рамках исследования, выполняемого в лаборатории по гранту РФФИ под руководством профессора Александра Панфилова, механичеcкий блок модели был объединен с моделью TNNP. Сейчас эта модель является одной из наиболее детализированных моделей электромеханической активности кардиомиоцита человека^[10]. Также механический блок модели был использован для создания электромеханической модели сократительной активности кардиомиоцитов крысы. Сотрудники лаборатории Л. Б. Кацнельсон и П. В. Коновалов объединили его с электрофизиологическими моделями Pandit и Hinch^[11] и адаптировали для описания сократительной активности мышц^[12]. Недавно модели сократительной активности кардиомиоцита крысы и человека были дополнены описанием внутриклеточных метаболических процессов. С помощью математической модели показано, как изменение механических условий сокращения кардиомиоцита влияет не только на электрофизиологическое поведение клетки, но и изменяет ее энергопотребление^[13]. Модель электромеханометаболических явлений в кардиомиоцитах человека разрабатывается в рамках гранта РНФ (2021–2023, руководитель Л. Б. Кацнельсон), который направлен на изучение механизмов аритмий, возникающих в ишемизированном миокарде. Данная работа ведется в тесном сотрудничестве с экспериментальной группой профессора Я. Э. Азарова из лаборатории физиологии сердца Института физиологии Коми НЦ УрО РАН.

Особое новаторское направление исследований в области физиологии и биофизики миокарда, которое уже более 30 лет развивается в экспериментально-теоретических работах сотрудников лабораторий биологической подвижности, математической физиологии и молодежной лаборатории трансляционной медицины и биоинформатики, связано с изучением неоднородности миокарда. Гипотеза о роли клеточной неоднородности миокарда впервые была сформулирована в докторской диссертации В. С. Мархасина в 1983 году. Она возникла на основе его собственных наблюдений о неоднородности электрической и механической активности препаратов сердечной мышцы, в особенности в патологически измененном миокарде, совмещенных с имеющимися к тому времени литературными данными и естественно-научными аналогиями с другими биологическими системами. Однако на тот момент отсутствовал экспериментальный метод, который бы позволил продемонстрировать эффекты неоднородности миокарда и оценить результаты взаимодействия между элементами неоднородной системы. Идея метода исследования взаимодействия сегментов сердечной мышцы — мышечного дуплета — также была впервые изложена В. С. Мархасиным в его докторской диссертации, а потом реализована и развита его коллегами Ю. Л. Проценко, С. М. Руткевичем, Л. Б. Кацнельсоном, Л. В. Никитиной, О. Э. Соловьёвой, В. Ю. Гурьевым, Н. А. Балакиной-Викуловой, О. Н. Лукиным, А. А. Балакиным, П. В. Коноваловым, А. Д. Хохловой, А. Г. Курсановым и далее их учениками в нескольких вариантах, включая уникальные экспериментальные установки, осуществляющие взаимодействие двух препаратов сердечной мышцы, а также математические модели, имитирующие взаимодействие двух мышц^[14]. При помощи этого метода был открыт новый тип взаимодействия между неоднородными сократительными элементами миокардиальной ткани — интрамиокардиальный медленный неоднородный ответ. Разработка математической модели, имитирующей работу мышечного дуплета, на основе Екатеринбург-Оксфордской модели электромеханической активности кардиомиоцита позволила описать молекулярные механизмы, обеспечивающие такое взаимодействие. Результаты этих исследований легли в основу кандидатской диссертации П. В. Коновалова (руководители В. С. Мархасин и О. Э. Соловьёва).

Особой гордостью коллектива под руководством В. С. Мархасина была разработка гибридного мышечного дуплета, осуществляющего взаимодействие в реальном времени живого мышечного препарата и виртуальной мышцы — компьютерной программы, имитирующей функцию реальной мышцы и генерирующей сигналы, управляющие сократительной активностью живой мышцы, как при реальном взаимодействии^[15]. Этот метод до сих пор является визитной карточкой нашего коллектива. Благодаря использованию метода мышечных дуплетов были проведены пионерские исследования, в которых убедительно показано, что неоднородность миокарда — это присущее ему свойство, отдельный механизм управления его сократительной активностью и может как оптимизировать функцию нормального миокарда, так и усиливать патологические проявления нарушений функции. Различные аспекты исследований, в том числе моделирования неоднородности миокарда на клеточном и тканевом уровнях, вошли в серию диссертаций, защищенных в коллективе. Это докторские диссертации Ю. Л. Проценко (2005), О. Э. Соловьёвой (2006), Л. Б. Кацнельсона (2008), Л. В. Никитиной (2014), а также кандидатские диссертации учеников В. С. Мархасина и учеников его учеников: В. Ю. Гурьева (2004), Н. А. Балакиной-Викуловой (2005), О. Н. Лукина (2006), М. П. Филипьева (2007), Т. Б. Сульман (2008), Т. В. Чумарной (2009), А. А. Балакина (2009), Л. Т. Смолюка (2011), П. В. Коновалова (2013), А. М. Рывкина (2014), А. Д. Хохловой (2015), А. Т. Смолюка (2018), А. Г. Курсанова (2018), О. П. Герцен (2021), С. Ю. Хамзина (2022).

Дальнейшим развитием исследований с применением математических моделей сердца стали работы по созданию «виртуального сердца». Этот проект был начат В. С. Мархасиным при поддержке Программы фундаментальных исследований УрО РАН и Президиума РАН (2009–2014), затем продолжен в рамках гранта РНФ для создания новых лабораторий (2014–2016) и гранта РНФ для научных групп (2019–2023), проектов Программы развития Уральского федерального университета (2014–2022). Для реализации этого масштабного проекта была создана и действует научная лаборатория «Математическое моделирование в физиологии и медицине» в Уральском федеральном университете (заведующая О. Э. Соловьёва), образована совместная лаборатория УрФУ и ИИФ УрО РАН «Компьютерная биология и медицина» (заведующая О. Э. Соловьёва, научный руководитель профессор А. В. Панфилов). Началась новая эпоха разработки сложных, анатомически детализированных моделей сердца человека и лабораторных животных, которые можно использовать не только для решения фундаментальных задач физиологии и патофизиологии сердца и в том числе для исследования молекулярно-клеточных механизмов сердечных аритмий и сердечной недостаточности, но и для решения задач практической медицины. Коллективом созданы уникальные персонифицированные модели сердец пациентов^[16], которые можно использовать для диагностики и прогноза состояния пациентов с сердечными патологиями. Совместно с аритмологами НИМЦ имени В. А. Алмазова разрабатывается технология применения компьютерных моделей сердца и методов машинного обучения для оценки эффективности и оптимизации процедур сердечной электрокардиостимуляции^[17]. Современные методы машинного обучения используются для анализа экспериментальных данных, идентификации параметров моделей, предсказания отклика моделей на воздействия, не учтенные при разработке моделей. Решению этих задач посвящена защищенная в конце 2022 года диссертация С. Ю. Хамзина (руководитель О.Э. Соловьёва) и готовящаяся к защите диссертация К. С. Ушенина.

В серии недавних работ лаборатории развивается метод популяционного моделирования. Здесь для решения задач оценки влияния активных веществ или применения терапевтических процедур создается популяция компьютерных моделей, имитирующая популяцию экспериментальных объектов. В рамках такой виртуальной популяции можно анализировать, как то или иное воздействие влияет на когорту образцов с варьируемыми свойствами, так же как это изучается в реальных экспериментальных или клинических исследованиях. С использованием методов популяционного моделирования исследованы влияние старения на электрическую функцию кардиомиоцитов предсердия и их чувствительность к антиаритмическим препаратам. Разработаны модели, описывающие особенности ионной динамики и процессов генерации потенциала действия в клетках водителя сердечного ритма при старении, а также в онтогенезе.

В фокусе деятельности лаборатории всегда были клинико-физиологические исследования, в которых разрабатывались и использовались методы математического анализа клинических данных. Так, в работах В. С. Мархасина с сотрудниками клинических учреждений был предложен индекс неоднородности движения стенки левого желудочка сердца человека, обладающий, как оказалось, высокой диагностической и прогностической значимостью^[18]. Продолжением исследований неоднородности движения стенки левого желудочка и изменения его формы в течение сердечного цикла в норме и при патологии стала кандидатская диссертация Т. В. Чумарной (2009), ученицы В. С. Мархасина. На основе этих исследований разработана концепция функциональной геометрии сердца, согласно которой характеристики динамического изменения формы сердца в дополнение к традиционным показателям, определяемым при эхокардиографическом исследовании, дают значимую информацию для оценки состояния сократительной функции сердца пациентов с ишемической болезнью, сердечной недостаточностью, транспланированным сердцем^[19]. Эти исследования стали возможны благодаря плодотворному взаимодействию с кардиохирургами Свердловской областной клинической больницы № 1 (Екатеринбург) и Национального медицинского исследовательского центра имени В. А. Алмазова (Санкт-Петербург). В 2021 году Т. В. Чумарная, О. Э. Соловьёва и Э. М. Идов (руководитель Центра сердца и сосудов ОКБ № 1) за серию работ «Определение параметров функциональной геометрии сердца для оценки и прогноза состояния левого желудочка у пациентов с хронической сердечной недостаточностью» были награждены Президиумом Уральского отделения РАН дипломом имени Н. В. Черниговского.

Совместно с Уральским научно-исследовательским институтом охраны материнства и младенчества (Екатеринбург) проводятся исследования функциональной геометрии левого желудочка в онтогенезе у детей от внутриутробного и раннего постнатального периода до дошкольного возраста^[20], выясняются особенности нарушений развития сердца у недоношенных детей с разным сроком гестации и детей, рожденных при осложненной многоплодной беременности.

Современные методы разведочного анализа и нейронные сети используются для отыскания новых диагностических и прогностических признаков вариабельности сердечного ритма при фибрилляции предсердий.

Инициативные научно-исследовательские проекты сотрудников лаборатории многократно поддерживались российскими грантами в рамках Программы Президиума РАН «Фундаментальная наука — медицине», Президиума УрО РАН, фонда РФФИ, РНФ, программы Рособразования «Развитие научного потенциала высшей школы», ФЦП «Интеграция науки и высшего образования России», а также грантами международных фондов INTAS (Европейское сообщество), Wellcome Trust (Соединенное Королевство), Fogarty International Center и CRDF (США). Молодые сотрудники коллектива получали индивидуальные гранты на поддержку исследований от РФФИ и Фонда президентских грантов.

В лаборатории математической физиологии сформировался крепкий коллектив высококвалифицированных сотрудников. Новые идеи им помогают реализовывать студенты и аспиранты УрФУ и других вузов. В свою очередь, сотрудники лаборатории разрабатывают и читают курсы по биофизике и математическому моделированию в Уральском федеральном университете.

[1] Шумаков В. М., Штейнгольд Е. Ш., Изаков В. Я., Иткин Г. П. Моделирование сокращения предсердий и желудочков сердечной мышцы // Биофизика. 1978. Т. 23 (2). С. 318–325; Цатурян А. К., Изаков В. Я. Математическая модель сопряжения возбуждения с сокращением в сердечной мышце // Биофизика. 1978. Т. 23 (5). С. 895–900; Мархасин B. C., Мильштейн Г. Н. Моделирование влияния ритма на силу сокращений сердечной мышцы // Биофизика. 1978. T. 23 (4). С. 674–681; Мархасин B. C., Мильштейн Г. Н., Соловьева О. Э. К теории регуляции силы сокращений сердечной мышцы // Биофизика. 1985. Т. 30 (2). С. 322–327.

[2] Izakov V. Ya., Katsnelson L. B., Blyakhman F. A., Markhasin V. S., Shklyar T. F. Cooperative effects due to calcium binding by troponin and their consequences for contraction and relaxation of cardiac muscle under various conditions of mechanical loading // Circulation Research, 1991. Vol. 69. P. 1171–1184. doi: 10.1161/01.RES.69.5.1171.

[3] Katsnelson L. B., Markhasin V. S. Mathematical Modeling of relations between the kinetics of free intracellular calcium and mechanical function of myocardium // Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 1996. Vol. 28 (3). P. 475–486. doi: 10.1006/jmcc.1996.0044; и др.

[4] Мархасин B. C., Мильштейн Г. Н., Соловьева О. Э. К теории регуляции силы сокращений сердечной мышцы // Биофизика. 1985. Т. 30 (2). С. 322–327.

[5] Hodgkin A. L., Huxley A. F. A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve // The Journal of Physiology. 1952. Vol. 117 (4). P. 500–544.

[6] Noble D. Cardiac action and pacemaker potentials based on the Hodgkin-Huxley equations // Nature. 1960. Vol. 188. P. 495–497.

[7] См., например: Solovyova O. E., Vikulova N. A., Konovalov P. V., Kohl P., Markhasin V. S. Mathematical modelling of mechano-electric feedback in cardiomyocytes // Russian Journal of Numerical Analysis Mathematical Modelling. 2004. Vol. 19 (4), P. 331–35. doi: 10.1515/rnam.2004.19.4.331; Solovyova O., Katsnelson L., Guriev S., Nikitina L., Protsenko Yu., Routkevitch S., Markhasin V. Mechanical inhomogeneity of myocardium studied in parallel and serial cardiac muscle duplexes: experiments and models // Chaos, Solitons & Fractals. 2002. Vol. 13. P. 1685–1711. doi: 10.1016/S0960-0779(01)00175-8; Sulman T., Katsnelson L. B., Solovyova O., Markhasin V. S. Mathematical modeling of mechanically modulated rhythm disturbances in homogeneous and heterogeneous myocardium with attenuated activity of Na⁺-K⁺ pump // Bulletin of Mathematical Biology. 2008. Vol. 70 (3). Р. 910–949. doi: 10.1007/s11538-007-9285-y; и др.

[8] Katsnelson L. B., Solovyova O., Balakin A., Lookin O., Konovalov P., Protsenko Y., Sulman T., Markhasin V. S. Contribution of mechanical factors to arrhythmogenesis in calcium overloaded cardiomyocytes: Model predictions and experiments // Progress in Biophysics and Molecular Biology. 2011. V. 107(1). P. 81–89. doi: 10.1016/j.pbiomolbio.2011.06.001.

[9] ten Tusscher K. H, Noble D., Noble P. J., Panfilov A. V. A model for human ventricular tissue // Heart and Circulatory Physiology. 2004. Vol. 286 (4). P. H1573–1589. doi: 10.1152/ajpheart.00794.2003.

[10] Balakina-Vikulova N. A., Panfilov A., Solovyova O., Katsnelson L. B. Mechano-calcium and mechano-electric feedbacks in the human cardiomyocyte analyzed in a mathematical model // The Journal of Physiological Sciences. 2020. Vol. 70. Art. 12. doi: 10.1186/s12576-020-00741-6.

[11] Katsnelson L. B., Konovalov P., Solovyova O. New mathematical model of electromechanical coupling in rat cardiomyocytes // Computing in Cardiology. 2018. Vol. 45. P. 1–4. doi: 10.22489/CinC.2018.062.

[12] Khokhlova A., Konovalov P., Iribe G., Solovyova O., Katsnelson L. The effects of mechanical preload on transmural differences in mechano-calcium-electric feedback in single cardiomyocytes: experiments and mathematical models // Frontiers in Physiology. 2020. Vol. 11. Art. 171. doi: 10.3389/fphys.2020.00171.

[13] Balakina-Vikulova N. A., Katsnelson L. B. Integrative mathematical model of electrical, metabolic and mechanical processes in human cardiomyocytes // Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. 2022. Vol. 58 (1). P. S107–124. doi: 10.1134/S00220930220701.

[14] См. монографию: Мархасин В. С. и др. Биомеханика неоднородного миокарда. Екатеринбург, 1999; обзор: Solovyova O., Katsnelson L. B., Kohl P., Panfilov A. V., Tsaturyan A. K., Tsyvian P. B. Mechano-electric heterogeneity of the myocardium as a paradigm of its function // Progress in Biophysics and Molecular Biology. 2016. Vol. 120 (1-3). P. 249–254. doi: 10.1016/j.pbiomolbio.2015.12.007.

[15] Protsenko Y. L., Routkevitch S. M., Gur'ev V. Y., Katsnelson L. B., Solovyova O., Lookin O. N., Balakin A. A., Kohl P., Markhasin V. S. Hybrid duplex: a novel method to study the contractile function of heterogeneous myocardium // American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 2005. Vol. 289 (6). P. H2733–H2746. doi: 10.1152/ajpheart.00306.2005.

[16] Ushenin K., Kalinin V., Gitinova S., Sopov O., Solovyova O. Parameter variations in personalized electrophysiological models of human heart ventricles // PLoS One. 2021. Vol. 16 (4). Art. e0249062. doi: 10.1371/journal.pone.0249062; Khamzin S., Dokuchaev A., Bazhutina A., Chumarnaya T., Zubarev S., Lyubimtseva  T., Lebedeva V., Lebedev D., Gurev V., Solovyova O. Machine Learning prediction of cardiac resynchronisation therapy response from combination of clinical and model-driven data // Frontiers in Physiology. 2021. Vol. 12. Art. 2283. doi: 10.3389/fphys.2021.753282.

[17] Khamzin S., Dokuchaev A., Bazhutina A., Chumarnaya T., Zubarev S., Lyubimtseva T., Lebedeva V., Lebedev D., Gurev V., Solovyova O. Machine Learning prediction of cardiac resynchronisation therapy response from combination of clinical and model-driven data // Frontiers in Physiology. 2021. Vol. 12. Art. 2283. doi: 10.3389/fphys.2021.753282.

[18] Мархасин В. С., Гласман А. А., Честухин В. В., Гольдберг С. И., Кацнельсон Л. Б., Маханек A. O. Вклад сегментарной кинетики левого желудочка в регуляцию насосной и сократительной функции сердца // Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова. 1994. Т. 18 (4). С. 72–79.

[19] Чумарная Т. В., Соловьева О. Э., Сухарева С. В., Варгина Т. А., Mapxacuн В. С. Пространственно-временная неоднородность сокращения стенки левого желудочка в норме и при ишемической болезни сердца // Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова. 2008. Т. 94 (11). С. 1217–1239; Chumarnaya T., Solovyova O., Alueva Y., Mikhailov S. P., Kochmasheva V. V., Markhasin V. S. Left ventricle functional geometry in cardiac pathology // Computing in Cardiology. 2015. Vol. 42. P. 353–356; Chumarnaya T., Mikhaylov S. P., Idov E. M., Solovyova O. Classification model of heart transplant outcomes based on features of left ventricular functional geometry // Computing in Cardiology. 2018. Vol. 45. P. 1–4. doi: 10.22489/CinC.2018.028.

[20] Chumarnaya T. V., Kraeva O. A., Tsyvian P. B., Solovyova O. E. Functional geometry of the left ventricle in term newborns with different birth weights // Human Physiology. 2018. Vol. 44 (5). P. 565–573. doi: 10.1134/S0362119718030040.

Лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики (молодежная)

Основные вехи формирования и развития

Лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики (ЛТМиБ) была образована в декабре 2018 года в рамках инициативы создания «молодежных лабораторий» национального проекта «Наука и университеты» и с тех пор устойчиво развивается и укрепляет свой авторитет. ЛТМиБ собрала под своим крылом молодых ученых самых разных направлений — биологов, физиков, химиков, математиков.

Что же объединяет эти юные умы? Госзадание института? Это само собой. Но еще их объединяет боевой настрой, не утоляемая кофеином жажда знаний в глазах и неугомонное стремление трудиться во благо науки круглые сутки! Такая искренняя любовь молодых ученых к науке, желание, даже страсть, узнать истину и понять систему на разных уровнях организации действительно впечатляет.

Трансляционная медицина и биоинформатика — новые, актуальные направления науки, поэтому мы верим, что ЛТМиБ семимильными шагами приближает светлое будущее персонифицированной (и не только) медицины.

Ключевые фигуры и основные направления исследований в аспекте развития научных школ

ЛТМиБ продолжает дело уральской научной школы физиологии, биомеханики и биофизики миокарда, которая выросла из совместной увлеченности

По стопам В. С. Мархасина и В. Я. Изакова и их учеников О. Э. Соловьёвой, С. Ю. Бершицкого и Л. В. Никитиной в ЛТМиБ продолжаются экспериментальные исследования неоднородности на клеточном и молекулярных уровнях организации миокарда под руководством к.ф.-м.н., доцента А. Д. Хохловой, к.б.н. Д. В. Щепкина, к.б.н. О. П. Герцен. Исследуются особенности регуляции механической функции кардиомиоцитов и актин-миозинового взаимодействия в различных отделах сердца в норме и при патологии, в том числе при сердечной недостаточности, фибрилляции предсердий, сахарном диабете 1-го и 2-го типа, а также при интоксикации солями и наночастицами свинца и/или кадмия. Активно изучается влияние фармакологических модуляторов и биопротекторных комплексов на механическую функцию кардиомиоцитов и сократительных белков саркомера в различных регионах сердца. В результате успешной коллаборации лаборатории с профессором Гэнтаро Ирибэ (Университет Асахикава, Япония) Д. А. Волжаниным создана сложная компьютерная система управления уникальной (одной из трех существующих в мире) установкой с использованием карбоновых волокон. Совместно с лабораторией математической физиологии ведутся активные исследования в области персонифицированной кардиологии при помощи методов машинного обучения и биоинформатики (К. С. Ушенин, С. Ю. Хамзин, А. Д. Докучаев). Научные работы лаборатории опубликованы в престижных отечественных и международных научных журналах (Российский кардиологический журнал, «Journal of Molecular and Cellular Cardiology», «International Journal of Molecular Sciences», «Cells», «Frontiers in Physiology», «Toxicology Reports»). Исследования в области биоинформатики является новым и перспективным направлением работы ИИФ, и уже первые результаты были опубликованы в 2022 году в журнале «Математическая биология и биоинформатика» (Е. И. Демичева, К. С. Ушенин, М. А. Болков). За время работы «молодежной» лаборатории в 2022 году О. П. Герцен была защищена первая кандидатская диссертация (научный руководитель Л. В. Никитина).

В. С. Мархасин, В. Я. Изаков, Л.В. Никитина, О.Э. Соловьева, С.Ю. Бершицкий, Д. В. Щепкин, А. Д. Хохлова, О. П. Герцен

Участие лаборатории в общественной жизни Екатеринбурга

Молодые ученые ЛТМиБ активно участвуют в общественной жизни родного города. С 2022 года по инициативе О. П. Герцен в Екатеринбурге была введена социальная транспортная карта для аспирантов, ординаторов и адъюнктов. В 2021–2022 годах О. П. Герцен, Т. А. Мячина и К. А. Бутова реализовали проект коротких видеороликов для школьников «Поговорим о науке» в рамках гранта Министерства образования и молодежной политики Свердловской области. Кроме того, лаборатория (в первую очередь О. П. Герцен, К. А. Бутова, Р. А. Симонова, Т. А. Мячина и А. М. Кочурова) активно занимается популяризацией науки. Более 50 научно-популярных лекций для школьников, студентов и заинтересованных взрослых было прочитано за последние два года. О. П. Герцен и К. А. Бутова совместно с сурдопереводчиком читают лекции для глухонемых. В 2021–2022 годах О. П. Герцен стала победителем всероссийского и международного российско-германского конкурса научно-популярных докладов Science Slam.

Кроме того, сотрудники лаборатории активно участвуют в конференциях всероссийского и международного масштаба, прославляя родной город.

Р. А. Симонова, А. М. Кочурова, Е. А. Бельдия; О. П. Герцен; К. А. Бутова

Ключевые научные и научно-технические достижения

• С использованием уникальных методик регистрации взаимодействия сократительных белков исследовано нарушение функции сократительных белков миокарда при интоксикации солями тяжелых металлов (свинец, кадмий).
• Изучено влияние фармацевтического активатора сердечного миозина омекамтив мекарбила на кальциевую регуляцию актин-миозинового взаимодействия и сократительную активность кардиомиоцитов предсердий и желудочков.
• Разработаны и усовершенствованы методы экспериментальных исследований активности изолированных кардиомиоцитов в норме и при патологии различного генеза. Предложен новый метод выделения жизнеспособных одиночных кардиомиоцитов из сердечной ткани. Разработан новый метод оценки сократительной активности, динамики внутриклеточных ионов кальция и распределения Т-тубулярной сети в различных регионах одиночного кардиомиоцита.
• Для изучения пассивных вязкоупругих и активных сократительных свойств интактных одиночных кардиомиоцитов разработаны биомеханические протоколы с использованием методики четырех карбоновых волокон, реализуемой с помощью системы цифрового манипулирования.
• Исследованы различия сократительной функции одиночных кардиомиоцитов и сократительных белков саркомера разных отделов сердца при экспериментальном сахарном диабете, гипоэстрогении и фибрилляции предсердий у крыс.
• Проведены исследования механизмов патогенеза ряда социально значимых заболеваний на экспериментальных моделях у животных. Исследованы особенности инсулин-позитивных клеток в печени здоровых животных и при экспериментальном сахарном диабете у крыс.

Разработаны новые подходы в использовании нейронных сетей и регрессионного анализа для автоматической обработки данных, полученных при гистологических исследованиях и при применении различных инструментальных методов исследований.

К. А. Бутова, О. П. Герцен, Т. А. Мячина

Данные об уникальном оборудовании и приборной базе

Одиночные кардиомиоциты в ЛТМиБ получают с использованием аппарата Лангендорфа. И его основная функция — с помощью ретроградной (т. е. выполняемой через аорту) перфузии осуществить промывание целого сердца от крови и далее разрушить соединительную ткань с помощью раствора, содержащего ферменты, что позволяет получить изолированные клетки сердца.

Аппарат Лангендорфа

Часть исследований ЛТМиБ проводится на конфокальном лазерном сканирующем микроскопе LSM-710. Он на протяжении многих лет позволяет получать с помощью флуоресцентных красителей информацию о структуре (например, распределение Т-тубул в клетке) и функции (например, об изменении концентрации цитозольного кальция при сокращении клетки) различных живых объектов.

LSM-710 — конфокальный микроскоп

Для исследования влияния механической нагрузки на сократимость изолированных кардиомиоцитов используется уникальная методика крепления клетки с помощью четырех карбоновых волокон. Такой метод измерения имитирует сокращение клеток, близкое к происходящему в живом организме. Для данной методики используются карбоновые волокна толщиной ~10 мкм, которые способны удерживаться на поверхности клеточной мембраны благодаря силам электростатического взаимодействия. Крепление волокон к микроманипуляторам осуществляется с помощью специально изготовленных стеклянных держателей. Программное обеспечение (IonWizard, IonOptix) позволяет регистрировать положение кончиков карбоновых волокон одновременно с изменением длины саркомеров при сокращении кардиомиоцита. Данная методика является уникальной для России, а всего в мире существует три подобных установки.

Молекулярные исследования молодыми учеными ЛТМиБ проводятся с помощью уникального для России метода in vitro motility assay на базе лаборатории биологической подвижности. Этот метод позволяет изучать сокращение сердца на уровне ансамбля молекул. Регулируемый тонкий филамент, состоящий из флуоресцентно меченого F-актина, тропомиозина и тропонина, в присутствии АТФ движется по миозину внутри проточной камеры, покрытой нитроцеллюлозой. При использовании специальных программ записи и обработки этого движения можно исследовать механические характеристики (силу и относительную скорость), а также кальциевую регуляцию (кальциевую чувствительность и коэффициент кооперативности Хилла).

Центр коллективного пользования ИИФ УрО РАН

Центр коллективного пользования ИИФ УрО РАН был создан на базе института иммунологии и физиологии приказом директора Валерия Александровича Черешнева (приказ № 14 от 27 ноября 2014 года). Первым руководителем ЦКП ИИФ УрО РАН был назначен с.н.с. лаборатории биологической подвижности, к.ф.-м.н. Леонид Тимофеевич Смолюк. Основными задачами созданного ЦКП были повышение эффективности использования имеющегося научного оборудования, обеспечение проведения исследований на современном мировом уровне, а также оказание услуг сторонним организациям, участие в подготовке специалистов и кадров высшей квалификации. Главные направления деятельности ЦКП тесно переплетались с научной тематикой института, изучением иммунных механизмов регуляции физиологических функций и расшифровкой молекулярных механизмов мышечного сокращения и биомеханики неоднородного миокарда.

С августа 2020 года заведующей ЦКП ИИФ УрО РАН является с.н.с. лаборатории морфологии и биохимии, к.б.н. Елена Артуровна Мухлынина (приказ  № 16 от 24 августа 2020 года).

В 2023 году спектр направлений деятельности ЦКП был расширен за счет исследования функциональных свойств биологически активных веществ на молекулярно-клеточном уровне.

В настоящее время ЦКП ИИФ УрО РАН представляет собой научно-организационную структуру, обладающую современным научным оборудованием, высококвалифицированными кадрами и обеспечивающую на имеющемся оборудовании проведение широкого спектра научных исследований и оказание услуг, в том числе в интересах внешних пользователей. В числе оборудования ЦКП ИИФ УрО РАН — объекты исследовательской инфраструктуры, которые можно использовать для проведения уникальных научных экспериментов (конфокальный микроскоп Carl Zeiss LSM-710, двухлучевая управляемая оптическая ловушка, механографическая установка, in vitro подвижная система, две установки для исследования механических свойств кардиомиоцитов в вариантах с двумя и четырьмя карбоновыми волокнами), а также широкая линейка техники для проведения физиологических и иммунологических исследований.

Исследовательская инфраструктура центра традиционно привлекает внимание внешних пользователей. На материально-технической базе ЦКП ИИФ УрО РАН с момента его основания было реализовано более 30 научно-исследовательских работ. Заказчиками услуг центра в различные годы были Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, Уральский государственный медицинский университет, Институт органического синтеза им. И. Я. Постовского, Екатеринбургский центр МНТК «Микрохирургия глаза», фонд «Джеффри Моделл Фаундейшн», ООО «Бионика», ООО «Институт генных и клеточных технологий», ООО «Экосорб-Развитие» и др.

За последние 5 лет на базе ЦКП ИИФ УрО РАН были реализованы научные исследования по различным тематикам, среди которых исследование ионных токов в одиночных кардиомиоцитах в норме и при патологии, изучение окрашивающей способности веществ различных классов методом конфокальной микроскопии, отработка перспективных методов консервации донорского сердца с использованием системы для работы с изолированным сердцем, доклиническая оценка функциональных свойств соединений различных классов, их композиций, а также медицинских изделий для ветеринарии, дерматологии и офтальмологии, патоморфологические исследования тканей для создания интерактивного атласа онкопатоморфологии мелких домашних животных.

Диссертационный совет ИИФ УрО РАН

Институт иммунологии и физиологии Уральского отделения РАН является ведущим научным центром Российской Федерации в области фундаментальных и прикладных исследований по иммунологии, физиологии и патофизиологии. Тематика научных исследований связана с анализом иммунологических механизмов воспаления и регенерации; иммунологической регуляции физиологических функций в норме и при патологических процессах; механизмов оптимизации сократительной функции миокарда; молекулярных механизмов актин-миозинового взаимодействия в процессе силогенерации в сокращающейся мышце.

Создание в Институте иммунологии и физиологии диссертационного совета по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора и кандидата наук было обусловлено необходимостью организации и проведения аттестации кадров высшей квалификации с учетом интересов академических институтов, университетов и медицинских учреждений Уральского региона и в целом Российской Федерации. А систематическое обобщение и координация тематик диссертационных исследований должны были способствовать существенному повышению научного уровня представляемых к защите диссертационных работ.

Создание диссертационного совета на базе Института иммунологии и физиологии УрО РАН было инициировано академиком, д.м.н., профессором Валерием Александровичем Черешневым. Совет Д 004.027.01 был утвержден приказом Министерства образования и науки в конце 2005 года, а в декабре 2015 года закрыт приказом того же министерства в связи с изменением требований ВАК РФ. Этот совет проводил защиты диссертационных работ по трем научным специальностям и двум областям науки: 14.00.36 — аллергология и иммунология, биологические и медицинские науки (с 2010 года: 14.03.09 — клиническая иммунология, аллергология, медицинские науки), 03.00.13 — физиология, биологические и медицинские науки, 14.02.03 — общественное здоровье и здравоохранение, медицинские науки. За десять лет его деятельности под председательством Валерия Александровича Черешнева были защищены 103 диссертационные работы. Географический диапазон защитившихся достаточно широк: Екатеринбург и Свердловская область, Москва, Пермь, Тюмень, Челябинск и Челябинская область, Башкортостан, Оренбург, Омск, Архангельск, Новокузнецк, Благовещенск, Ростов-на-Дону и др.

Работы, защищенные на диссертационном совете ИИФ УрО РАН в 2005–2015 годах

Кандидатские диссертации защитили следующие сотрудники Института иммунологии и физиологии УрО РАН:

• по специальности «физиология» 8 человек — О. С. Арташян, Н. В. Тюменцева, О. Н. Лукин, П. А. Коновалов, Г. В. Копылова, Д. А. Щепкин, Е. А. Мухлынина, И. А. Казакова;
• по специальностям «аллергология и иммунология» и «клиническая иммунология, аллергология» 12 человек — Н. В. Зотова, Ю. А. Журавлева, О. Ю. Стрюкова, С. В. Пичугова, Т. Н. Тарасевич, Е. Ю. Гусева, Ю. Г. Лагерева, Д. А. Дрометр (заочный аспирант института), Е. Л. Истомина, Л. В. Соломатина, М. А. Болков, Е. Б. Зуева (очный аспирант института).

Причем Ю. А. Журавлева и С. В. Пичугова защитились одновременно по двум специальностям: соответственно «аллергология и иммунология» и «физиология», биологические науки; «клиническая иммунология, аллергология» и «физиология», медицинские науки.

Также в диссертационном совете были защищены докторские диссертации И. Г. Даниловой (заведующая лабораторией биохимии Института иммунологии и физиологии УрО РАН), Л. В. Никитиной (в.н.с. лаборатории биологической подвижности Института иммунологии и физиологии УрО РАН), Т. В. Гавриловой, И. А. Мальчикова (один из научных консультантов — д.м.н., проф. И. А. Тузанкина), Л. В. Бедулевой, С. А. Никифорова, Г. В. Третьякова, И. А. Галюкова, Г. Т. Лютфалиевой, В. А. Подгаевой, О. В. Моисеевой, И. П. Антроповой (научный консультант — д.м.н., профессор Б. Г. Юшков), В. П. Попова.

В 2016 году по приказу Минобрнауки России на базе института был открыт новый диссертационный совет, который действовал до 16 октября 2022 года (причина закрытия совета — изменение названия научной специальности в соответствии с новой номенклатурой научных специальностей и шифра диссертационного совета). Защиты диссертационных работ проводились по двум специальностями и двум отраслям науки: 14.03.09 — клиническая иммунология, аллергология, медицинские науки, 14.03.03 — патологическая физиология, биологические науки. Председателем диссертационного совета вновь был утвержден академик Валерий Александрович Черешнев, ученым секретарем — профессор, д.м.н. Ирина Александровна Тузанкина, которая занимала эту должность с 2005 по 2022 год.

В этот период в совете защитился 21 диссертант: 14 человек стали кандидатами наук и семь — докторами наук. Диссертанты представляли не только Екатеринбург, но также Санкт-Петербург, Челябинск, Ульяновск, Уфу и Курган.

Докторами стали:

• по научной специальности «клиническая иммунология, аллергология», медицинские науки: В. А. Зурочка, Н. Г. Саркисян (научные сотрудники Института иммунологии и физиологии УрО РАН) и Е. В. Давыдова;
• по специальности «патологическая физиология», биологические науки: Т. В. Абакумова, Я. Г. Торопова и научные сотрудники Института иммунологии и физиологии А. П. Сарапульцев и М. В. Комелькова.

Кандидатские диссертации защитили 6 сотрудников Института иммунологии и физиологии УрО РАН: Е. А. Басс, М. А. Добрынина, В. В. Дукардт и Д. А. Черемохин — по научной специальности «клиническая иммунология, аллергология», медицинские науки; К. В. Соколова и З. А. Шафигуллина — по научной специальности «патологическая физиология», биологические науки.

У семерых диссертантов научным руководителем или научным консультантом выступал В. А. Черешнев, работая совместно с докторами наук, профессорами И. А. Тузанкиной, Г. Н. Чистяковой и др.

Впервые в диссертационном совете института защитился иностранный соискатель ученой степени кандидата биологических наук по специальности «патологическая физиология, биологические науки, — гражданин Китайской Народной Республики Лю Гоцзюнь, очный аспирант Уральского федерального университета имени первого Президента России Б. Н. Ельцина. Защита была проведена в соответствии со всеми требованиями, предъявляемыми Минобрнауки России к научным исследованиям иностранных соискателей: в частности, защита диссертации на английском языке сопровождалась синхронным переводом.

26 января 2023 года приказом Минобрнауки России № 38/нк на базе Института иммунологии и физиологии УрО РАН утвержден и начал работать новый диссертационный совет 24.1.063.01 по двум научным специальностям: «аллергология и иммунология», биологические и медицинские науки, и «патологическая физиология», биологические науки. В составе совета 23 человека, 16 из них являются научными сотрудниками института, председатель совета — вновь академик Валерий Александрович Черешнев. На защиты своих диссертационных работ уже претендуют соискатели ученых степеней кандидатов и докторов наук, как работающие в Институте иммунологии и физиологии УрО РАН, так и исследователи из других городов России (Санкт-Петербурга, Уфы, Архангельска).

Аспирантура ИИФ УрО РАН

Аспирантура (или отдел аспирантуры) существует в ИИФ УрО РАН с момента его основания. За время работы отдела аспиранты выполняли исследования в лабораториях института в рамках подготовки кандидатских диссертаций в очной и заочной форме по специальностям: физиология, патологическая физиология, биофизика, клиническая иммунология, аллергология. До 2014 года формат аспирантуры носил исключительно научно-исследовательский характер. В аспирантуре ИИФ УрО РАН в период с 2002 по 2014 год обучались 66 аспирантов, 18 человек были прикреплены для выполнения диссертационных исследований в качестве соискателей степени кандидата наук и 10 человек — в качестве соискателей степени доктора наук.

Программы аспирантуры относились к программам послевузовского образования, лицензировались и реализовывались по конкретным специальностям научных работников, не вели к присвоению образовательных степеней и не завершались выдачей документов об образовании. Лица, зачисленные в аспирантуру до 2014 года, обучались в соответствии с федеральными государственными требованиями на основании лицензий на образовательную деятельность. Обязанности заведующего аспирантурой в указанный период выполняла к.ф.-м.н. Римма Михайловна Кобелева, совмещая эту деятельность с работой ученого секретаря института.

В 2014–2015 годах для аспирантур образовательных и научных организаций РФ введены ФГОС (федеральные государственные образовательные стандарты) и в соответствии с ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» программы подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре отнесены к основным образовательным программам высшего образования и представляют собой третий уровень высшего образования. Аспирантура ИИФ УрО РАН успешно прошла аккредитацию согласно всем установленным правилам по двум направлениям подготовки: «фундаментальная медицина» (специальности: «биофизика» и «клиническая иммунология, аллергология»), «биологические науки» (специальность «физиология»).

Выпускникам аспирантуры, успешно прошедшим государственную итоговую аттестацию, стал выдаваться документ об образовании — диплом об окончании аспирантуры по направлению подготовки — и присваиваться квалификация «Исследователь. Преподаватель-исследователь». В соответствии с ФГОС «выполненная научно-исследовательская работа должна соответствовать критериям, установленным для научно-квалификационной работы (диссертации) на соискание ученой степени кандидата наук».

В этот период аспирантурой заведовала к.б.н. Юлия Сергеевна Храмцова. Она успешно трудилась в этом качестве до 2018 года, далее должность заведующей стала занимать и остается в ней по настоящее время к.б.н. Ольга Сергеевна Арташян.

В аспирантуре ИИФ УрО РАН, работающей по ФГОС, в период с 2014 по 2022 год обучался 31 человек, 2 человека были прикреплены для выполнения диссертационных исследований в качестве соискателей степени кандидата наук и 8 человек — в качестве соискателей степени доктора наук.

В настоящее время аспирантура в России как третья ступень высшего образования находится в переходном периоде, так как с 2022/23 учебного года образовательные организации, реализующие программы подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре, переходят на образовательные программы, разработанные в соответствии с федеральными государственными требованиями (ФГТ), утвержденными приказом Министерства науки и высшего образования Российской Федерации от 20 октября 2021 года № 951 «Об утверждении федеральных государственных требований к структуре программ подготовки научных и научно-педагогических кадров в аспирантуре (адъюнктуре), условиям их реализации, срокам освоения этих программ с учетом различных форм обучения, образовательных технологий и особенностей отдельных категорий аспирантов (адъюнктов)».

Сегодня на первом курсе аспирантуры ИИФ УрО РАН по ФГТ, обучаются 4 аспиранта. По ФГОС продолжают обучение на 2–4 курсах 6 аспирантов. Кроме того, в институте к разным лабораториям прикреплены 3 соискателя степени кандидата наук и 5 соискателей степени доктора наук. Обучение в аспирантуре, согласно новым требованиям, проводится по следующим специальностям:

• биофизика,
• физиология человека и животных,
• иммунология,
• патологическая физиология.

С 2003 по 2022 год учащиеся и выпускники аспирантуры ИИФ УрО РАН разных лет, соискатели степеней кандидатов и докторов наук успешно защитили диссертации (как в диссертационном совете нашего института, так и в диссертационных советах других организаций) и получили ученую степень:

• кандидата медицинских наук — 28 человек,
• кандидата биологических наук — 22 человека,
• кандидата физико-математических наук — 9 человек,
• доктора медицинских наук — 6 человек,
• доктора биологических наук — 6 человек,
• доктора физико-математических наук — 2 человека.

Информация о материале

Статьи

12 марта 2015

Просмотров: 558

Моя научная биография началась в 1974 году на шестом курсе Свердловского государственного медицинского института, когда я пришёл в группу радиотелеметрии на кафедре физиологии труда и индустриальной психологии Свердловского института народного хозяйства (СИНХ), в которой работали физиологи и радиоинженеры. Основной тематикой группы была разработка приборов телеметрической регистрации биопотенциалов и методов их использования. По окончании мединститута меня приняли в штат кафедры, где я занимался регистрацией и анализом ЭКГ студентов (в частности, перед и во время экзаменов), ЭКГ и окулографии прыгунов с трамплина в момент прыжка, ЭЭГ пациентов клиники нейрохирургии Свердловской городской больницы № 40. Результатом работы стали три публикации, две из них — статьи в журналах «Физическая культура и спорт» и «Теория и практика физической культуры». За это время, тесно общаясь с инженерами группы, я получил некоторые знания в области радиоэлектроники.

С 1977 года, ещё работая в СИНХе, я начал сотрудничество с Лабораторией физиологии и биофизики миокарда, которую возглавлял Валерий Яковлевич Изаков, преподававший у нас в мединституте физиологию.

В середине 1970-х годов В. Я. Изаков вместе с В. С. Мархасиным, работавшие на кафедре физиологии Свердловского мединститута, создали исследовательскую группу, изучавшую физиологию сердечной мышцы. Чуть позднее эта группа стала Лабораторией физиологии и биофизики миокарда, располагавшейся в подвальных помещениях 23-й городской клинической больницы. В 1978 году при поддержке профессора Милослава Станиславовича Савичевского, руководителя межобластного кардиологического центра, она стала научным подразделением — Отделом биофизики – областной клинической больницы № 1 со своими лабораторными помещениями на её территории.

В том же году я уволился из СИНХа и перешёл в этот отдел. На тот момент в нём работали около 15 человек, все в возрасте от 25 до 35 лет. Большинство — бывшие сотрудники и аспиранты кафедры физиологии мединститута, часть — выпускники биологического факультета УрГУ. Несомненными лидерами были, конечно же, Валерий Яковлевич и Владимир Семёнович, чьи энтузиазм, эрудиция и харизма позволили привлечь в лабораторию молодёжь и создать яркий научный коллектив, многие члены которого стали самостоятельными учёными. Живая атмосфера, строительство установок, эксперименты, а главное, частые и неформальные семинары, обсуждения только что полученных результатов, новых идей... Часто работали допоздна, расходились порой после девяти вечера.

Свою работу в отделе я начал с создания установки для исследования анизотропии ткани скелетной мышцы, и здесь очень пригодился опыт работы с электроникой и механикой. Совместно с Андреем Кимовичем Цатуряном из Института механики МГУ мы выполнили серию экспериментов на этой установке и в 1981 году опубликовали статью в журнале «Доклады Академии наук СССР». Результаты работы вошли также в кандидатскую диссертацию А. К. Цатуряна. Закончив этот проект, мы с Андреем, впечатлённые пионерскими работами профессора Эндрю Хаксли (Andrew F. Huxley) и его коллег, которые положили начало исследованиям механизма мышечного сокращения, занялись разработкой и созданием установки быстрой механики для экспериментов на одиночных волокнах скелетной мышцы. Как-то раз, когда мы обсуждали с В. Я. Изаковым планы исследований на этой, тогда ещё будущей установке, он спросил: «А что, если мышцу быстро нагреть? Это может быть интересно». Идея нам понравилась. Мы придумали, как это можно сделать, и занялись разработкой аппаратуры джоулева скачка температуры в мышечном волокне в комбинации с быстрой механикой.

Отдел биофизики в 1980 году был передан в Институт гигиены труда и профзаболеваний (ИГТиПЗ), но моя лаборатория, к счастью, осталась в прежнем помещении первой областной больницы. Там мы с Андреем Цатуряном, часто приезжавшим в Свердловск, более трёх лет занимались строительством и отладкой установки. Для этого пришлось ставить и осваивать методику работы с одиночными волокнами мышц — сначала лягушки, а позднее кролика, добывать подходящие для этого инструменты. В то время единственным местом, где имели дело с такими препаратами, была лаборатория д.ф.-м.н. Валерия Васильевича Леднева в Институте биофизики в Пущино, но там работали только с ригоризованными, то есть «мёртвыми» мышечными волокнами. Поскольку мы планировали работать со скинированными, то есть химически демембранизированными, волокнами в активированном состоянии, то многое додумывали и осваивали сами. Используя свои знания электроники и механики и помощь коллег, в частности инженеров Вячеслава Абазова и Альберта Илларионовича Турова, а также уникального инженера-механика из Института физики металлов Сергея Леонидовича Страхова (брат которого А. Л. Страхов в 1994–1995 годах был главой администрации Свердловской области), пришлось придумать и изготовить целый ряд устройств быстрой механики и электронных приборов. Например, аппаратуру скачка температуры, с помощью которой вырабатывался короткий импульс переменного тока длительностью 0,15–0,2 мс и амплитудой до 5 кВ; методику и электронику для измерения величины скачка температуры. Нагревающий импульс пропускали через сегмент мышечного волокна длиной 3–3,5 мм, что позволяло увеличивать его температуру на 30–35°С. Двухканальный осциллограф с запоминанием изображения на экране дополнили самодельным мультиплексором, с тем чтобы регистрировать на нём в 200-мс кадре одновременно четыре сигнала: силы в мышечном волокне, изменения его длины и длины саркомеров и скачка температуры. Записи с экрана осциллографа снимали на фотоплёнку и затем обрабатывали и анализировали вручную.

В 1984 году в Свердловск по приглашению Б. Н. Ельцина, в то время первого секретаря Свердловского обкома КПСС, приезжал Е. И. Чазов, министр здравоохранения СССР, который, кроме прочего, планировал посещение нашего отдела. К его приезду нам предложили организовать в здании Дома политпросвещения на ул. 8 Марта, 15 выставку наших работ и установок. На этой выставке Е. И. Чазов, уже знакомый с работами отдела по сотрудничеству с возглавляемым им Всесоюзным кардиологическим научным центром (ВКНЦ) в Москве, представлял нас Б. Н. Ельцину.

В конце концов году, кажется, в 1984-м мы впервые зарегистрировали реакцию напряжения в одиночном волокне из мышцы лягушки на скачок температуры при полной активации и пришли в восторг: сила в ответ на мгновенное увеличение температуры вырастала почти вдвое за несколько миллисекунд! Позднее в экспериментах с волокнами из мышц кролика мы обнаружили, что сила растёт в 4–5 раз на скачок температуры с 5 до 35 °C. Но при этом, что было неожиданно, при полной активации волокна его жёсткость, то есть мера числа молекул миозина, присоединённых к актиновой нити саркомера, увеличивалась очень слабо, на 15–20 %. Это означало, что сила сокращения мышцы с температурой растёт в основном не за счёт увеличения количества присоединённых молекул миозина, а из-за увеличения их способности развивать силу. Нужно было разобраться, как это происходит, но подходов к этому мы тогда не знали.

В. Я. Изаков был очень горд тем, что́ нам удалось сделать, и приводил на наши эксперименты академика С. В. Вонсовского, бывшего тогда председателем президиума Уральского научного центра АН СССР, академика Н. Н. Красовского и члена-корреспондента АН СССР, директора Института математики и механики Ю. С. Осипова, будущего президента РАН.

По результатам экспериментов мы с Андреем Цатуряном в 1985–1988 годах опубликовали несколько тезисов и отчётов, а также четыре статьи в журнале «Биофизика», а в 1989 году вышла наша статья в Biophysical Journal. Исследование термомеханических свойств волокон скелетной мышцы с помощью скачка температуры стало темой моей кандидатской диссертации, которую я защитил на кафедре биофизики биологического факультета МГУ в 1987 году.

В этом же 1987 году в The Journal of Physiology вышла статья коллектива авторов Y. E. Goldman, J. A. McCray и K. W. Ranatunga, посвящённая регистрации изменений напряжения в мышечных волокнах кролика, вызванных лазерным скачком температуры. Было досадно, что эта публикация появилась в международном издании раньше нашей, но, как оказалось, их метод позволял нагревать волокно максимум на 6 °С, тогда как наш — на любую величину вплоть до 35 °С. Позже, осенью 1989 года, Йел Голдман (Yale E. Goldman) из Пенсильванского университета (University of Pennsylvania, Philadelphia), один из авторов этой работы, приезжал в Ленинград, где мы встретились с ним и обсудили наши исследования. Он был о впечатлён результатами и признал преимущество нашего подхода.

Весной 1989 года в Москву, Пущино и Ленинград по приглашению президента АН СССР Г. И. Марчука приехал сэр Эндрю Хаксли, нобелевcкий лауреат по физиологии и медицине, глава (Master) Тринити-колледжа Кембриджского университета, за два года до этого оставивший пост президента Королевского общества (Royal Society). Перед лекцией в МГУ он встретился с сотрудниками университета. Нас ему представили, и мы бегло показали ему наши результаты, они его явно заинтересовали, он взял оттиски статей из журнала «Биофизика» и пригласил нас приехать к нему в гостиницу следующим утром. К нашему удивлению, оттиски лежали на столе с его пометками — оказалось, Эндрю Хаксли немного читал по-русски. Он представил нас своей жене леди Риченде, правнучке Чарльза Дарвина. В конце встречи Эндрю Хаксли предложил нам принять участие в конференции Европейского мышечного клуба (European Muscle Club — EMC), которая должна была в тот год состояться в Голландии, а также приехать в Лондон, поработать в лаборатории его коллеги и соавтора нескольких важнейших работ профессора Роберта Симмонса (Robert M. Simmons).

Летом мы оба получили письма с приглашением участвовать в конференции EMC в Лунтерене (Голландия) и в заседании Физиологического общества в Эдинбурге. Андрей поехать не смог, а я, получив в Академии наук служебный, синий, загранпаспорт и «огромные» командировочные в 30 долларов на две недели, поездом в компании Володи Векслера из ВКНЦ отправился в Утрехт. На конференции за полчаса рассказал об основных результатах нашей работы, заранее выучив свой доклад практически наизусть, так как английский мой был весьма слаб. Проблемы были с пониманием вопросов из зала, но тут помог Володя Векслер. Выступил я, судя по вопросам и дальнейшему обсуждению, вполне успешно, результаты были приняты с интересом. За те пять дней, что проходила конференция, я познакомился со многими участниками, имена которых знал до этого только по публикациям и с которыми впоследствии завязались тесные личные и научные контакты, в том числе с Винченцо Ломбарди (Vincenzo Lombardi), Майклом Дживсом (Michael A. Geeves), Роджером Вулиджем (Roger C. Woledge). Съездил на экскурсию в Амстердам и в частный музей Ван Гога в имении коллекционеров Крёлер-Мюллер (Kröller-Müller Museum).

По окончании конференции в Голландии я отправился сначала поездом до Хук-ван-Холланд, оттуда огромным паромом до британского Харвиджа и далее в Лондон, на однодневную мышечную конференцию в Национальном институте медицинских исследований (National Institute for Medical Research — NIMR). Встретил меня на вокзале Роджер Вулидж, заведующий кафедрой физиологии в Университетском колледже Лондона (University College London), той кафедрой, которую последовательно занимали Арчибальд Хилл (Archibald V. Hill), Алан Ходжкин (Alan L. Hodgkin) и Эндрю Хаксли. Вулидж поселил меня в отель и повёл показывать город. Мы посетили его лабораторию, где Роджер, продемонстрировал свои установки, рассказал о кафедре и том, чем занимаются он и его коллеги, и помимо всего прочего заставил меня посидеть в кресле Хилла, аспирантом которого он был в своё время. Затем привёл меня в Отдел биофизики (Biophysics Section) Королевского колледжа Лондона (King’s College London), директором которого был профессор Роберт Симмонс, соавтор работ Эндрю Хаксли. Отдел занимал здание на Друри-лейн, той самой улице в Сохо, где торговала цветами Элиза Дулиттл в знаменитой пьесе «Пигмалион» Бернарда Шоу. Мы познакомились с Робертом, который просил называть его кратко Боб, и с его сотрудниками и отметили знакомство в пабе.

На конференции в NIMR была масса интересных докладов, для меня самым впечатляющим оказалось сообщение д-ра Майкла Ференцзи (Michael A. Ferenczi) о результатах группы итальянских и британских учёных, регистрировавших изменения на дифракционной рентгенограмме одиночного сокращающегося волокна скелетной мышцы лягушки при его деформации с уникальным временным разрешением в 1 мс. До этого рентгенограммы снимали на целых мышцах и с гораздо худшим как временным, так и пространственным разрешением. Вскоре вышла их статья в Nature. Эндрю Хаксли, участвовавший в конференции, познакомил меня со многими коллегами, в том числе с Дэвидом Трентамом (David R. Trentham), членом Королевского общества (FRS), руководителем Отдела биофизической химии NIMR, детально исследовавшего АТФазу миозина, и Майклом Ференцзи, сотрудником этого же отдела. После конференции Эндрю Хаксли пригласил меня быть его гостем в Тринити-колледже в Кембридже. Роджер Вулидж, зная об этом приглашении, предупредил меня, что на обеде в Тринити следует быть в галстуке, и проводил на улицу, откуда меня должна была забрать машина профессора Хаксли. Я ожидал увидеть машину с водителем академика, как было принято в СССР, — всё-таки хоть и бывший, но президент Королевского общества, то есть Академии наук, нобелевский лауреат и глава одного из самых известных и престижных колледжей не только Великобритании, но и мира. И вот подъехала машина, совсем непрестижная «вольво», а за рулём... сэр Эндрю Хаксли! Другой мир... Вспомнилась старая шутка: «Не знаю, кто там пассажир, но водитель у него сам Брежнев».

По приезде в Тринити-колледж сэр Эндрю сразу отвёл меня в огромную комнату в старинном, XVI века здании — апартаментах главы колледжа (Lodge of Master), ставшую моей на ближайшие два дня, и снова напомнил о галстуке. Через десять минут он вернулся — в мантии! — и почти бегом (в его почти 72 года) мы спустились в холл перед обеденным залом, где все тоже были в мантиях членов колледжа. Затем человек во фраке (мажордом?) стал приглашать собравшихся в зал, объявляя каждого по имени и городу проживания. «Доктор Бершицкий из Свердловска!» Как выяснилось, во время пребывания в колледже у меня был особый статус — первый гость, то есть личный гость главы колледжа. Чтобы представить обеденный зал и обстановку мероприятия, лучше всего посмотреть соответствующие сцены из фильмов о Гарри Поттере, мысленно дополнив картину висящими на стенах портретами Исаака Ньютона, Джеймса Максвелла, Эрнста Резерфорда, Фрэнсиса Бэкона, лорда Байрона, Бертрана Рассела и многих других учёных — членов колледжа и его выпускников. Членом Тринити-колледжа был Пётр Леонидович Капица, а среди выпускников — Владимир Набоков. Описание обеда потребовало бы отдельной главы, поэтому я его здесь опущу.

На следующий день сэр Эндрю устроил мне экскурсию по Тринити-колледжу и библиотеке, заставив пройти по траве — привилегия членов колледжа и их персональных гостей. Затем провёл ещё по двум или трём колледжам. Потом мы посетили Лабораторию молекулярной биологии, знаменитую LMB, где работали Уильям Генри Брэгг, Уильям Лоуренс Брэгг, Джон Кендрю, Макс Перуц, Фрэнсис Крик с Джеймсом Уотсоном и многие другие нобелевские лауреаты. И наконец отправились в его собственную лабораторию, где большая часть установок и их деталей была сделана его руками. Хаксли с гордостью продемонстрировал огромный токарный станок, на котором работал он сам, изготавливая детали установок. Позднее в своём доме в Гранчестере, близ Кембриджа, он показал токарный станок, которым пользовался с детства — с ножным приводом, как в швейных машинах.

Хочется рассказать немного о том, кто такой Эндрю Хаксли, один из самых известных и уважаемых британских учёных. Он родился в 1917 году, через две недели после Октябрьской революции в России. Его дед, Томас Генри Хаксли (Thomas H. Huxley), которого в русских текстах чаще именуют Гексли, — английский зоолог, популяризатор науки и ярый защитник эволюционной теории Чарльза Дарвина, которого по этой причине называли «бульдогом Дарвина». Старшие сводные братья Эндрю Хаксли — это сэр Джулиан Хаксли, первый генеральный директор фонда ЮНЕСКО и один из создателей этой организации, и Олдос Хаксли — известный английский прозаик и философ, автор антиутопии «О дивный новый мир». Окончив образование в Тринити-колледже, где изучал физику, математику и химию, а также физиологию, выбранную им в качестве дополнительного предмета, Эндрю Хаксли вместе с Аланом Ходжкином в 1939 году занялся исследованием электрического импульса в нервном волокне кальмара в Морской биологической лаборатории в Плимуте. Вскоре им удалось зарегистрировать нервный импульс с помощью электрода, помещённого внутрь нервного волокна, что стало предметом заметки в Nature. Вторая мировая война прервала работу — они занялись оборонными исследованиями. Эндрю Хаксли разрабатывал радары для артиллерии ПВО, а позднее перешёл на работу в Адмиралтейство. В первые же дни высадки союзников в Нормандии он инспектировал результаты работы морской артиллерии по прибрежным немецким укреплениям. После окончания войны Ходжкин и Хаксли вернулись к исследованиям аксона кальмара. Они разработали метод измерения ионных токов, создающих нервный импульс, и сформулировали гипотезу о существовании ионных каналов, которые открываются и закрываются в зависимости от мембранного потенциала. Эта гипотеза была блестяще подтверждена спустя несколько десятилетий. Для количественного описания потенциала действия ионных токов они предложили систему дифференциальных уравнений — модель Ходжкина–Хаксли. Модель прекрасно описывает основные экспериментальные факты, в том числе классический закон «всё или ничего», то есть независимость формы и величины нервного импульса от величины возбуждающего стимула, если он превосходит пороговый уровень.

В 1963 году Ходжкин и Хаксли были удостоены Нобелевской премии вместе с Джоном Экклзом (John C. Eccles) за «открытия, касающиеся ионных механизмов возбуждения и торможения в периферических и центральных участках нервных клеток». Очевидцы рассказывали нам про «русский» банкет, на котором Эндрю Хаксли отмечал свою Нобелевскую премию водкой и икрой.

После выхода публикаций о нервном импульсе Э. Хаксли, так и не получивший учёной степени (Ph.D.), поскольку его обучение в аспирантуре было прервано войной, переключился на новую область — изучение молекулярного механизма сокращения мышцы. Он разработал и построил интерференционный микроскоп, с помощью которого вместе с Рольфом Нидергерке (Rolf Niedergerke) изучил, как при сокращении сближаются поперечные полосы мышечного волокна. Эта работа была опубликована в Nature в 1954 году в одном номере со статьёй его однофамильца Хью Хаксли (Hugh E. Huxley) и Джин Хансон (Jean Hanson), независимо пришедших к тем же выводам с использованием другой экспериментальной техники. В этих работах была сформулирована и обоснована модель скользящих нитей, согласно которой при сокращении мышцы продольные нити внутри волокна скользят друг относительно друга, не меняя своей длины. Механическую работу при этом совершают «поперечные мостики», которые циклически возникают между нитями, заставляя их перемещаться друг относительно друга.

Эта модель и сейчас лежит в основе представлений о механизме работы мышц. Эндрю Хаксли и его ученики и сотрудники разработали методы измерения относительного перемещения нитей в составе волокна с точностью до долей нанометра и создали аппаратуру для исследования субмиллисекундных реакций силы, развиваемых мышечным волокном в ответ на быстрые изменения его длины. В 1971 году с помощью этого метода Эндрю Хаксли и его коллега Роберт Симмонс описали механические характеристики одиночных миозиновых молекул в экспериментах на одиночных мышечных клетках и сформулировали модель «поворачивающегося мостика». Спустя четверть века эта модель получила подтверждение с помощью рентгенодифракционных экспериментов и белковой кристаллографии.

В 1955-м Эндрю Хаксли был избран членом Королевского общества, а в 1980–1985 годах являлся его президентом. В 1974-м профессор Эндрю Хаксли был посвящён королевой Елизаветой II в рыцари и получил титул сэра, а в 1983-м был удостоен членства в ордене Заслуг (Order of Merit)^[1].

Но вернёмся к моей поездке 1989 года. На следующее утро я приехал из Кембриджа в Лондон и оттуда поездом отправился в Эдинбург с остановкой в Йорке, где, как сообщил Роджер Вулидж, меня встретят и покажут свои лаборатории Дэвид Уайт (David White) и Джон Спарроу (John Sparrow) из Отдела биологии Йоркского университета. Я провёл с ними несколько часов и концу дня добрался до Эдинбурга, где меня поселили в отеле, к которому примыкало поле для гольфа, так что я мог наблюдать игру прямо из окна своего номера. На следующий день мне удалось побродить по городу, очень красивому, яркому и холмистому, побывать на берегу моря и у памятника Роберту Бёрнсу. На третий день мне предстояло сделать доклад, другой, не тот же, что в Голландии. Всё прошло успешно, тезисы доклада были приняты для публикации в Proceedings of The Journal of Physiology. А вечером состоялся приём у ректора Эдинбургского университета. Дождь, а у входа в университет — волынщик в полной форме шотландского гвардейца: в килте, гетрах, меховой шапке, плед через плечо, кожаный кошель на поясе — всё, как положено, играет так, что слышно за квартал. И опять я — первый гость. В огромном зале полукруглый стол человек на сорок, места расписаны, моё — между ректором и его супругой, с которой с горем пополам поговорили о Бёрнсе, стихи которого я немного знал в переводе Маршака. Обед, выступление ансамбля народных танцев...

Наутро — поход мышечной секции в региональный парк Пентланд-Хиллз. Часа три вверх-вниз по холмам. На вершине пятого холма обед в ресторане. Поздно вечером поездом в Лондон, оттуда утром на паром обратно в Голландию и — не без проблем — поездом в Москву.

В 1988 году Отдел биофизики в Свердловске стал филиалом Института физиологии Коми научного центра УрО РАН. А в начале 1990 года скоропостижно скончался Валерий Яковлевич Изаков и руководителем филиала стал Владимир Семёнович Мархасин.

Летом 1990 года я и Андрей Цатурян получили письмо от Роберта Симмонса с предложением кратко описать наш предполагаемый проект, с тем чтобы подать заявку на грант фонда Wellcome Trust. К весне следующего года заявка была одобрена, и нам пришли приглашения на работу на шесть месяцев с сентября 1991-го в Отдел биофизики King’s College London (KCL) по гранту Wellcome Trust Fellowship. В первые же сентябрьские дни, буквально спустя полторы недели после августовского путча, мы с Андреем вылетели в Лондон. И началась другая, полная чудес и открытий жизнь, всё было вновь уже с самого прилёта! В Хитроу мы из телефона-автомата (никаких мобильных тогда ещё не существовало) позвонили Дереку Драмми (Derek Drummie), администратору здания Отдела биофизики, по номеру, который нам прислал Боб Симмонс, сообщили, что прилетели, и спросили, как нам добраться. Пока объясняли, где находимся, и пытались понять его инструкции, у нас кончились монеты и разговор прервался. Мы совершенно растерянные отходим от телефона. Что дальше? Куда и как ехать? И тут раздаётся звонок из телефона-автомата, кто-то рядом говорит: это, видимо, звонят вам. Как это? Можно звонить не с телефона-автомата, а на него? А как абонент узнал номер? Я в полном недоумении беру трубку — это действительно Дерек! Он объяснил, по какой линии метро и до какой станции ехать. Денег на метро у нас, к счастью, хватало. На станции Ковент-Гарден нас встретил Боб Симмонс, привёл в здание отдела, представил сотрудникам своей лаборатории и передал Дереку Драмми.

Дерек, седой, высокий, лет пятидесяти, выглядел, по нашим представлениям, как член палаты лордов: он единственный в здании всегда носил элегантный костюм и галстук. Немного знал русский — изучал его в школе. И первым делом спросил, не хотим ли мы позвонить домой и сообщить родственникам о своём прибытии. «Хотим, а как?» — «Так позвоните». — «Откуда?» — «С моего телефона. Сейчас найду коды ваших городов — и звоните». Дома, в СССР, международный звонок надо было предварительно заказывать на определённое время и определённой продолжительности. А здесь вот так просто — звоните. Позвонили, слышно было отлично. Потом перешли к вопросу о жилье и деньгах. Денег у нас практически не было. Поэтому он выдал нам в счёт будущих грантовых поступлений по 50 фунтов наличными (огромные деньги — фунт тогда стоил почти 2,5 доллара). И сказал, в каком отеле нам забронированы и оплачены на два дня комнаты, поскольку потом мы уезжали в Оксфорд на конференцию EMC. От Дерека же мы получили электронные карточки доступа в здание и кипу документов, касающихся порядков в здании: кто в нём есть кто и что есть что. Оказалось, что есть механические мастерские, где два инженера могут изготовить для вас необходимые детали, есть инженер-электронщик, который разработает и сделает вам нужную схему. И опять чудеса: если инженер-радиоэлектронщик не сможет помочь, обращайтесь к Бобу Симмонсу. Как?! Директор института займётся для нас электроникой? Да, займётся — убедились сами. Бухгалтер приходит в здание раз в неделю на три-четыре часа, при этом никаких проблем ни с оплатой заказов, ни с поступлением зарплаты, ни со всеми прочими финансовыми вопросами. Заведующий складом, снабженец, водитель и экспедитор — это один человек, он же грузчик в здании. Ходовые реактивы и расходники можно брать у него на складе в его отсутствие, только оставляя квиток со своим именем и номером гранта, на который что-либо берёшь. Специфические заказы он доставляет к твоей лабораторной комнате, но входить в неё не имеет права.

После конференции Дерек Драмми поселил нас в хостеле KCL и занялся дальнейшим нашим посвящением в жизнь в Англии. «Во-первых, нужно открыть счета в банке, иного способа получать зарплату из гранта нет». (Дома, в СССР, зарплату в те времена выдавали наличными, никаких счетов у частных лиц не было). «Поэтому я позвонил в Barclays Bank, где мы, Biophysics Section, держим счёт, и сообщил о вашем визите. Вот адрес ближайшего отделения, возьмите с собой паспорта».

Мы пришли в банк, назвались встретившему нас менеджеру и, как умели, попытались объяснить, что нам нужно. Он, видимо, был не в курсе звонка Дерека и не смог нас с нашим английским понять. Вернулись ни с чем, объяснили Дереку, что нас там не ждали. Он снял трубку и ледяным тоном сказал: «Я просил открыть в вашем банке счета двум докторам нашего колледжа, но служащий вашего отделения отказал им в этом. — И добавил буквально: — It’s not very good!» Так, оказалось, звучит по-английски крайняя степень недовольства. В устах Дерека это было очень убедительно. «Не забывайте, мы держим в вашем банке довольно большие деньги, но готовы рассмотреть сотрудничество с другим банком. — И, положив трубку, обратился к нам: — Я прошу вас сходить в банк ещё раз: уверен, всё будет хорошо».

Так и вышло: тот же клерк, завидев нас, распахнул дверь, долго извинялся за непонимание нашего «блестящего» английского… Через полчаса счета были открыты, получены банковские карты и чековые книжки (интернета тогда ещё не было, расплачивались либо наличными, либо именными чеками).

Во-вторых, нужно было найти долговременное жильё, учитывая скорый приезд наших семей. По объявлениям в газетах выбирали место, ориентируясь на цену и расстояние до работы, от которого зависели расходы на транспорт. Консультировались с Бобом, коренным лондонцем, о благополучии районов города. Через несколько дней нашли в 4-й зоне метро дом в Гринфорде, населённом в основном выходцами из Индии, и сняли его на полгода. Через месяц приехали мои жена и дочь. Жену, Ольгу Бершицкую, взяли волонтёром в наш отдел, и она начала работать с д-ром Джоном Слипом (John Sleep) по проекту, который требовал освоения новой тогда методики искусственной подвижной системы (in vitro motility assay; ИПС). Дочь, закончившую дома шесть классов с углублённым изучением английского, тут же приняли в ближайшую школу. В Британии дети школьного возраста по закону обязаны ходить в школу, в противном случае их родителям грозит привлечение к суду. К Новому году приехали жена и полуторогодовалая дочь Андрея.

Наконец можно было полноценно работать. Кое-какие детали будущей установки мы привезли с собой, но многое пришлось делать заново. Инженеры в мастерской недели две нас к станкам не подпускали, но постепенно поняли, что можно, да и времени у нас мало, некогда было ждать, когда подойдёт очередь наших заказов. Сперва осторожно поглядывали, как мы справляемся, а через некоторое время даже стали оставлять нам ключи от мастерской на выходные дни — для нас, впрочем, рабочие.

Как-то в мастерскую зашёл незнакомый нам человек со своим заказом. Один из мастеров шепнул нам: «Знаете, кто это?» — «Нет». — «Это же Морис Уилкинс!» Лауреат Нобелевской премии 1962 года совместно с Дж. Уотсоном и Ф. Криком — тот, кто вместе с Розалинд Франклин получил рентгенограмму ДНК, ставшую ключевым событием в раскрытии структуры двойной спирали. Рентгенограммы они с Розалинд и её аспирантом Рэем Гослингом (Raymond G. Gosling) получали на лабораторном источнике в том самом здании на Друри-лейн, где мы работали. Розалинд Франклин не дожила до премии, она умерла в 1958-м)^[2].

По приглашению Майка Дживса мы съездили в Бристоль — выступить в университете с докладом о методе скачка температуры и наших домашних результатах. Там же познакомились с д-ром Ранатунгой (K. W. Ranatunga), соавтором работы по лазерному скачку температуры, и с Гербертом Гутфройндом (Herbert Gutfreund), биохимиком, кинетиком и наставником Майка. Сам Майк в то время разработал и создал со своим аспирантом установку для другого способа инициации силогенерации в мышечном волокне — скачка давления, очень трудного в исполнении метода.

В январе, то есть на пятый месяц из отпущенных нам шести, установка была собрана, настроена, проведены калибровочные эксперименты, отработана методика частичной ковалентной «сшивки» молекул миозина с тонкой нитью, но время было на исходе и собственно проект мы выполнить не успевали. Обратились к Бобу: нельзя ли продлить грант? И вот до окончания гранта пара недель. У нас идёт эксперимент, в комнате темно, волокно освещено лучом He-Ne лазера для измерения длины саркомеров по дифракции. Заходит Боб, минуты две смотрит на установку в красном свете лазера, потом отмечает: «Чудный цвет! — И тут же: — Да, кстати, вам пришло продление на полгода».

Сам Боб c Джимом Спудичем (James A. Spudich) из Стэнфордского университета в то время проектировали и строили одновременно в Лондоне и Стэнфорде две установки оптической ловушки (optical trap, или optical tweezers) — совершенно новый инструмент для исследования механических характеристик взаимодействия одиночных молекул миозина с актиновой нитью.

После того как наша установка была готова, мы за четыре месяца сделали всё, что планировали, опубликовали статью в The Journal of Physiology по ещё домашним результатам, а потом по приглашению Винченцо Ломбарди в сентябре 1992 года со свежими результатами поехали в Италию на конференцию Muscle Energetics в Сиену. По дороге на три дня остановились в Париже, потом были Флоренция, Сиена, экскурсия на остров Эльба c восхождением на гору Монте-Капанне, три дня в Риме на обратном пути... Впечатления незабываемые! А сама конференция! Именно там Айван Рэймент (Ivan Rayment) впервые, ещё до публикации в Sciense, представил доклад о кристаллизации моторного домена миозина и расшифровке его атомной структуры. Эта работа, положившая начало миозиновой кристаллографии, и последующие результаты нескольких групп привели к созданию теории «рычага» (lever arm theory), объясняющей молекулярный механизм работы миозинового мотора. Там же познакомились с Хью Хаксли, учёным, чей вклад в исследование механизма мышечного сокращения не меньше вклада Эндрю Хаксли.

Через неделю после нашего отъезда из Лондона, но не в связи с ним, Отдел биофизики KCL посетила принцесса Маргарет, сестра королевы Елизаветы II, для переименования отдела в Институт Рэндалла (The Randall Institute KCL). На стене здания установили мраморную доску с новым названием.

В октябре 1992-го мы, уехав год назад из СССР, вернулись в Россию. На пункте досмотра в Шереметьево пограничник долго разглядывал мой паспорт и отказывался меня пропускать. Как оказалось, в нём не было штампа о выезде. Дело в том, что ради поездки во Францию и Италию я поменял в российском консульстве в Лондоне синий служебный паспорт, выданный мне в Академии наук, в котором для получения виз требовались ноты от консульства России, на общегражданский красный. Пришлось вызывать старшего офицера, который, выслушав объяснение, махнул рукой — ладно, проходите. Мы привезли с собой несколько большущих коробок реактивов, кое-каких механических деталей, компьютер и два десятка коробок компьютерных дискет: кучи статей, журналов и свои материалы. Все коробки с реактивами и дискетами у нас забрали и поместили на таможенный склад в Шереметьево. Чтобы их вызволить, пришлось обращаться в Академию наук, в том числе звонить Ю.С. Осипову, президенту РАН, и в комиссию по гуманитарной помощи при МИД РФ (была такая), и дней через десять всё удалось забрать. Часть содержимого оказалась испорчена — в коробках явно рылись и некоторые реактивы пролили.

Ну а дальше — поездом в город с новым для нас именем Екатеринбург, так как уезжали мы из Свердловска. Моё лабораторное помещение в ОКБ № 1 заняло другое подразделение больницы, а всё оборудование и установку сотрудники Отдела биофизики разобрали и вывезли в ИГТиПЗ. Собирать её заново было негде, да и смысла в этом не было, поскольку всё, что можно было на ней сделать, уже было сделано. Поэтому работал я в основном дома, обрабатывая результаты лондонских экспериментов. Одна статья по этим результатам вышла в The Journal of Physiology в 1995 году, вторая — через десять лет, в 2002-м. Но ответа на вопрос, почему рост силы в мышечном волокне с увеличением температуры не сопровождается сколь-либо существенным увеличением жёсткости, у нас так и не было. Стало понятно, что нужно одновременно измерять силу, развиваемую мышечным волокном, и регистрировать сопровождающие этот процесс изменения в структуре. Для этого лучше всего подошли бы рентгеновские эксперименты на синхротроне, о которых в 1989 году рассказывал Майк Ференцзи. Но где мы и где синхротрон...

Однажды позвонил Боб Симмонс и, зная о проблемах учёных в России, поинтересовался, как идут дела и удаётся ли нам с Ольгой вернуться к работе. Я признался, что работать негде. Несколько дней спустя факсом пришло письмо, адресованное председателю Президиума УрО РАН академику Г.А. Месяцу и мне, подписанное Эндрю Хаксли и членами Royal Society Бобом Симмонсом и Дэвидом Трентамом и ещё двумя членами Royal Society с просьбой «посодействовать в выделении лабораторного помещения для д-ра Бершицкого, которого мы знаем как плодотворного учёного». Геннадий Андреевич пригласил на встречу, объяснил, что свободных помещений в отделении нет, предложил посмотреть заброшенные складские комнаты в сарае на территории Института физики металлов, и этим всё закончилось.

Между тем весной 1993 года мы узнали, что совместно с сотрудниками кафедры физиологии Амстердамского университета (АУ) получили трёхлетний грант NWO — Нидерландского совета по научным исследованиям (The Dutch Research Council)^[3]. Дело в том, что перед отъездом из Англии мы с постдоком нашей лаборатории в KCL Франсом ван Камом (Frans van Kaam) и его руководителем в АУ д-ром Бланже (Tugendhold Blangé) подали, по их предложению, заявку в этот фонд на проект по разработке метода магнитоуправляемого нагружения актиновой нити для измерения силы её взаимодействия с молекулами миозина в in vitro motility assay. Для них, как, впрочем, и для нас было важно освоить и поставить эту методику, которой в Лондоне занималась единственная из нас Ольга Бершицкая. Кроме того, грант предусматривал приобретение двух комплектов оборудования, куда входили эпифлуоресцентный инвертированный микроскоп, высокочувствительная видеокамера, фрейм-граббер (устройство захвата видеосигнала), видеомагнитофон и мощный компьютер: один комплект для группы д-ра Бланже, второй — в наш институт в Екатеринбурге.

Перед поездкой в Нидерланды мне позвонил Майк Ференцзи и сообщил, что в Евросоюзе организована программа ИНТАС^[4] для поддержки учёных стран СНГ и развития их сотрудничества с учёными Западной Европы — так не хотим ли мы принять участие в этой программе и подать совместно с ним заявку на грант ИНТАС для исследования структурных изменений в мышце с помощью синхротронного рентгеновского излучения? Конечно хотим! Хорошо, тогда будем работать над заявкой.

Осенью того же года Андрей и мы с женой и двумя дочерьми (младшей было шесть месяцев) приехали в Амстердам. Для нас сняли жильё — корабль, пришвартованный на реке Амстел, с тремя жилыми каютами, гостиной, кухней, ванной и прочим. Через месяц к нам присоединились жена и дочь Андрея.

Лаборатории кафедры физиологии Амстердамского университета располагались в AMC — Академическом медицинском центре, огромном здании площадью два квадратных километра, с несколькими клиниками, библиотекой, лекционными залами, научными лабораториями, прогулочными зонами, магазинами, почтовым отделением, ресторанами. Кроме того, там были великолепные мастерские с высококлассными специалистами широкого профиля и парком самых современных станков, инструментов, электроники и т. п. Начали работать; для этого заказали реактивы; после демонстраций, проведённых представителями фирм прямо в лаборатории, остановились на инвертированных флуоресцентных микроскопах Nikon и видеокамерах Photonic Science, которые представитель фирмы доставила лично вертолётом из Англии. Купили компьютеры Silicon Graphics. Провели в Амстердаме три месяца и за это время запустили методику in vitro motility assay, с помощью инженера-программиста наладили регистрацию изображения и её запись на ленту видеомагнитофона. Сконструировали и собрали электромагнит с наконечниками, позволявшими работать с короткофокусным объективом микроскопа, и прокалибровали зависимость силы, которую развивает магнетитсодержащий шарик диаметром 2.8 мкм, от тока в электромагните. Как-то на один день из Лондона приехал Дэвид Трентам, собрал нас, раздал по листу бумаги и попросил быстро написать наши соображения по поводу сотрудничества в изучении мышечного сокращения, в том числе с помощью рентгеновского излучения, in vitro motility assay, caged-компаундов и т. п. Речь шла о другом, большом, гранте ИНТАС на 1995–1996 годы для коллаборации между Институтом физиологии УрО РАН, Екатеринбург (С. Бершицкий), Институтом механики МГУ, Москва (А. Цатурян), и несколькими европейскими научными учреждениями: Отделом физической биохимии NIMR, Лондон (Д. Трентам); Институтом Рэндалла KCL, Лондон (Р. Симмонс); Отделом физиологии Амстердамского университета (Т. Бланже); и Отделом физиологии Университета Флоренции (В. Ломбарди). Позже этот грант был продлён до 1998 года. Мы написали, что сумели, Дэвид собрал бумажки и в тот же вечер улетел в Лондон. В конце ноября мы вернулись домой.

К весне 1994-го грант ИНТАС (INTAS Go-West Fellowship) был получен, и в марте мы приехали в Лондон работать с Майком в Отделе физической биохимии, которым руководил академик Дэвид Трентам, в NIMR. NIMR (Национальный институт медицинских исследований) — головное учреждение Совета по медицинским исследованиям (Medical Research Council — MRC), финансирующего медико-биологические исследования в Великобритании. Институт размещался в великолепном здании постройки 1937–1938 годов на северной окраине Лондона в зелёном, живописном, практически деревенском районе Милл-Хилл. Со своей огромной парковкой, футбольным полем, тремя теннисными кортами и многочисленными вспомогательными службами, включая мастерские. С великолепной уютной библиотекой на верхнем этаже. Один из столов в ней занимал Жорес Медведев, диссидент, давно уехавший из СССР, с которым мы там познакомились. В 2016 году NIMR стал частью Института Фрэнсиса Крика в новом здании в центре Лондона.

Планом нашего проекта была регистрация структурных изменений в мышечном волокне, вызванных скачком температуры, с одновременным контролем развиваемой им силы и изменений длины саркомеров. После прибытия в Лондон в ближайшие же дни состоялась первая наша поездка на сихротрон в Дарсбери — небольшую деревню в графстве Чешир, в которой родился Льюис Кэрролл, автор знаменитой «Алисы в Стране Чудес», где страной чудес как раз являются окрестности Дарсбери. И популярный паб Ring O’Bells, который, как уверяют тамошние жители, стоит на месте дома Кэрролла. Другие, впрочем, утверждают, что в этом пабе он писал «Алису».

Дарсберийский синхротрон (SRS — synchrotron radiation source) — сравнительно небольшой источник рентгеновского излучения с диаметром кольца 30 м и к тому времени уже довольно старый — находился в трёх часах езды на машине из Лондона. Ездили туда на Майковом минивэне со своим оборудованием. Каждая такая поездка — это 6–7 дней работы по 18–20 часов в сутки. Первый день целиком уходил на монтаж установки на станине в рабочей камере станции, прокладку проводов и кабелей, юстировку луча, организацию рабочего места для препаровки мышечных волокон в контрольной комнате... В лучшем случае эксперименты начинались на второй день. Интенсивность луча в течение суток снижается практически вдвое, после этого требуется его плановое отключение с последующим перезапуском — инжекцией электронов. Это обычно происходит вечером и занимает часа два. Можно съездить в паб. Порой, а с годами всё чаще, случались внеплановые отключения, иногда по два-три раза в сутки.

Первая наша поездка оказалась неудачной: установка, которую использовал Майк с сотрудниками, постоянно ломалась, раствор из ячеек для мышечных волокон вытекал, волокна рвались... Но знакомство с синхротроном и условиями работы на нём, несомненно, прошло не без пользы. С этими новыми знаниями мы начали проектировать свою установку. Проблема работы на синхротроне с мышечными волокнами состоит, в частности, в том, что, перед тем как открыть заслонку (шаттер) рентгеновского луча, по условиям техники безопасности нужно произвести досмотр (search), то есть удостовериться, что никого из людей в рабочей камере (hutch) не осталось. Для этого нужно внутри камеры нажать несколько кнопок по её периметру, закрыть массивную дверь, включить сигнализацию — и только через минуту после этого закрывается электронный замок двери и можно открыть шаттер и начать эксперимент. С другой стороны, скинированное мышечное волокно, то есть волокно с разрушенной внешней мембраной, активировать на такое долгое время нельзя — саркомеры в нём расползаются, и говорить о сохранении порядка миозиновых мостиков не приходится. Здесь пригодился наш опыт работы в KCL с мышечными волокнами кролика, саркомерную структуру которых мы стабилизировали частичной «сшивкой» и которые при температуре около 0 °С, как мы выяснили, могут оставаться активированными в течение нескольких часов. Волокна из мышц лягушки, с которыми начались наши исследования на синхротроне, менее устойчивы к длительной активации, но даже с ними удалось выполнить многие исследования. Пока строили установку, ещё раз или два съездили на эксперименты в Дарсбери.

Летом 1994 года мы участвовали в однодневной конференции мышечной секции Royal Society в Кембридже, посвящённой 70-летию двух учёных-мышечников: Хью Хаксли и Эндрю Сент-Дьёрдьи (Andrew Szent-Györgyi) — племянника Альберта Сент-Дьёрдьи. Там же присутствовали нобелевские лауреаты Макс Перуц (Max F. Perutz) и Джон Кендрю (Sir John C. Kendrew), аспирантом которых был в своё время Хью Хаксли. Познакомились мы там и с Джастином Моллоем (Justin Molloy), чей доклад представлял собой отчёт о возможностях построенной им оптической ловушки и первых полученных на ней результатах. Эта работа выполнялась при поддержке Royal Society, а курировал её Эндрю Хаксли.

К осени первый вариант нашей установки был готов. Собрали на ней свой мотор для быстрых изменений длины волокна, изготовили несколько датчиков силы, придумали, как совместить два луча — рентгеновский и лазерный для контроля длины саркомеров, сделали термоконтроллер, схемы дистанционного управления мотором, контроля температуры, регистрации силы, длины саркомеров и величины скачка температуры. Достоинством нашей установки, кроме прочего, стало то, что в ней в момент регистрации рентгенограммы волокно находилось в воздухе, а не в растворе, который дополнительно рассеивает излучение. Позднее мы модифицировали установку, поставив блок ячеек на управляемые шаговым мотором салазки, что позволило дистанционно подвешивать волокно в воздух, меняя ячейку с раствором на «воздушную».

Ольга Бершицкая несколько месяцев работала в Амстердаме, и я несколько раз туда приезжал. Тем временем продолжались наши исследования в Дарсбери. Мы привезли и установили там мощный ультрафиолетовый лазер для серии экспериментов по запуску сокращения волокна, используя DMB-caged-АТФ — искусственно блокированную АТФ, которая активируется короткой вспышкой УФ. Это был ещё один проект Майка. Написали статью по результатам синхротронных экспериментов со «сшитыми» волокнами.

Весной 1995 году по моему приглашению к нам присоединился приехавший из Екатеринбурга мой аспирант Григорий Машанов, который написал компьютерную программу дистанционного управления экспериментом и регистрации данных. Продумали протокол эксперимента, который включал в себя скачок температуры и быстрые деформации — укорочение и вытяжение волокна — до и после скачка температуры, то есть в «холодном» и «горячем» состоянии.

После очередной сессии в Дарсбери я съездил с Гришей Машановым в Йорк, где он остался стажироваться и работать на оптической ловушке с Джастином Моллоем при поддержке полученного к тому времени «большого» гранта ИНТАС. Аспирантка Андрея из Института механики МГУ Наташа Кубасова по этому же гранту поехала в лабораторию Винченцо Ломбарди в Университете Флоренции для исследований быстрой механики и рентгеноструктурных событий в интактных мышечных волокнах.

В мае 1995 года закончился наш грант в NIMR, мы съездили домой, но в июне вернулись на следующие две синхротронные сессии. Потом мы с Ольгой уехали на два месяца в Амстердам продолжать работу по гранту NWO. Там нас навестил профессор Ричард Трегиер (Richard Tregear) из Кембриджа, один из соавторов открытия миозиновых «мостиков» между толстыми и тонкими нитями в саркомере, чтобы обсудить возможность использования метода магнитоуправляемого in vitro motility assay, который мы разрабатывали.

Ещё во время работы в KCL редакция журнала Nature подарила нам подписку, и в один прекрасный день, просматривая очередной номер, я обнаружил объявление о том, что Медицинский институт Ховарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute, HHMI)^[5] — американский частный фонд, финансирующий биомедицинские исследования, — открыл международную программу поддержки учёных, в том числе из бывших социалистических стран, и приём заявок на пятилетние гранты. Заявку можно было подать либо только от себя, либо совместно с американским или европейским учёным. Мы с Андреем списались с Йелом Голдманом из Пенсильванского университета (с которым познакомились в Санкт-Петербурге и после этого несколько раз общались и у которого была поставлена методика регистрации ориентации флуоресцентно-меченых лёгких цепей миозина в мышечном волокне) и предложили подать совместную заявку на исследование влияния температуры на структурные изменения в мышечном волокне с использованием в том числе этого метода. Идея ему понравилась, и он согласился. Как умели, написали заявку, Йел её немного поправил, но выразил сомнение, что она пройдёт, — конкуренция среди американских учёных за гранты HHMI очень высока, а об уровне работ и исследователей, поддержанных этим фондом, говорит тот факт, что за период с 1978 по 2022 год 34 из них стали нобелевскими лауреатами. К нашему и его удивлению, заявка была поддержана — всё-таки критерии отбора для восточно-европейской программы были иными, и наших трёх к тому времени публикаций в The Journal of Physiology и Biophysical Journal оказалось достаточно. Да и тематика — исследование механизмов биологической подвижности, в частности мышечного сокращения и молекулярных структурных событий, сопровождающих этот процесс, — была в то время популярна. На конкурс поступило более 2000 заявок, из них было одобрено около 70, российские учёные получили 36 грантов.

Июль и август 1995-го мы с Ольгой работали в Амстердаме, в сентябре на неделю все вместе съездили на мышечную конференцию, проходившую во Флоренции, а в октябре с двухлетней дочерью, нагруженные вещами и комплектом оборудования, полученным по гранту NWO (несколько большущих коробок), прилетели в Шереметьево. И вот красный коридор таможенного досмотра, на руках у меня двухлетний ребёнок.

Таможенник:

— Так, что вы везёте?

— Научное оборудование: микроскоп, компьютер и прочее, передано нам Амстердамским университетом.

— Документы на него у вас есть?

— Да.

Показываю письмо от университета — оно, естественно, на английском. Он в недоумении.

— Мне нужен документ на право ввоза, причём, как я понимаю, беспошлинного. Письмо от университета для нас не является документом, мало ли кто и почему вам это передал. — Задумался. — Вы живёте в Москве?

— Нет, едем дальше, в Екатеринбург.

— Ещё не легче. Долго работали за границей?

— Больше года.

— Валюта у вас есть?

— Есть.

— Тогда так: валюту внесите в декларацию, а остальное, — он огляделся по сторонам, — если спросят, скажете — ваше, купили. И быстро из аэропорта, чтобы я вас не видел.

Спасибо ему за понимание, иначе долго бы нам пришлось добывать оборудование с таможенного склада.

В те годы мой брат, Борис Бершицкий, исполнял обязанности начальника цеха Оптико-механического завода. Цех этот находился не на основной территории завода, а в отдельном здании, практически в центре города, на ул. Куйбышева. Борис предложил временно расположиться со всем своим добром в двух свободных помещениях цеха, что мы и сделали — и «прожили» там несколько лет. Ко мне в группу пришли тогда Гриша Машанов, Галина Копылова и Денис Овсянников. С микроскопом и оборудованием гранта NWO и привезёнными из Лондона и Амстердама реактивами удалось в каком-то виде поставить методику in vitro motility assay, хотя многого ещё не хватало.

Осенью 1995 года я и Андрей получили документы о присуждении каждому из нас пятилетнего гранта HHMI. К документам прилагалось поздравительное письмо, подписанное Пернелом Чопином (Purnell W. Choppin), президентом HHMI, известным вирусологом (как мы позднее узнали, потомком Фредерика Шопена). Таким образом, с 1 января 1996 года каждый из получивших грант приобретал статус международного исследователя HHMI (International Research Scholar of the HHMI). Условия этого гранта совершенно уникальны! В письме президента говорилось, что грант, конечно же, присуждён для выполнения заявленной программы, но фонд, понимая, что наука развивается по своей логике, не настаивает на строгом следовании заявке, полагая, что учёный сам решает, что ему нужно делать. Единственное условие: нельзя менять область исследований, это должна быть биология или биомедицина. И не менее шести месяцев в году необходимо работать в своём институте. Никаких требований к публикациям, и уж тем более к их числу. Только скромная просьба: в случае опубликования результатов, полученных при поддержке фонда, ссылаться на эту поддержку. И всё!

В Москве открылся офис представителя HHMI в России, им был Григорий Копелевич, с которым быстро и удобно решались все вопросы по зарплате, командировкам, покупкам реактивов и оборудования. Фонд предоставлял подписку на два-три научных журнала по выбору, которая оплачивалась сверх гранта. Билеты для поездок за границу можно было приобретать через трэвел-агента HHMI. Отдельным указом председателя Правительства РФ зарплата из грантов HHMI не облагалась подоходным налогом. Раз в год — отчёт, неформальный и довольно краткий. И одна ежегодная конференция, обычно в июне, на которой собираются все scholars и несколько исследователей (investigators) — учёных, работающих по проектам, поддерживаемым «большими» грантами фонда.

Июнь 1996-го — первая конференция грантополучателей HHMI в Праге. Отель «Форум». Оказалось, в HHMI есть правило: во время таких конференций президент HHMI проживает в лучшем отеле города. Все участники — в том же отеле, что и президент.

Летом 1996 года мы с Андреем снова два месяца пробыли в Англии, проведя за это время две сессии на синхротроне в Дарсбери с Майком и его студентом Ронни Бёрнсом. Эта поездка оказалась самой удачной по сравнению с предыдущими. С первых экспериментов на синхротроне мы работали с мышцами лягушек как со «стандартным» (начиная с работ Эндрю и Хью Хаксли) объектом исследований механизма сокращения, на котором были получены к тому времени основные результаты. В Дарсбери лягушек нам доставляли из питомника в Ирландии: сколько времени они там жили и как их везли, неизвестно, но почти все они выглядели истощёнными и малоподвижными. Интенсивность рефлексов на рентгенограмме была низкой, и нам приходилось собирать её на нескольких десятках волокон повторением экспериментального протокола сотни раз. В те две сессии мы даже пытались отловить лягушек в окрестностях, но лето было очень жарким, лягушки на поверхности водоёмов не показывались. Но в один из вечеров прошёл дождь, и мы по дороге из паба увидели лягушку. Ронни выскочил из машины и сумел её поймать, живую, резво скачущую. Работали с её волокнами дня три. Рефлексы из них оказались в несколько раз ярче всех виденных нами до сих пор. По возвращении в Лондон Андрей сложил полученные с этим протоколом рентгенограммы и стало видно, что рост силы в волокне с повышением температуры сопровождается изменением интенсивности первой слоевой линии (I_LL1) на дифракционной рентгенограмме. В то же время быстрые деформации волокна при любой температуре не оказывали влияния на I_LL1.

В Москве Андрей окончательно обработал рентгенограммы, вычтя «холодную» дифракционную рентгенограмму из «горячей» и собрав профиль I_LL1. Стало очевидно, что изменение происходит за счёт роста интенсивности первой актиновой слоевой линии A_LL1. Тогда, сопоставив этот результат с нашими данными о практическом постоянстве жёсткости волокна при росте силы от температуры (то есть о постоянстве числа молекул миозина, присоединённых к актину), мы поняли, что рост интенсивности A_LL1 свидетельствует о том, что головки миозина, будучи уже присоединёнными к актину, с ростом силы/температуры «правильно», то есть стереоспецифически, встраиваются в актиновую спираль, усиливая тем самым её вклад в интенсивность рефлекса. Это было открытие! Такого эффекта в ответ на рост силы ожидал Хью Хаксли, который провёл многочисленные рентгеновские исследования и тщательнейшим образом описал каждый рефлекс дифракционной рентгенограммы мышц и их изменения в разных состояниях мышцы.

С Андреем и Майком мы показали результаты Малкольму Ирвингу (Malcolm Irving) из KCL, который плотно занимался подобными исследованиями и был соавтором Майка в первой рентгеновской работе на волокне, и убедили его в правоте нашей интерпретации. Потом написали статью и отправили её в Nature.

Осенью 1996 года мы списались с Йелом Голдманом и приехали к нему в Пенсильванский университет в Филадельфии, для того чтобы попытаться зарегистрировать зависимость положения головок миозина от температуры по ориентации поляризации флуоресцентных меток на лёгких цепях (ЛЦ) миозина. Для замещения нативных ЛЦ на меченые нужно было механически удалить наружную мембрану мышечного волокна вольфрамовыми иглами, не повредив его при этом. Пришлось осваивать эту технику. Довольно долго, около недели, ждали меченых ЛЦ, их готовили в другой лаборатории. В ожидании съездили на несколько дней в Нью-Йорк: Манхэттен, музей Метрополитен, Брайтон-Бич... Вернувшись, получили меченые ЛЦ и освоили технику их замещения. Поляризация меток явно менялась при переходе из расслабленного состояния волокна в ригорное, то есть в отсутствие АТФ, так же ясно был виден переход из активированного состояния в ригорное. Но никаких изменений на повышение температуры ни в каком состоянии. Было жаль, что не удалось увидеть ожидаемого поворота головок миозина, но следует признать, что этот метод не показывал и сколь-либо заметных изменений ориентации головок в сокращающемся мышечном волокне при быстрых изменениях его длины.

В июне 1997 года состоялась следующая конференция HHMI, теперь в Варшаве, в Шератоне. Там мы рассказали о наших рентгеновских результатах. А в июле вышла статья в Nature^[6].

В начале 1998-го я подал заявку на участие в мышечной конференции в Альпбахе, тирольской деревне в Австрии. Эта конференция, а фактически рабочее совещание (workshop), которое происходит раз в три года, — пожалуй, самый значимый форум исследователей механизма сокращения мышц. Позднее оно расширилось до механизмов биологической подвижности в целом и стало называться Alpbach Molecular Motors workshop. Материалы этого совещания не публикуются, по этой причине участники делятся не только законченными результатами, но и данными, которые ещё в работе и нуждаются в обсуждении с коллегами. Меня пригласили участвовать. Чрезвычайно насыщенное совещание, замечательные сообщения, живое обсуждение. Я рассказал о наших результатах, об обнаружении A_LL1. Хью Хаксли, обычно замкнутый и молчаливый, долго рассматривал мой постер, потом задал несколько вопросов, было видно, что результат ему понравился, обсуждал его с другими участниками.

(Интересна история возникновения этой конференции. Её в 1974 году основали Хью Хаксли и Кеннет Холмс [Kenneth C. Holmes], оба физики по образованию и молекулярные биологи по научным интересам. Место им, страстным любителям горных лыж, очень нравилось, и они собирали там семинары мышечников из разных стран; со временем это превратилось в одну из самых престижных конференций. Все участники селятся в одном отеле, старинном, но великолепно оборудованном деревянном шале. Напротив отеля — церковь с небольшим кладбищем, где похоронен Эрвин Шрёдингер, который провёл в Альпбахе последние годы жизни. Заседания с 2001 года проходят в конгресс-центре, в двухстах метрах от отеля. Утреннее заседание с восьми до двенадцати, потом обед. Но большинство участников берут его сухим пайком, быстро переодеваются, хватают лыжи и бегом на автобус, который везёт к подъёмникам на ближайшую вершину. Ужин в шесть, после него вечернее заседание до десяти-одиннадцати. И так 5–6 дней. После этой первой поездки я каждые три года ездил на все альпбахские встречи вплоть до 2019 года.)

Летом 1998 года конференция HHMI проходила в Будапеште, в великолепном «Хилтоне» на берегу Дуная. Сразу после неё мы с Андреем полетели в Лондон. Майк уже ждал нас в машине с загруженным оборудованием для очередной поездки в Дарсбери и с Наташей Кубасовой, которая присоединилась к нашей команде и с тех пор участвовала почти во всех синхротронных экспериментах. Кроме того, она написала несколько программ обработки рентгеновских и механических экспериментальных данных и занималась анализом результатов.

В Лондоне мы несколько раз встречались с Эндрю Хаксли, обсуждали наши механические и рентгеновские данные. Ему не давало покоя различие в температурной зависимости силы и жёсткости волокна, которое нельзя было объяснить в рамках механической модели поворачивающегося «поперечного мостика». В 2000 году он опубликовал две статьи^[7], в которых отметил наши работы и попытался в связи с этими данными внести модифицикации в свою модель 1971 года^[8].

1999-й — конференция HHMI в Москве, ужин в Центральном доме литераторов. В этот же год был объявлен приём заявок на гранты на новую пятилетнюю программу фонда. За пять лет (1996–2000) мы приняли участие в пяти конференциях: четыре прошли в столицах бывших соцстран (Праге, Варшаве, Будапеште и Москве), пятая, в 2000-м, состоялась в штаб-квартире HHMI в Чеви-Чейз, пригороде Вашингтона.

При этом каждый год на месяц, а то и на два, ездили на синхротрон. Каждая статья — это несколько таких поездок и год-два на обработку, осмысление и собственно написание. Плюс европейские мышечные конференции. Кроме того, затеяли новый проект с Полин Беннет (Pauline Bennett), электронным микроскопистом в Институте Рэндалла KCL, где мы работали в 1991–1992 годах, ученицей Джин Хансон. Суть проекта состояла в том, чтобы «заморозить» структуру мышцы в «горячем» состоянии и увидеть её отличие от «холодной». Для этого собрали небольшую установку, состоящую из автоматических щипцов для быстрого захвата мышечного волокна, губки которых охлаждали в жидком азоте и синхронизовали срабатывание щипцов со скачком температуры. Во время эксперимента волокно вынимали из раствора на воздух и запускали протокол. Щипцы с захваченным волокном погружали в жидкий азот, доставали волокно и переносили его в ацетон. После этого Полин в течение нескольких недель обрабатывала образцы, замещая воду эпоксидной смолой, а белки — тетроксидом осмия, затем делала срезы толщиной 50 нм и помещала их в микроскоп. По нашим оценкам, удавалось заморозить в «горячем» состоянии наружный слой волокна глубиной в несколько микрон, чего было вполне достаточно. Первая статья по этой работе вышла в 2002 году. Для второй, которую опубликовали через восемь лет, мы собрали вместе ЭМ и рентгеновские данные.

В 2001-м Майк Ференцзи, с которым мы сотрудничали все эти годы, перешёл из NIMR в Империал-колледж (Imperial College London), туда же мы перевезли всё наше оборудование. А Отдел биофизики в Екатеринбурге снова сменил аффилиацию и стал филиалом Пермского института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН. При этом наша группа получила статус лаборатории молекулярных механизмов мышечного сокращения и обрела наконец помещение в несколько комнат в Институте химии твёрдого тела УрО РАН. И ещё одно замечательное событие этого года: и я, и Андрей получили гранты HHMI на следующие пять лет. Президентом HHMI теперь был Томас Чек (Thomas R. Cech), лауреат Нобелевской премии за открытие каталитических свойств РНК. Российских учёных, получивших гранты, осталось вдвое меньше по сравнению с прошлым разом: 18 против 36. Несколько человек переехали в другие страны. Размер наших с Андреем грантов на этот раз был в 20 больше, чем в предыдущую пятилетку, так что появилась возможность поддерживать своих сотрудников и даже нескольких человек из соседней лаборатории. Понятно, что основным доводом в пользу присуждения гранта была публикация в Nature.

В декабре во время очередной сессии в Дарсбери случился однодневный простой из-за проблем на синхротроне, и мы принялись уговаривать Майка съездить в Ливерпуль. Он поначалу отнекивался: «Да что там интересного, депрессивный, умирающий город». — «Но это же родина “Битлз”». — «А что, вам они нравятся?» — «Да, конечно!» Убедили. Побывали в музее The Beatles — перед ним на лужайке макет жёлтой подводной лодки. Проехали по Пенни-лейн и посидели в пабе The Cavern («Пещера»), где часто выступали Битлз. Майк потом благодарил — его дети были впечатлены «папиным» интересом к «Битлз».

В «домашней» лаборатории в Екатеринбурге при поддержке грантов HHMI и РФФИ мы приобрели оборудование для полноценной постановки метода ИПС и для будущей оптической ловушки, отремонтировали две кладовые комнаты и оборудовали их для работы с микроскопами.

Летом 2001 года на очередной конференции в Павии собрались представители нескольких групп исследователей мышц, работающих на синхротронных источниках, с целью обсудить возможность доступа к Европейскому источнику рентгеновского излучения (European Synchrotron Radiation Facility — ESRF)^[9] в Гренобле, Франция. Таким образом был собран консорциум из пяти-шести групп, каждая из которых подала заявку на грант ESRF, также была подана коллективная заявка в MRC на доставку в Гренобль детектора рентгеновского излучения из Дарсбери. Этот «проволочный» детектор, разработанный детекторной группой дарсберийского синхротрона, сделанный по довольно старой технологии и практически вручную, обладал уникальным быстродействием — порядка нескольких килогерц, но невысоким пространственным разрешением. Для ряда исследований, в том числе наших, быстродействие было важно. Чувствительный элемент детекторов на ESRF — это ПЗС(CCD)-матрицы с великолепным пространственным разрешением и чувствительностью, но считывание каждого кадра матрицы занимает несколько десятков миллисекунд. То есть в нашем 200-мс протоколе мы могли снять не больше трёх кадров.

Все заявки были поддержаны, и в 2002 году дарсберийский детектор — а это, кроме него самого, три огромные стойки электроники — был доставлен на несколько месяцев на ESRF. Каждая группа получила возможность работать по неделе на малоугловой рентгеновской станции ID02, по очереди сменяя друг друга.

Это был совершенно другой синхротрон. Энергия луча порядка на два выше, чем в Дарсбери, он великолепно сфокусирован, его размер на мышечном волокне ненамного превышал толщину волокна. Так что экспозиция в каждом кадре составляла максимум несколько десятков миллисекунд, а общая на одно волокно — не более одной секунды. На SRS мы накапливали экспозицию повторениями протокола до нескольких минут. Ну и пространственное разрешение с таким лучом и ПЗС-детектором совсем другое. Да и условия работы гораздо удобней.

По результатам этой сессии удалось проследить временной ход нескольких дифракционных рефлексов при росте силы в волокне в ответ на скачок температуры и сопоставить их с ходом изменения силы и жёсткости волокна. Впоследствии, уже 2005 году, на основе этих и последующих данных мы опубликовали модель двухступенчатого механизма генерации силы молекулой миозина^[10].

Летом 2002 года конференция HHMI проходила в австралийском Кэрнсе, в фантастическом гольф-отеле на берегу Тихого океана (16,5° ю. ш.). Мой перелёт туда занял 28 часов: сначала рейс Екатеринбург — Москва, где собрали всех российских участников; потом Москва — Франкфурт, собрали всех европейских коллег; Франкфурт — Сингапур, собрали участников из Юго-Восточной Азии; Сингапур — Сидней, пересадка; и наконец Сидней — Кэрнс. Красота необыкновенная: зелень, пальмы, эвкалипты, до берега метров триста, а там табличка «Осторожно, крокодилы», океанские, до шести метров длиной. Ничего, обошлось — как оказалось, несчастные случаи крайне редки: последний раз это было лет двадцать назад, тогда крокодил напал на собаку полицейского. Мы съездили в два национальных парка, где животные содержатся практически на воле: крокодилы изолированы от людей с помощью мостов; на лужайках кенгуру, можно подходить и кормить; на эвкалиптах коалы; территория страусов отгорожена сеткой. Там же пообедали с обилием экзотических фруктов. Съездили на катере на один из островков Большого Барьерного рифа: нам выдали гидрокостюмы, ласты, маски, трубки, так что поныряли, полюбовались подводной красотой. И снова роскошный обед: огромные креветки, омары и белое австралийское вино.

В сентябре того же года состоялась ещё одна встреча в штаб-квартире HHMI — лекции штатных исследователей (investigators) фонда. Рон Вейл (Ronald D. Vale) рассказал о механизме работы другого моторного белка — кинезина, а Родерик Мак-Киннон (Roderick MacKinnon) представил расшифровку структурной основы и функционирования калиевого канала, за что в следующем году стал лауреатом Нобелевской премии. Ещё был доклад Ричарда Акселя (Richard Axel), который получил Нобелевскую премию за исследование обонятельных рецепторов и механизмы работы обонятельной системы в 2004 году.

До 2003 года мы ездили уже на два синхротрона — и в Дарсбери, и в Гренобль, всё так же на Майковом минивэне. В Гренобль добирались сначала машиной до Фолкстона, там на ней же въезжаешь в вагон (в каждый помещается несколько автомобилей), 30 минут под водой — и выезжаешь на сушу в Кале. А дальше через Реймс, Труа, Дижон, всю Бургундию, регион Рона — Альпы — и вот он, Гренобль. От Империал-колледжа до ESRF почти ровно 1000 км и 11 часов езды с парой остановок, одна из них зачастую делалась в столице бургундских вин Боне с его знаменитым средневековым хосписом. В 2003 году дарсберийский синхротрон закрылся. Так что все наши последующие рентгеновские исследования проходили на ESRF, куда мы ездили ещё не менее десяти раз вплоть до 2018 года.

Эндрю Хаксли продолжал интересоваться нашей работой и в 2004 году предложил организовать семинар в рамках программы Лондонской мышечной серии (LMS) c привлечением всех заинтересованных сотрудников мышечных групп Лондона: NIMR, KCL, Империал-колледжа. Семинар состоялся в ноябре, мы рассказали о результатах и их интерпретации. Вопросы задавал в основном Эндрю Хаксли, и наше представление о двухшаговом механизме силогенерации молекулы миозина он счёл вполне убедительным.

Следующие конференции HHMI состоялись в Ванкувере, Канада, и в мексиканской Мериде: мы ездили к пирамидам на Юкатане и в Канкун, потом в Мехико, а оттуда к пирамидам Теотиуакана.

В 2003 году наш филиал Института экологии и генетики микроорганизмов был преобразован в самостоятельный Институт иммунологии и физиологии УрО РАН во главе с академиком В. А. Черешневым. Нашу лабораторию объединили с лабораторией биомеханики, и она стала называться лабораторией биологической подвижности. Галина Копылова занималась в ней экспериментами на in vitro подвижной системе, к ней присоединилась Лариса Никитина. С помощью Бориса Бершицкого и Дениса Овсянникова мы изготовили две новые установки для волоконных экспериментов: одну для использования на синхротроне, вторую — в лаборатории. Сделали новые моторы для быстрых деформаций волокна, дистанционно управляемый блок ячеек с растворами, который позволял держать мышечное волокно в рентгеновских экспериментах в вертикальном положении, что улучшало пространственное разрешение в меридиональном направлении рентгенограммы.

В 2005 году я защитил докторскую диссертацию на кафедре биофизики биологического факультета МГУ на тему «Исследование механизма генерации силы в мышце».

В 2006 году в лабораторию пришёл Салават Набиев — выпускник кафедры экспериментальной физики УПИ, сначала в качестве магистранта, а потом сотрудника. Вместе с ним, Денисом и Борисом мы занялись строительством установки двухлучевой оптической ловушки. Был получен грант РФФИ на приобретение флуоресцентного микроскопа, из средств гранта HHMI мы купили оптические компоненты, лазеры, противовибрационные столы и прочее. К 2009 году единственная в стране установка для исследования механизма мышечного сокращения на уровне взаимодействия одиночных молекул белков была готова. Это, конечно же, расширило экспериментальные возможности лаборатории.

В 2008 году у нас появился ещё один молодой сотрудник — Даниил Щепкин, окончивший биологический факультет УрГУ, с его приходом тематика лаборатории расширилась: к изучению молекулярных механизмов сокращения мышц добавились молекулярные механизмы его регуляции. Эти исследования идут в тесной кооперации с лабораторией структурной биохимии белка в московском Институте биохимии имени А. Н. Баха и с Институтом механики МГУ.

Продолжение, надеюсь, последует...

[1] Подробнее об Эндрю Хаксли можно прочитать здесь: Нобелевские лауреаты: Эндрю Хаксли // Indicator. Биология. 15.08.2019 — https://indicator.ru/biology/endryu-khaksli.htm; наши с Андреем Цатуряном воспоминания: Рыцарь науки, сэр Эндрю Хаксли (1917–2012) // Троицкий вариант. 2012. № 12 — https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/431664/Rytsar_nauki_ser_Endryu_Khaksli_19172012.

[2] История открытия структуры ДНК описана в книге Дж. Уотсона «Двойная спираль».

[3] https://www.oapen.org/funders/3900620-nwo-the-dutch-research-council

[4] https://ru.wikipedia.org/wiki/INTAS

[5] https://www.hhmi.org/

[6] Bershitsky S. Y., Tsaturyan A. K., Bershitskaya O. N., Mashanov G. I., Brown P., Burns R., Ferenczi M. A. Muscle force is generated by myosin heads stereospecifically attached to actin // Nature. 1997. Vol. 388. No. 6638 (Jul 10). P. 186–190. doi: 10.1038/40651.

[7] Huxley A. F. Mechanics and models of the myosin motor // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences. 2000. Vol. 355. No. 1396 (Apr 29). P. 433–440. doi: 10.1098/rstb.2000.0584; Huxley A. F. Cross-bridge action: present views, prospects, and unknowns // Journal of Biomechanics. 2000. Vol. 33. No. 10 (Oct.). P. 1189–1195. doi: 10.1016/s0021-9290(00)00060-9.

[8] Huxley A. F., Simmons R. M. Proposed mechanism of force generation in striated muscle // Nature. 1971. Vol. 233. No. 5321 (Oct 22). P. 533–538. doi: 10.1038/233533a0.

[9] https://www.esrf.fr/

[10] Ferenczi M. A. et al. The ‘roll and lock’ mechanism of force generation in muscle // Structure. 2005. Vol. 13. P. 131–141. doi: 10.1016/j.str.2004.11.007.

Информация о материале

Статьи

04 января 2015

Просмотров: 6914

	Фамилия Имя Отчество	Должность, ученая степень и звание	ORCID, ключевые слова	Телефон рабочий	E-mail
	Юшков Борис Германович	Заведующий лабораторией, доктор медицинских наук, чл.-корр. РАН, ЗДН РФ	физиология и патофизиология системы крови, патофизиология экстремальных состояний, иммунофизиология, регуляция регенерации, тучные клетки, макрофаги, стволовые клетки	8(343) 374-08-39 Доб. 118	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Черешнев Валерий Александрович	Научный руководитель ИИФ УрО РАН, академик РАН, доктор медицинских наук, профессор	иммунология, патофизиология различных заболеваний, СПИД, травма, воспаление, COVID194.	8(343) 374-01-46	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Черешнева Маргарита Владимировна	Главный научный сотрудник, доктор медицинских наук, профессор, ЗДН РФ	иммунология, патофизиология различных заболеваний, СПИД, травма, воспаление, COVID194	8(343) 374-08-39 Доб. 125	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Тюменцева Наталья Валерьевна	Старший научный сотрудник, кандидат биологических наук	регенерация, аутотрансплантация, соединительная ткань, воспаление, ангиогенез, нанотехнологии	8(343) 374-00-70	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Забокрицкий Николай Александрович	Старший научный сотрудник, доктор медицинских наук, доцент	физиология, фармакология, иммунология, биотехнологии, фармация, изделия и материалы медицинского и фармацевтического назначения, экологические системы, микробиология, иммунопатофизиология, иммунология воспаления, иммунофармакология, иммунофизиология, биохимия, фармацевтические технологии, нано-, когнитивные и конвергентные технологии	8(343) 374-00-70	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Котомцев Вячеслав Владимирович	Старший научный сотрудник, доктор биологических наук, профессор	регенерация костной ткани, травмы позвонков, хирургия позвоночника, костное протезирование	8(343) 374-00-70	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Арташян Ольга Сергеевна	Старший научный сотрудник, кандидат биологических наук	тучные клетки (мастоциты), регенерация, онтогенез, старение, стресс, влияние экстремальных факторов	8(343) 374-08-39	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Храмцова Юлия Сергеевна	Старший научный сотрудник, кандидат биологических наук	регенерация, сперматогенез, тучные клетки, фибробласты	8(343) 374-56-94	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Бриллиант Светлана Александровна	Младший научный сотрудник	эритроциты, гетерогенность гемоглобина, фетальный гемоглобин, фракционное центрифугирование эритроцитов, костный мозг, кроветворение, иммобилизация; кровопотеря, резекция печени, воспаление	8(343) 374-00-70	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Кривопалов Сергей Александрович	Младший научный сотрудник	эпилепсия, ЭЭГ, Г-КСФ, факторы роста, половой диморфизм, стволовые клетки, крысы Крушинского-Молодкиной	8(343) 374-00-70	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Лейберова Анна Константиновна	Младший научный сотрудник	культуры клеток, тучные клетки, перитубулярные миоидные клетки	8(343) 374-00-70	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

1. Механизмы регуляции регенерации тканей.
2. Клетки предшественники и микроокружение.
3. Физиология и патофизиология экстремальных состояний, экологическая физиология.
4. Иммунофизиология, иммунопатофизология.
5. Система крови. 

1. Обосновано использование соединительнотканного аутопротеза при регенерации нижней челюсти, который значительно сокращает сроки остеогенеза в зоне травмы даже при повторной операции спустя срок, отведенный на его формирование, по сравнению с естественным восстановлением. Также показана эффективность применения нового керамического материала на основе цирконата лантана в травматологии и ортопедии при переломах трубчатых костей.
2. Цитокины иммунокомпетентных тканей, являясь важными регуляторами функционального состояния органов иммуногенеза, играют важную роль в организации неиммунологических функций организма, в том числе при патологии ЦНС. Для модуляции этих реакций возможно использование полипептидных цитокинов, в частности Г­КСФ, который обладает доказанным действием на ЦНС – стимулирует нейрогенез, увеличивает нейропластичность и противодействует апоптозу.
3. Обнаружение рецепторов к Г-КСФ на клетках различных отделов ЦНС свидетельствует, что этот цитокин может выступать в качестве гормона, регулирующего различные физиологические функции и реакции адаптации организма. Распределение же рецепторов в ЦНС имеет определенные половые различия как у здоровых, так и страдающих эпилепсией животных.
4. Системная реакция со стороны иммунной системы отмечается при повреждении иммунопривилегированных органов. Так, при проникающем ранении глаза наблюдаются системные изменения иммунной системы, приводящие к качественным изменениям свойств лимфоцитов. При повреждении же семенников выражена реакция со стороны тучных клеток, направленность которой зависит от времени, прошедшего после повреждения.
5. Нарушение сперматогенеза при различных травмах семенника сопровождается активацией функциональной активности тучных клеток независимо от характера повреждения. Увеличение их количества в органе происходит только при сохранении гематотестикулярного барьера (ГТБ). Поскольку нормальный сперматогенез осуществляется на фоне достаточно высокой синтетической активности тучных клеток, то эту реакцию повышенного синтеза и дегрануляции можно рассматривать, как компенсаторную.
6. Показано, что 6 изоформ гемоглобина крыс распределяются между эритроцитами неравномерно; каждый эритроцит крысы содержит две изоформы гемоглобина; эритроциты отличаются по видам изоформ гемоглобина. Это, вероятно, способствует оптимизации транспорта кислорода к тканям, в том числе иммунной, при действии на организм экстремальных факторов.
7. Впервые разработан и сконструирован комбинированный пробиотический препарат нового поколения биогепатопротектор - гепатобиол. В исследованиях доказана значимая антагонистическая активность в отношении тест-штаммов патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. В эксперименте установлено, что разработанный биогепатопротектор не обладает гемолитической активностью, в тоже время сравнительно высокой протео- и амилолитической активностями. В доклинических исследованиях на лабораторных животных с токсическим гепатитом после применения гепатобиола доказана повышение выживаемости в среднем на 40 %.

• Проекты по Программам фундаментальных исследований УрО РАН
  1. Исследования механизмов иммунологической регуляции функций в норме и при патологии. Регистрационный номер проекта - 12-П-4-1020. Руководитель – академик Черешнев В. А.
  2. Синтез и стабилизация гибридных наночастиц для систем различного назначения. Регистрационный номер проекта - 12-П-234-2003. Руководитель – профессор, д.м.н. Юшков Б. Г.
• Проекты ориентированные фундаментальных исследований УрО РАН (Постановление Президиума УрО РАН № 6-5 от 20.06. 2013, распоряжение УрО РАН № 204 от 21.06.2013)
  1. Разработка нового метода диагностики аутоиммунных заболеваний на основе ЯМР-релаксометрии (руководитель проекта Ермаков А.Е., Институт физики металлов УрО РАН). Регистрационный номер проекта - 13-24-010-УМА. Руководитель – профессор, д.м.н. Юшков Б. Г.
• Интеграционные, междисциплинарные, совместные и инициативные проекты (Постановление Президиума УрО РАН № 10-2 от 12.12. 2013)
  1. Механизмы функционального истощения вирусоспецифических CD8+ и CD4+ Т-лимфоцитов при развитии ВИЧ-инфекции. Регистрационный номер проекта - 12-С-4-1033 (совместный с СО РАН). Руководитель – академик Черешнев В. А.
• Гранты РФФИ
  1. Исследование радиационно-химических процессов при радиационной обработке продуктов питания и фармацевтических препаратов (совместно с УрФУ, кафедра иммунохимии. Регистрационный номер проекта-13-03-01100. Руководитель - к.х.н. Мочульская Н.Н. Исполнители: академик Черешнев В. А., к.м.н. Емельянов В.В., к.х.н. Максимова Н.Е., д.ф.-м.н. Кружалов А.В., Баранова А.А., Саватеева Е.А.
  2. Организация и проведение Российского научного Форума на Урале с международным участием «Актуальные вопросы фундаментальной медицины». Регистрационный номер проекта - Ор(г)-14-04-20022/14. Руководитель – академик Черешнев В. А.; профессор, д.м.н. Тузанкина И. А. В рамках этого Форума проведены: XI Уральский съезд иммунологов, V Уральский съезд физиологов (включая актуальные проблемы медицинской химии), Международная конференция по первичным иммунодефицитам.
• Грант Президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ РФ
  1. Терапевтически перспективные соединения бактериального происхождения. Регистрационный номер проекта - НШ-4607.2014.4. Руководитель – академик Черешнев В. А.
• Международные исследовательские гранты
  1. Influence of HCV co-infection on immune restoration in HIV infected patients during HAART. CRDF Project RUB1-31089-PE-12 Международный, организованный национальным институтом здоровья США. Академик Черешнев В. А. является исполнителем.
• Гранты Российского научного фонда
  1. Обоснование геоэкосоциоэкономического подхода к освоению стратегического природно-ресурсного потенциала северных малоизученных территорий в рамках инвестиционного проекта «Арктика - Центральная Азия»» в рамках грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» по УрО РАН. Регистрационный номер проекта - 14-18-00456. Академик Черешнев В. А. является исполнителем.

Информация о материале

Статьи

04 января 2015

Просмотров: 3501

	Фамилия Имя Отчество	Должность, ученая степень и звание	ORCID, ключевые слова	Телефон рабочий	E-mail
	Гусев Евгений Юрьевич	Заведующий лабораторией, доктор медицинских наук, профессор	системное воспаление	8(343) 3623167	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Тузанкина Ирина Александровна	Главный научный сотрудник, доктор медицинских наук, профессор, руководитель научной темы	Регуляция иммунитета, CD-типирование, цитокины	8(343)	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Зурочка Александр Владимирович	Ведущий научный сотрудник, доктор медицинских наук, профессор, руководитель научной темы	Регуляция иммунитета, CD-типирование, цитокины	8(343) 3623153	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Зурочка Владимир Александрович	Старший научный сотрудник, доктор медицинских наук	Регуляция иммунитета, CD-типирование, цитокины	8(343) 3623153	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Добрынина Мария Александровна	Научный сотрудник, кандидат медицинских наук,	Регуляция иммунитета, CD-типирование, цитокины	8(343) 3623153	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Бердюгина Ольга Викторовна	Ведущий научный сотрудник, доктор биологических наук, профессор		8(343) 3623153	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Зотова Наталья Владимировна	Старший научный сотрудник, кандидат биологических наук	Системное воспаление	8(343) 3623153	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Соломатина Лилия Владимировна	Старший научный сотрудник, кандидат медицинских наук	Системное воспаление	8(343) 3623153	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Журавлёва Юлия Александровна	Старший научный сотрудник, кандидат биологических наук	Системное воспаление	8(343) 3623153	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Зубова Татьяна Эдуардовна	Инженер-лаборант	Системное воспаление	8(343) 3623153	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Болков Михаил Артемович	Старший научный сотрудник, кандидат медицинских наук		8(343) 374-00-70	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Дерябина Светлана Степановна	Старший научный сотрудник, кандидат биологических наук		8(343) 374-00-70	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Криволапова Ирина Михайловна	Научный сотрудник, кандидат биологических наук		8(343) 374-00-70	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Черемохин Дмитрий Андреевич	аспирант		8(343) 374-00-70	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Санникова Оксана Юрьевна	научный сотрудник, кандидат медицинских наук		8(343) 374-00-70	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

1. Характеристика иммунологических и патофизиологических механизмов системного воспаления как типового патологического процесса (Руководитель: д.м.н., проф. Гусeв Е.Ю.)
2. Исследование врожденных ошибок иммунитета человека (Руководитель: д.м.н., проф., ЗДН РФ Тузанкина И.А.)
3. Иммунопатология воспалительных заболеваний и их фармакологическая коррекция (Руководитель: д.м.н., проф. Зурочка В.А.) 

1. В настоящее время стало очевидно, что в основе патогенеза многих острых критических состояний и хронических деструктивных процессов лежат механизмы системного провоспалительного тканевого стресса, который можно характеризовать как системное воспаление. Расшифровка механизмов развития системного воспаления, а также разработка методов верификации его стадий и фаз позволяет решить ряд практических задач в медицине критических состояний. Результаты этих исследований, а именно шкал оценки системного воспаления, вошли в исследовательский проект «Фундаментальные механизмы иммунорегуляции, инновационные технологии в диагностике и комплексном лечении иммуноасссоциированных заболеваний», удостоенный премии Правительства РФ 2019 г. в области науки и техники.
2. Получены новые данные о бактерицидном влиянии пептида ГМ-КСФ на антибиотикорезистентные штаммы (клинические изоляты) грамположительных и грамотрицательных бактерий и их биопленкообразование (обладает антимикробным действием). Полученные первые данные о противовирусной активности препарата in vitro и in vivo. Выявлено прямое вируснейтрализующее действие пептида на аденовирус и парагрип (ДНК- и РНК-содержащие вирусы) в культуре клеток (выраженное снижением цитопатического действия вирусов на культуру клеток, зараженную вирусами. Доказана высокая эффективность препарата Ацеграм у больных с хроническими формами герпетической инфекции (элиминация вируса у 97% пациентов и восстановлении нормальной активности иммунной системы). Получены новые данные о механизмах регуляторного действия пептида на различные фракции лимфоцитов, моноцитов, нейтрофилов in vitro и in vivo. Имеется большой опыт работы по исследованию как иммунопатогенетических механизмов при различных заболеваниях, так и их коррекции (изучение механизмов нарушения иммунного надзора при постравматическом синдроме у лиц-участников боевых действий, с ранними формами хронической ишемии мозга, заболеваниями носоглотки (полипозный риносинусит, фарингитами, синуситами), бронхитами вирусной этиологии, онкопатологии и другими. 

Информация о материале

Статьи

04 января 2015

Просмотров: 3053

	Фамилия Имя Отчество	Должность, ученая степень и звание	ORCID, ключевые слова	Телефон рабочий	E-mail
	Данилова Ирина Георгиевна	Заведующий лабораторией, г.н.с., д.б.н., доцент	диабет, наночастицы, токсикология, макрофаги	8(343) 3740070	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Гетте Ирина Фёдоровна	ст.н.с., к.б.н.	сахарный диабет, регенерация, биохимические методы анализа, антиоксидантная система, свободнорадикальное окисление, полиоксометаллаты	8(343)3740070	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Мухлынина Елена Артуровна	ст.н.с., к.б.н.	фибробласты, макрофаги, тучные клетки, коллаген, соединительная ткань, адаптация	8(343)3740070	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Соколова Ксения Викторовна	н.с.	экспериментальный сахарный диабет, внеостровковые инсулиноциты, макрофаги	8(343)3740070	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Булавинцева Татьяна Сергеевна	м.н.с.	сахарный диабет, панкреатический островок, инсулин-синтезирующие клетки, регенерация, гипергликемия	8(343)3740070	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Поздина Варвара Александровна	м.н.с.	клеточные культуры, макрофаги, цитотоксичность, флюоресцентная микроскопия	8(343)3740070	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Среднева Любовь Александровна	м.н.с.	экспериментальный сахарный диабет, возрастные изменения поджелудочной железы, нарушения углеводного обмена	8(343)3740070	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Белоусова Анна Викторовна	м.н.с.		8(343)3740070	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
	Шмакова Светлана Евгеньевна	м.н.с.		8(343)3740070	Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

• Лаборатория морфологии и биохимии была организована во время создания Института иммунологии и физиологии УрО РАН в 2003 г.

1. В экспериментах in vitro на клеточных культурах макрофагов различной локализации, полученных от интактных животных и животных с моделью сахарного диабета первого типа (СД1), было показано противовоспалительное действие аминофталгидразида натрия (АФГ). В частности, было установлено, что при культивировании макрофагов различной локализации с препаратом увеличиваются морфометрические параметры и синтетическая активность клеток в первые 24 ч культивирования; через 72 ч действие АФГ приводит к понижению секреции провоспалительных и росту секреции противовоспалительных цитокинов во всех исследуемых популяциях клеток. Также в культуре макрофагов костного мозга АФГ дозозависимо влияет на экспрессию маркеров фенотипа М1 и М2 (Поздина, 2020; Поздина, 2021).
2. Установлено, что при развитии экспериментального сахарного диабета второго типа (СД2) одиночные или собранные в группы инсулин-позитивные клетки обнаруживаются в составе ацинусов и в эпителии протоков поджелудочной железы крыс в тех же соотношениях, что и у интактных животных (примерно 3:1). Неоднородность реагирования субпопуляций внеостровковых инсулин-позитивных клеток на развитие экспериментального СД2 проявляется через изменение размеров и функциональной активности клеток. Показано, что внутримышечное введение противовоспалительного и иммуномодулирующего препарата аминофталгидразида натрия (АФГ) крысам с экспериментальным диабетом повышает количество как β-клеток островков Лангерганса, так и внеостровковых инсулин-позитивных клеток поджелудочной железы.
3. Показано, что развитие экспериментального сахарного диабета первого (СД1) и второго (СД2) типов по-разному влияет на количество присутствующих в печени и экзокринной части поджелудочной железы крыс инсулин-позитивных и Pdx1-позитивных клеток: в поджелудочной железе их количество снижается, а в печени - увеличивается, при этом наибольшее количество инсулин-позитивных клеток в печени отмечено при СД2. Продемонстрировано наличие корреляции между количеством инсулин-позитивных клеток в печени и концентрацией HbA1с в крови при СД1 и СД2 (Байкенова и др., Бюллетень сибирской медицины, 2020).
4. В экспериментах на крысах продемонстрированы антидиабетические свойства препаратов из серии 1,3,4-тиадиазинов, изофлавонов, аминофталгидразида натрия, проявляющиеся в стимуляции регенерации β-клеток, снижении уровня гипергликемии, относительного содержания гликированного гемоглобина в крови, повышении толерантности к глюкозе и нормализации инсулинорезистентности, улучшении биохимических показателей работы почек и печени (снижения содержания в крови AST, ALT, мочевины, общего белка).

• Екатеринбургский центр МНТК «Микрохирургия глаза» (Россия, Екатеринбург)
• Институт физики металлов имени М.Н.Михеева УрО РАН (Россия, Екатеринбург)
• Медико-стоматологический университет (Россия, Москва)
• Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Россия, Москва)
• Уральский государственный медицинский университет (Россия, Екатеринбург)
• Уральский государственный экономический университет (Россия, Екатеринбург)
• Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина (Россия, Екатеринбург)
• Южно-Уральский государственный университет (Россия, Челябинск)
• Institute of Immunopathology and Preventive Medicine (Ljubljana, Slovenia)

1. 21-15-00169, РНФ «Ремоделирование структуры и функции правого предсердия и желудочка при легочно-сердечной недостаточности» 2021–2023 гг. (Мухлынина Е.А.);
2. 20-315-70006, РФФИ «Исследование влияния локальной продукции эстрадиола жировой тканью сердца на электромеханическое сопряжение в миокарде желудочков и предсердий» 2020–2021 гг. (Мухлынина Е.А.);
3. 18-74-10059, РНФ «Исследование молекулярно-клеточных механизмов нарушения механической активности миокарда предсердий и желудочков при сердечной недостаточности» 2018–2021 гг. (Гетте И.Ф., Соколова К.В.)
4. 16-15-00039, РНФ «Поиск средств фармакологической коррекции регенераторных процессов при экспериментальном моделировании сахарного диабета» 2016–2018 и 2019–2020 гг. (рук. Данилова И.Г.)
5. 13-03-00137, РФФИ «Синтез, перегруппировки, биологическая активность, изучение взаимосвязи структура-активность производных 1,2,3-тиадиазола и -триазола как сельскохозяйственных препаратов нового поколения»; 2013–2015 гг. (Поздина В.А.)
6. Грант Carl Zeiss для молодых ученых № 64/2013 на тему: «Influence of immunomodulation on the regeneration of islet beta cells in type 1 diabetes»; 2013–2014 гг. (рук. Булавинцева Т.С.)
7. Грант Президиума УрО РАН для молодых ученых № 11-4-НП-145 на тему: «Анализ распределения инсулин-продуцирующих клеток поджелудочной железы на фоне аллоксанового диабета и при иммунокоррекции»; 2011–2012 гг. (рук. Булавинцева Т.С.)

• Российская конференция с международным участием “Экспериментальная и компьютерная биомедицина” памяти члена-корреспондента РАН Владимира Семёновича Мархасина (Россия, Екатеринбург, 2021);
• Вторая всероссийская научная конференция «Токсикология и радиобиология XXI века» (Россия, Санкт-Петербург, 2020);
• Международная конференция «Актуальные вопросы органической химии и биотехнологии» (Россия, Екатеринбург, 2020);
• Научно-практическая конференция с международным участием «Применение высоких инновационных технологий в профилактической медицине» (Республика Узбекистан, Андижан, 2020);
• Научно-практическая конференция с международным участием «Путь в науку», (Россия, Москва, 2020);
• International Conference “Longevity Interventions 2020” (ICLI 2020) (virtual, 2020);
• 2020 Ural Symposium on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT) (Россия, Екатеринбург, 2020);
• 32nd Congress of the ESP and XXXIII International Congress of the IAP (virtual, 2020);
• III Научно-практическая интернет-конференция с международным участием «МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И БОЛЕЗНЕЙ, ИХ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРЕКЦИЯ» (Украина, Харьков, 2020);
• IV Международная научно-практическая конференция «Современные синтетические методологии для создания лекарственных препаратов и функциональных материалов» (Россия, Екатеринбург, 2020);
• Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Медицинская биохимия - от фундаментальных исследований к клинической практике. Традиции и перспективы» (Россия, Тюмень, 2019);
• 15th World Congress on Endocrinology and Diabetes (Чешская Республика, Прага, 2019);
• 2019 Ural Symposium on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT) (Россия, Екатеринбург, 2019);
• 4-Я РОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО МЕДИЦИНСКОЙ ХИМИИ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ MedChem (Россия, Екатеринбург, 2019);
• XI Всероссийский конгресс молодых ученых-биологов с международным участием «Симбиоз-Россия 2019» (Россия, Пермь, 2019 г.);
• 14th World Congress on Endocrinology and Diabetes (Франция, Париж, 2018);
• 16th Annual Congress of International Drug Discovery Science & Technology (Китай, Цзинань, 2018);
• 30th European Congress of Pathology (Испания, Бильбао, 2018);
• ХIII Всероссийская конференция с международным участием «Иммунологические чтения в г. Челябинске» (Россия, Челябинск, 2018);
• Актуальные вопросы медицинской биохимии и лабораторной диагностики» (Россия, Ижевск, 2017);
• Международный конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Россия, Москва, 2017);
• Первая Всероссийская научная конференция «Токсикология и радиобиология XXI века» (Россия, Санкт-Петербург, 2017 г.);
• 3rd Annual International Symposium on Diabetes (в рамках 5th Annual International Conference on Health & Medical Sciences) (Греция, Афины, 2017);
• V съезд Российского общества патологоанатомов (Россия, Челябинск, 2017 г.).
• Х Всероссийский конгресс студентов и аспирантов-биологов с международным участием «Симбиоз Россия 2017» (Россия, Казань, 2017);
• XIV конференция иммунологов Урала (Роосиия, Челябинск, 2017);
• XVI Всероссийский научный форум с международным участием имени академика В.И. Иоффе «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге» (Россия, Санкт-Петербург, 2017);
• XXIII съезд Физиологического общества имени И.П. Павлова (Россия, Воронеж, 2017).

1. Емельянов В.В., Сидорова Л.П., Саватеева Е.А., Булавинцева Т.С., Гетте И.Ф., Максимова Н.Е., Мочульская Н.Н., Черешнев В.А., Чупахин О.Н. Применение соединений класса 1,3,4-тиадиазина в качестве средства коррекции экспериментального аллоксанового сахарного диабета. Патент на изобретение № 2597764; 20.09.2016. Бюл. № 26. Патентообладатель: ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого президента России Б.Н. Ельцина».
2. Емельянов В.В., Сидорова Л.П., Саватеева Е.А., Булавинцева Т.С., Гетте И.Ф., Максимова Н.Е., Мочульская Н.Н., Черешнев В.А., Чупахин О.Н. Применение фармацевтической композиции 2-морфолино-5-фенил-6Н-1,3,4-тиадиазина с аскорбиновой кислотой в качестве средства коррекции аллоксанового сахарного диабета. Патент на изобретение № 2626677. 2017. Патентообладатель: ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого президента России Б.Н. Ельцина».
3. Остроушко А.А., Тонкушина М.О., Гагарин И.Д., Гржегоржевский К.В., Данилова И.Г., Гетте И.Ф. Способ коррекции постгеморрагической анемии. Заявка № 2017124300/14(042106). Получен положительный результат формальной экспертизы заявки на изобретение 7.07.2017. Патент № 2671077. Дата регистрации 29.10.2018. Патентообладатель: ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина».