Статьи - Институт Иммунологии и Физиологии

Информация о материале: Статьи; 12 марта 2015; Просмотров: 9080

В 2023 г. Институт иммунологии и физиологии УрО РАН отметил 20-летний юбилей.

Его директором-организатором является академик РАН В. А. Черешнев. Первый шаг в формировании коллектива института был сделан в 2000 г., когда согласно постановлению Президиума УрО РАН № 1-9 от 20 января 2000 г. с целью дальнейшего развития фундаментальных научных исследований в области физиологии на Урале на базе Екатеринбургского отдела молекулярной и клеточной биомеханики Института физиологии Коми НЦ УрО РАН (заведующий отделом, профессор В. С. Мархасин) был создан Екатеринбургский филиал Института экологии и генетики микроорганизмов (ИЭГМ) УрО РАН (директор д. м. н., профессор, академик РАН В. А. Черешнев).

Далее, уже на базе Екатеринбургского филиала ИЭГМ был создан Институт иммунологии и физиологии УрО РАН (ИИФ УрО РАН) (постановление Президиума РАН № 39 от 28 января 2003 г.). Были утверждены основные направления научных исследований: иммунные механизмы регуляции физиологических функций, молекулярные механизмы мышечного сокращения и биомеханика неоднородного миокарда. До конца 2017 г. академик В. А. Черешнев был директором ИИФ УрО РАН, а с 2018 г. по настоящее время он является научным руководителем и главным научным сотрудником института. Заместителями директора по научной работе были короткое время д. м. н., профессор Артур Васильевич Осипенко, с 2003 по 2017 г. — д. м. н., профессор, член-корреспондент РАН Б. Г. Юшков. Долгие годы учёным секретарём была к. ф.-м. н. Римма Михайловна Кобелева (2000-2018).

С 2018 г. директором ИИФ УрО РАН является д. ф.-м. н., профессор Ольга Эдуардовна Соловьёва, заместителем директора по научной работе в 2018-2023 гг. была д. б. н., доцент Ирина Георгиевна Данилова, с 2023 г. заместителем директора стала к. б. н. Наталья Владимировна Зотова. Учёным секретарем с 2018 года является к. б. н., доцент Юлия Сергеевна Храмцова (с 2018 г.).

Безусловно, ключевая роль в становлении и развитии института принадлежит лично В. А. Черешневу, не только потому, что без него практически было бы невозможно «пробить» и согласовать на всех уровнях создание нового института в тяжёлые пост-90-е годы. В. А. Черешнев в конце 90-х — начале 2000-х гг. был председателем Уральского отделения РАН и вице-президентом РАН, что облегчало возможность обсуждать этот вопрос на самом верхнем уровне руководства Академии. Но главным мотивирующим стимулом для создания института, который поддержало руководство Академии и Правительство Российской Федерации, было фактическое отсутствие на промышленно-ориентированном Урале академического института, занимающегося биомедицинскими исследованиями, и В. А. Черешневу удалось убедить власти, что этот пробел необходимо было ликвидировать.

Большую роль в становлении и реализации научной работы лабораторий института играл и играет по настоящее время академик В. А. Черешнев. При этом он проявляет себя не только как выдающийся учёный, но и как организатор науки, находясь в должности директора филиала, директора института или научного руководителя. Непосредственно под кураторством В. А. Черешнева лаборатории были оснащены современным научным оборудованием и штатом научных работников, необходимых для реализации научных планов лабораторий.

Выдающиеся созидательные, организаторские способности В. А. Черешнева особенно ярко проявились на этапе формирования института, когда, кроме Екатеринбургского отдела молекулярной и клеточной биомеханики Института физиологии Коми НЦ УрО РАН, занимающегося исследованиями физиологии мышц и сердца, не было другого коллектива сотрудников, и все новые направления надо было начинать с нуля, привлекать специалистов из различных областей иммунологии и физиологии, мотивировать их поменять места работы, организовать и оборудовать новые лаборатории. Иммунологическое направление исследований В. А. Черешнева одним из первых поддержал профессор Е. Ю. Гусев, переехавший в Екатеринбург из Перми и вместе с В. А. Черешневым разрабатывающий теорию патогенеза системного воспаления. Затем со своими перспективными научными идеями и коллективом учеников присоединился профессор Б. Г. Юшков, перешедший в институт из Уральского государственного университета. Они вместе с В. А. Черешневым сформулировали и развивают новое направление иммунофизиологии, синтезирующее иммунологические механизмы регуляции физиологических функций в единую систему. Вслед за Б. Г. Юшковым в институт перешли из Уральского медицинского университета доценты И. Г. Данилова и С. Ю. Медведева, развивающие биохимические и морфологические исследования в институте. Конструктивной и продуктивной оказалась идея В. А. Черешнева о неразрывном синтезе фундаментальной иммунологии с практической медициной. В институт перешла д. м. н., профессор М. В. Черешнева со своим клинико-физиологическим направлением офтальмоиммунологии; сформировалась клиническая группа профессора И. А. Тузанкиной со своей лабораторно-клинической базой в Областной детской клинической больнице и направлением иммунологии в онтогенезе; начала работать научная группа д. м. н., профессора Я. Б. Бейкина, руководителя одного из ведущих клинико-диагностических центров Екатеринбурга; образовалась группа д. м. н., профессора П. А. Сарапульцева; в состав института вошла научная группа д. м. н., профессора С. Н. Тепловой из Челябинского медицинского университета, последователи которой под руководством д. м. н., профессора А. В. Зурочки продолжают трудиться в институте. В различные периоды развития института в нем работали д. м. н., профессор С. В. Сибиряк из Уфы, ведущий специалист в области иммунофармакологии, д. м. н., профессор Н. Н. Чучкова из Ижевска, специалист в области биомедицины, привнесшие в институт новые направления исследований в области иммунологии.

Трудно переоценить роль В. А. Черешнева в обустройстве инструментальной базы института, без которой невозможно было бы его существование и развитие. Например, единственный на Урале конфокальный микроскоп появился именно в ИИФ УрО РАН. Он не только непрерывно востребован сотрудниками всех экспериментальных лабораторий института, но и неизменно привлекает многочисленные хоздоговорные работы. В институте в 2014 г. создан Центр коллективного пользования, который год за годом наращивает долю привлеченных исследований в различных областях биомедицины. Благодаря усилиям В. А. Черешнева сейчас институт обладает инфраструктурой, позволяющей выполнять исследования мирового уровня.

В. А. Черешнев уделяет много внимания популяризации результатов, полученных в институте. Он не только лично представляет достижения института в многочисленных докладах на авторитетных российских и международных форумах, куда его приглашают исключительно с пленарными докладами, но он также инициировал и является председателем оргкомитета ряда научных мероприятий на Урале, ставших визитной карточкой института — Съезд иммунологов Урала, Всероссийская конференция иммунологов в Челябинске («Иммунологические чтения в Челябинске», «Школа по проточной цитометрии»), конгресс «Врач-Пациент-Общество» и многие другие. Знаковыми событиями для института и г. Екатеринбурга стало проведение под его руководством оргкомитетов 1 Объединённого форума иммунологов (31 мая - 4 июня 2004 г.), на котором В. А. Черешнев был избран Президентом РНОИ, и XIX съезда физиологического общества им. И. П. Павлова (19-24 сентября 2004 г.)

В 2003 г. по инициативе В. А. Черешнева был создан журнал «Вестник Уральской медицинской академической науки», одним из учредителей которого стал ИИФ УрО РАН. Бессменный главный редактор журнала — В. А. Черешнев, заместитель главного редактора — Б. Г. Юшков, в редколлегию входят ведущие специалисты института.

В структуру создаваемого Екатеринбургского филиала ИЭГМ УрО РАН входило 2 научных отдела, включающих по 3 лаборатории:

Отдел иммунологии, руководитель - д. м. н. Е. Ю. Гусев

Лаборатория иммунологии регенерации (заведующий, д. м. н., профессор А. В. Осипенко (2000-2001), в скором времени переименованная в лабораторию иммунофизиологии (заведующий, д. м. н., профессор Б. Г. Юшков, с 2001 г.).
Лаборатория иммунологического скрининга (заведующий, д. м. н., профессор Я.Б. Бейкин).
Лаборатория иммунологии воспаления (заведующий, д. м. н. Е. Ю. Гусев).

Отдел молекулярной и клеточной биомеханики, руководитель - д. б. н., профессор В. С. Мархасин

Лаборатория биофизики и математического моделирования (заведующий, к. ф.-м. н. О. Э. Соловьёва).
Лаборатория биомеханики (заведующий, к. б. н. Ю. Л. Проценко).
Лаборатория молекулярных механизмов мышечного сокращения (заведующий, к. б. н. С. Ю. Бершицкий).

В 2001 г. на базе Екатеринбургского филиала ИЭГМ УрО РАН в г. Челябинске была организована лаборатория нейроиммунологии (заведующий, д. м. н., профессор, заслуженный деятель науки РФ Светлана Николаевна Теплова), которая была ликвидирована в 2010 г. в связи с уходом из жизни С. Н. Тепловой. Научное направление лаборатории: «Молекулярно-клеточные иммунные механизмы формирования аллостаза при воздействии различных стрессовых факторов», изучались нейроиммуноэндокринные аспекты этиопатогенеза ранних форм хронических цереброваскулярных заболеваний, постстрессовых расстройств у ветеранов войн, показатели секреторного иммунитета при стрессе у жителей Южного Урала, обоснована система лечебно-реабилитационных мероприятий участников современных боевых конфликтов. Сотрудниками лаборатории были Е. В. Давыдова, Т. В. Подгорбунских, Э. Х. Рахматулина, Н. Г. Кочеткова, трое из них защитили кандидатские диссертации.

В ИИФ УрО РАН были созданы: в 2003 году лаборатория иммунологии онтогенеза (заведующий, д. м. н., проф. И. А. Тузанкина), в 2004 г. лаборатория биохимии (заведующий, к. б. н., доцент И. Г. Данилова, в 2006 г. лаборатория иммунофизиологии обменных процессов (заведующий, д. м. н., проф. П. А. Сарапульцев) и лаборатория морфологии (заведующий, к. м. н., доц. С. Ю. Медведева).

В 2007 г. при ИИФ УрО РАН начал работать виварий, которым и сейчас успешно заведует Валентина Владимировна Герасимова.

В 2010 г. группа сотрудников Южно-Уральского государственного университета, под руководством д. м. н., проф. А. В. Зурочки влились в лабораторию иммунологии воспаления ИИФ УрО РАН.

При создании института в 2002-2003 гг. остро стоял вопрос о привлечении молодых кадров. В связи с этим, В. А. Черешнев выделил в числе подразделений института место и отделу аспирантуры. В это время программы аспирантуры относились к программам «послевузовского образования» и реализовывались по конкретным специальностям научных работников. Обучение лиц проводится в соответствии с федеральными государственными требованиями на основании лицензии на образовательную деятельность с 2003 г. Инициатором лицензирования образовательной деятельности для подготовки аспирантов выступил В. А. Черешнев, в реализации этого процесса ему активно помогала учёный секретарь института, к. ф.-м. н. Римма Михайловна Кобелева.

В 2005 г. по инициативе академика В. А. Черешнева на базе института был создан диссертационный совет по защите диссертаций на соискание учёных степеней доктора и кандидата наук, который продолжает работу по настоящее время.

Благодаря высокой квалификации сотрудников и востребованности результатов научных исследований ведётся сотрудничество с ведущими российскими и зарубежными исследовательскими центрами. С момента создания научного учреждения фундаментальные, поисковые и прикладные научные исследования по двум направлениям.

По первому направлению «Иммунные механизмы регуляции физиологических функций», благодаря инициативе В. А. Черешнева, а также при его непосредственном участииМГУ им. М. В. Ломоносова, НИИ вакцин и сывороток им. И. И. Мечникова РАН, Федеральный медицинский биофизический центр им. А. И. Бурназяна ФМБА (г. Москва), НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Л. Пастера, ФГУП «Гос.НИИ ОЧБ» ФМБА России, Институт экспериментальной медицины, Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова, Центр Передовых Радиационных Медицинских и Биологических Технологий и Научно-практический центр медико-биологических проблем "Гормезис" (г. Санкт-Петербург), Институт медицинских клеточных технологий, ФБУН ФНИИВИ Виром Роспотребнадзора, Уральский НИИ охраны материнства и младенчества, Клинико-диагностический центр «Охрана здоровья матери и ребенка», ФНИИ вирусных инфекций «Виром» Роспотребсоюза, Институт травматологии и ортопедии им. В. Д. Чаклина, Областная детская клиническая больница (г. Екатеринбург), Свердловская областная клиническая больница № 1, ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения (г. Пермь), Федеральные исследовательские центры (ФИЦ) УрО РАН (Пермский, Оренбургский), ФИЦ комплексного изучения Арктики им. академика Н. П. Лаверова УрО РАН, институты УрО РАН (Институт физики металлов, Институт органического синтеза им. акад. И. Я. Постовского, Институт математики и механики, Институт экономики), университеты (Уральский федеральный университет им. первого президента РФ Б. Н. Ельцина, Уральский гос. медицинский университет, Уральский гос. экономический университет, Уральский гос. юридический университет, Пермский гос. медицинский университет, Пермский гос. национально-исследовательский университет, Челябинский гос. университет, Южно-Уральский гос. медицинский университет, Южно-Уральский гос. университет, Санкт-Петербургский гос. университет), Кыргызско-Российский Славянский университет им. первого Президента РФ Б. Н. Ельцина (г. Бишкек, Кыргызстан), Институт иммунологии и геномики человека АН Республики Узбекистан (г. Ташкент, Узбекистан), Alternative Innovative Technologies (Boston, USA), Хуачжунский университет науки и технологий (Китай).

По второму направлению «Молекулярные механизмы мышечного сокращения и биомеханика неоднородного миокарда» сотрудники института проводят совместные исследования со следующими российскими и зарубежными учреждениями: Институт физиологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (г. Сыктывкар), Национальный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова (г. Санкт-Петербург), Институт биохимии имени А. Н. Баха РАН, ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН, Институт механики МГУ им М. В. Ломоносова (г. Москва), Институт математики м механики УрО РАН, Уральский НИИ охраны материнства и младенчества (г. Екатеринбург), университеты (УрФУ им. первого президента РФ Б. Н. Ельцина, УГМУ), Свердловская областная клиническая больница № 1, Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промышленных предприятий Роспотребнадзора (г. Екатеринбург), Тюменский кардиологический научный центр, филиал Томского НИМЦ (г. Тюмень), Университет Гента (Бельгия), Институт сердечно-сосудистой медицины (Германия), IBM Research (США), Университеты Окаяма и Асахикава (Япония), имперский колледж Лондона (Великобритания).

Инициативные научно-исследовательские проекты сотрудников института многократно поддерживались российскими Программами фундаментальных исследований Президиума РАН, УрО РАН, Программой развития Уральского федерального университета, грантами РНФ, РФФИ, Министерства образования и молодежной политики Свердловской области, а также грантами международных фондов, в частности, РФФИ-Китай, HHMI.

Результаты своих работ сотрудники института регулярно представляют на съездах и конгрессах различного уровня как в России, так и за рубежом: в Европе, США, Японии, Китае, Бразилии, Австрии, Швейцарии, Венгрии, Португалии, Белоруссии, Узбекистане, Кыргызстане, Казахстане, Таджикистане и др.

Молодыми учёными, воспитанниками института, ведётся работа по популяризации науки среди школьников и населения города: проводятся экскурсии и лектории по экспериментальной работе и физиологии, на сайте института ведётся научный блог, поддерживается сотрудничество с СУНЦ УрФУ и учреждениями высшего образования региона.

Сотрудники лаборатории трансляционной медицины и биоинформатики (О. П. Герцен, Т. А. Мячина, К. А. Бутова А. М. Кочурова, Р. А. Симонова) активно участвуют в общественной жизни УрО РАН, родного города, занимаются популяризацией науки. В 2022 г. реализован проект коротких видеороликов для школьников «Поговорим о науке» в рамках гранта Министерства образования и молодежной политики Свердловской области. Более 50 научно-популярных лекций для школьников, студентов и заинтересованных взрослых было прочитано за последние два года, причем, читаются лекции совместно с сурдопереводчиком для глухонемых.

Многие сотрудники института совмещают научную работу в лаборатории с преподавательской деятельностью в высших учебных заведениях г. Екатеринбурга и в аспирантуре при ИИФ УрО РАН.

За свой самоотверженный труд многие научные сотрудники института отмечены высокими правительственными наградами, включая ордена, медали, а также почётными знаками, грамотами, дипломами, благодарственными письмами. Ряд сотрудников стали лауреатами престижных научных премий различного уровня как федерального, так и регионального.

НАУЧНЫЕ ЛАБОРАТОРИИ ИИФ УрО РАН

В настоящее время в ИИФ УрО РАН 7 лабораторий, работающих по двум направлениям: иммунологии и физиологии миокарда.

НАПРАВЛЕНИЕ «ИММУНОЛОГИЯ»

Из отдела иммунологии вышли и существуют в настоящее время 4 лаборатории.

Иммунофизиологии и иммунофармакологии.
Иммунологии воспаления.
Морфологии и биохимии.
Иммунопатофизиологии.

Лаборатория иммунофизиологии и иммунофармакологии

В 2000 г. в Екатеринбургском филиале Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН (ИЭГМ УрО РАН) была создана лаборатория иммунологии регенерации, которая в 2003 г. после преобразования филиала в ИИФ УрО РАН стала подразделением нового института, в 2008 г. была переименована в лабораторию иммунофизиологии и иммунофармакологии. Заведующий лаборатории — Б. Г. Юшков, д. м. н., проф., член-корреспондент РАН (2016).

Первыми сотрудниками лаборатории стали академик РАН В. А. Черешнев, д. м. н., профессора М. В. Черешнева и В. Г. Климин, к. б. н. Е. В. Буторина, М. Н. Сумин.

Были сформулированы ключевые положения нового направления в физиологии — иммунофизиология (монография В. А. Черешнев, Б. Г. Юшков, В. Г. Климин, Е. В. Лебедева «Иммунофизиология». Екатеринбург: УрО РАН, 2002), которая рассматривает иммунную систему в качестве системы, регулирующей физиологические функции организма как в норме, так и при патологии, в качестве одного звена единой нейро-иммуно-эндокринной системы. Экспериментальное доказательство этих положений стало основным научным направлением лаборатории.

Другое направление исследований лаборатории — иммунологическая регуляция кроветворения. Количественные характеристики эритропоэза на фоне блокады либо стимуляции системы фагоцитирующих мононуклеаров значительно изменяются. Описан процесс качественной перестройки эритропоэза при действии на организм экстремальных факторов. Показано, что при гипоксических состояниях различного генеза (гипоксическая гипоксия, кровопотеря, фенилгидразновая анемия), а также у старых животных повышается уровень продукции крупных эритроцитов, содержащих фетальные фракции гемоглобина. Установлено, что блокада макрофагов каррагинаном угнетает количественную реакцию эритрона на фенилгидразиновую анемию, но не влияет на качественную перестройку эритропоэза.

Проведены работы по моделированию адоптивного переноса лимфоцитов от лабораторных крыс с изменённой регенерацией нормальным животным. В качестве воздействий, стимулирующих регенерацию, была использована резекция печени. У нормальных животных после адоптивного переноса как тимоцитов, так и спленоцитов, отмечалась стимуляция регенераторных процессов в печени в одинаковой степени. Введение иммуномодулятора тималина донорам лимфоцитов потенциирует их морфогенетический эффект, за счёт чего происходит усиление восстановительных процессов в резецированном органе. Кроме того, под действием тималина изменяется величина пула лимфоцитов, обладающих морфогенетической функцией (к. б. н. Ю. С. Храмцова).

В механизмах адаптации организма к действию экстремальных факторов и репаративных процессах существенное место занимает взаимодействие между такими элементами иммунной системы как макрофаги, тучные клетки и тромбоциты. Для оценки этого взаимодействия проведены эксперименты по сравнению реакции моноцитарного, мегакариоцитарного ростков кроветворения и тучных клеток (к. б. н. О. С. Арташян) на кровопотерю, гипоксию. Показано, что при большинстве экстремальных воздействий реакция всех трёх ростков носит однонаправленный характер, взаимодействие между тремя системами обеспечивается через гистамин, гепарин и кислые гликозаминогликаны.

В 2006 г. в лабораторию пришёл д. м. н., профессор Сергей Владимирович Сибиряк, автор свыше 240 научных трудов и 7 изобретений, и работал в ней вплоть до своей кончины (2009). Его научная деятельность была посвящена изучению проблем фармакологии, иммунорегуляции и адаптации иммунной системы к воздействию факторов окружающей среды, роли “химического микроокружения” и цитохром Р450-зависимой монооксигеназной системы в регуляции активности клеточного иммунитета, иммунологическим аспектам апоптоза, разработке методов оценки иммунного статуса и др. (монография «Цитокиновая регуляция биотрансформации ксенобиотиков и эндогенных соединений», 2006, авторы С. В. Сибиряк, В. А. Черешнев, А. В. Симбирцев, Д. С. Сибиряк, Т. В. Гаврилова). Появление новых научных направлений привело к необходимости переименования лаборатории в лабораторию иммунофизиологии и иммунофармакологии.

Основные направления исследований лаборатории сконцентрированы на иммунологической регуляции физиологических функций, иммунологических механизмах адаптивных реакций и методах их модуляции, роли иммунной системы в формировании неоднородности эритроцитов в норме и при экстремальных состояниях организма, на механизмах апоптоза, изучении тепловидения как метода физиологических и патофизиологических исследований.

Активно проводятся исследования по регуляции тромбоцитопоэза и функциональному состоянию тромбоцитов в норме и при экстремальных состояниях. Исследуются изоформы гемоглобина в адаптации организма к экстремальным воздействиям (С. А. Бриллиант).

Теоретически обоснован и разработан метод аутопластики органов и тканей (к. б. н. Н. В. Тюменцева и сотрудники кафедры общей хирургии Уральского медицинского университета Д. И. Крохин, В. В. Ходаков).

Проводятся исследования влияния микроокружения (прежде всего макрофагов) на пролиферацию и дифференцировку стволовых клеток, роли слуха в физиологическом контроле процесса речепродукции (С. В. Янович), роли немышечных миозинов в подвижности клеток (Т. А. Ненашева).

Изучается влияние отечественных иммуномодуляторов на иммунную систему при травме органа зрения (д. м. н., проф., заслуженный деятель науки РФ М. В. Черешнева).

Центральное место в исследованиях лаборатории занимает роль иммунной системы в адаптации организма к экстремальным воздействиям и в регенерации. Изучается состояние тучных клеток в различных органах при иммобилизационном стрессе; исследуется система фагоцитирующих макрофагов при регенерации костной ткани (д. б. н. В. В. Котомцев, И. А. Казакова, М. В. Улитко), а также характеристики морфофункционального состояния системы «мать – плацента – плод» у экспериментальных животных в процессе адаптации к гипоксиям различного генеза (Н. А. Пятышкина).

Наряду с фундаментальными выполняются и прикладные исследованиями: изучаются рентгеноконтрастные вещества (совместно с Институтом химии твердого тела УрО РАН — М. Г. Зуев), магнитные металл-углеродные наночастицы (совместно с Институтом физики металлов УрО РАН — И. В. Бызов, М. А. Уймин, А. Е. Ермаков), разрабатывается антисептическое средство и способ его применения для промывания гнойных полостей (совместно с Институтом прикладной механики УрО РАН, г. Ижевск и Институтом экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН, г. Пермь — д. м. н. Н. А. Забокрицкий). Отдельное направление составили исследования физиологии и патологии миокарда, в частности, структурно-функциональных и метаболических изменений, в возникновении различных типов нарушений возбудимости миокарда при сахарном диабете.

С 2010 г. в научной тематике лаборатории появляется ещё одно направление — исследование патогенеза эпилепсии и обоснование её терапии путем воздействия на резидентные стволовые клетки мозга (С. А. Кривопалов).

В 2017 г. продемонстрирована физиологическая роль повреждения в физиологической регуляции функций, адаптивных реакциях и регенерации (Б. Г. Юшков, В. Г. Климин), представлен анализ работы иммунной системы на принципах теории функциональных систем П.К. Анохина (В. А. Черешнев, Б. Г. Юшков, М. В. Черешнева), в 2019 г. сформулирована концепция структурного гомеостаза (Б. Г. Юшков, В. Г. Климин, А. Е. Ткаченко, Е. А. Дугина).

Созданы 2 научные школы: «Экологическая иммунология и биотехнология» (научный руководитель — академик РАН В. А. Черешнев), и «Иммунофизиология и иммунопатофизиология» (научный руководитель — член-корреспондент РАН, д. м. н., профессор, заслуженный деятель науки РФ Б. Г. Юшков).

За 20-летний период по научному направлению лаборатории выполнены и защищены 3 докторские: Н. А. Забокрицкий (2014), И. П. Антропова (2014), М. В. Комелькова (2021) и 17 кандидатских диссертаций. Опубликовано большое число научных статей в престижных журналах с высоким индексом цитирования, зарегистрировано 48 изобретений, соавторами 53 монографий, одной главы в монографии и в 51 учебном издании стали В. А. Черешнев и Б. Г. Юшков.

За время работы в ИИФ УрО РАН под руководством В. А. Черешнева защищено 11 кандидатских и 5 докторских диссертаций сотрудниками и аспирантами института.

Кандидатские диссертации:

М. Н. Сумин (2003) — научные руководители В. А. Черешнев, Б. Г. Юшков;
Е. В. Власова (2005) — научные руководители В. А. Черешнев, И. А. Тузанкина;
Д. С. Сибиряк (2005) — научный руководитель В. А. Черешнев;
Т. Н. Тарасевич (2006) — научные руководители В. А. Черешнев, Х.Т. Абдулкеримов;
Е. Ю. Гусева (2009) — научные руководители В. А. Черешнев, Т. В. Гаврилова;
С. В. Пичугова (2014) — научные руководители В. А. Черешнев, Я. Б. Бейкин;
М. А. Добрынина (2019) — научные руководители В. А. Черешнев, В. А. Гриценко;
Лю Гоцзюнь (2020) — научные руководители И. А. Тузанкина, В. А. Черешнев;
И. М. Криволапова (2020) — научные руководители В. А. Черешнев, И. А. Пашнина;
Д. А. Черемохин (2022) — научные руководители И. А. Тузанкина, В. А. Черешнев;
Шинвари Хайбер (2023) — научные руководители И. А. Тузанкина, В. А. Черешнев.

Докторские диссертации:

Ю. Г. Лагерева (2016) — научные консультанты В. А. Черешнев, Я. Б. Бейкин;
И. А. Пашнина (2016) — научные консультанты В. А. Черешнев, И. А. Тузанкина;
В. А. Зурочка (2016) — научные консультанты В. А. Черешнев, В. А. Гриценко;
М. В. Комелькова (2021) — научные консультанты В. А. Черешнев, В. Э. Цейликман;
С. В. Пичугова (2024) — научные консультанты Я. Б. Бейкин, В. А. Черешнев.

Высокими наградами и премиями отмечены следующие сотрудники: награждены орденами «За заслуги перед Отечеством» IV степени (2004) и III степени (2013), Александра Невского (2020), золотой медалью РАН им. В. Д. Тимакова (2020) — В. А. Черешнев; медалями Министерства науки и высшего образования РФ — О. С. Арташян (2021), Ю. С. Храмцова (2021); медалью Российского общества иммунологов «За выдающиеся достижения в области иммунологии» — В. А. Черешнев (2004).

Лауреатами премий стали: им. В. Н. Татищева и де Г. В. Генина в области науки, техники и медицины — В. А. Черешнев, Б. Г. Юшков (2005, 2021); премии УрО РАН им. академика В. В. Парина — Н. В. Тюменцева (2006), Б. Г. Юшков (2008); Национальной экологической премии им. В. И. Вернадского — В. А. Черешнев, М. В. Черешнева (2018, 2021); премии им. М.В. Ломоносова Администрации Архангельской области и мэрии г. Архангельска — В. А. Черешнев (2020).

В 2012 г. сотрудники лаборатории (В. А. Черешнев, Б. Г. Юшков, М. В. Черешнева) стали лауреатами премии Правительства Российской Федерации в области образования за «Создание и внедрение учебных и научно-практических изданий по иммунологии в систему высшего образования Российской Федерации».

Почетное звание «Заслуженный деятель науки РФ» присвоено М. В. Черешневой (2006) и Б. Г. Юшкову (2008).

Лаборатория иммунологии воспаления

Лаборатория иммунологии воспаления была создана в 2000 г. на базе Екатеринбургского филиала ИЭГМ УрО РАН, с 2003 г. является структурным подразделением ИИФ УрО РАН. Первым заведующим лабораторией являлся д. м. н. Евгений Юрьевич Гусев; в период 2003-2008 гг. лабораторию возглавляла к. м. н. Л. Н. Юрченко, а с 2008 г. и по настоящее время — вновь Е. Ю. Гусев, который все годы существования лаборатории является вдохновителем и организатором проводимых исследований.

Научная тематика лаборатории была предопределена тесным сотрудничеством и научными интересами д. м. н. Е. Ю. Гусева и академика РАН В. А. Черешнева. В совместных работах были систематизированы и теоретически обоснованы современные представления о воспалении и типовых патологических процессах. Эти работы были обобщены в многочисленных научных статьях в научных журналах и выступлениях В. А. Черешнева на научных форумах российского и международного уровня, а также в десятках монографий, учебников и учебных пособиях по патофизиологии иммунологии, в 5 изобретениях, посвящённых проблеме системного воспаления и практической реализации этого направления. Результаты этих исследований, а именно шкалы оценки системного воспаления, вошли в несколько исследовательских проектов, возглавляемых В. А. Черешневым.

В частности, В. А. Черешнев вместе с Е. Ю. Гусевым являются ведущими соавторами актуальной для отечественной медицины работы «Фундаментальные механизмы иммунорегуляции, инновационные технологии в диагностике и комплексном лечении иммуноасссоциированных заболеваний», удостоенной премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники за 2020 г.

Научные достижения лаборатории иммунологии воспаления до настоящего времени связаны с В. А. Черешневым, лидером научной школы в области экспериментальной и клинической иммунологии и иммунопатофизиологии. Благодаря В. А. Черешневу удалось интегрировать результаты работ, посвящённых иммунологии воспаления и типовых патологических процессов воспаления, с другими исследованиями, проводимыми в ИИФ УрО РАН и в других научных учреждениях России, работающих в области иммунофизиологии, клинической и экспериментальной иммунологии, экологии, микробиологии, цитологии, инфекционных заболеваний, включая COVID-19 и инфекцию, вызванную ВИЧ.

В 2008 г., в связи с реструктуризацией института, к лаборатории присоединилась группа сотрудников лаборатории иммунологии онтогенеза во главе с д. м. н., профессором Ириной Александровной Тузанкиной, в 2010 г. — исследовательская группа из г. Челябинска во главе с д. м. н., профессором Александром Владимировичем Зурочкой.

В штате лаборатории 11 научных сотрудников, включая 5 докторов, 6 кандидатов наук, 1 инженер-лаборант.

Научная работа в лаборатории реализуется 3 группами учёных в трёх направлениях:

Первое направление — характеристика системного воспаления как общепатологического процесса. Руководитель научного направления — д. м. н., проф. Е. Ю. Гусев. Члены научного коллектива: д. б. н. О. В. Бердюгина, к. б. н. Н. В. Зотова, к. м. н. Л. В. Соломатина, к. б. н. Ю. А. Журавлёва, инженер-лаборант Т. Э. Зубова. Значительный вклад в развитие этого научного направления внесла к. м. н. Л. Н. Юрченко. В разное время в лаборатории работали Л. Н. Марвина, Н. Н. Дронишинец, Н. Н. Александрова, А. Ю. Бражников.

Коллектив научной группы ведёт разработку теории и методологии изучения типовых патологических процессов. В рамках указанного научного направления были получены следующие результаты:

сформулированы основные положения теории взаимосвязи типовых патологических и физиологических процессов, при которых ключевыми системообразующими факторами выступают клеточный стресс и тканевой провоспалительный стресс;
создана теория типового патологического процесса — системного воспаления, лежащего в основе развития критических состояний различного генеза (инфекционного и неинфекционного);
разработана методология изучения и оценки системного воспаления, в частности, шкалы оценки интенсивности системной воспалительной реакции и системного воспаления, что позволило определять динамику процесса, установить и прогнозировать критичность состояния пациента, ассоциированное с конкретными фазами;
описан патогенез критических состояний при сепсисе, третичном перитоните, политравме, массивной акушерской кровопотере и установлены особенности развития системного воспаления при указанных патологиях;
изучены особенности иммунопрофилактики, течения и последствий новой коронавирусной инфекции (COVID-19);
описаны отличительные характеристики развития двух вариантов системного воспаления — острого и хронического;
впервые представлен патогенез шоковых состояний различного генеза с позиции теории типового патологического процесса;
впервые охарактеризована роль хронического системного воспаления в патогенезе ряда хронических заболеваний (аутоиммунных, эндокринных, инфекционных, патологий, связанных с хронической недостаточность отдельных органов).

С целью проведения этих научных исследований между ИИФ УрО РАН и 8 лечебными учреждениями г. Екатеринбурга были подписаны договоры о сотрудничестве и совместной научной работе.

Сотрудниками, работающими по этому направлению, защищены 2 докторские и 7 кандидатских диссертаций; издана монография «Системное воспаление и система гемостаза в акушерской патологии» (Л. Н. Юрченко, В. А. Черешнев, Е. Ю. Гусев [и др.], 2004); опубликовано более 100 научных статей в рецензируемых журналах; зарегистрировано 5 изобретений, получены награды (золотая и серебряная медали) на двух международных выставках инновационных технологий: Интерполитех-2004 (Interpolitex 2004) и Архимед-2004 (Archimedes 2004).

Лауреатом премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники за 2020 г. стал Е. Ю. Гусев; лауреатами премии им. В. Н. Татищева и Г. В. де Геннина за 2021 г. в номинации «За заслуги в области науки, техники, охраны окружающей среды и медицины» стал Е. Ю. Гусев; за 2023 г. в номинации «За заслуги в области медицины» — О. В. Бердюгина.

Второе направление — исследование иммунологических механизмов онтогенеза человека и их роли в формировании патологических состояний. Руководитель научного направления — д. м. н., проф., заслуженный деятель науки РФ И. А. Тузанкина. Сотрудники лаборатории, входящие в группу — к. м. н. М. А. Болков, к. м. н. О. Ю. Санникова, к. б. н. С. С. Дерябина.

В составе научной группы в разные годы работали: д. б. н. И. А. Пашнина, д. м. н. М. Ю. Якушева, д. м. н. Н. Г. Саркисян, к. б. н. Е. В. Власова, к. б. н. И. М. Криволапова, к. м. н. Д. А. Дрометр, к. м. н. Е. А. Басс, к. м. н. Е. Ю. Осинцева, к. м. н. Т. Н. Тарасевич, к. ф.-м. н. В. Н. Шершнев, к. м. н. Д. А. Черемохин, к. б. н. Лю Гоцзюнь, аспиранты Шинвари Хайбер и М. А. Долгих, к. м. н. Е. Л. Истомина, Н. А. Волкова. Сотрудники научной группы находились в активной коллаборации с коллегами из Екатеринбургского института вирусных инфекций, Института химии УрО РАН, Уральского государственного медицинского университета, Федерального университета им. первого Президента РФ Б. Н. Ельцина, Уральского государственного юридического университета, коллегами из других городов и стран.

Область научных интересов включает вопросы диагностики, лечения, реабилитации и профилактики иммунозависимых болезней, врождённые ошибки иммунитета и болезни, ассоциированные с ними; первичные, вторичные и ятрогенные иммунодефициты; генетические аспекты иммунозависимой патологии; моногенные и геномные исследования, вопросы летальности при болезнях, ассоциированных с врождёнными ошибками иммунитета; социально-правовая помощь пациентам с иммунодефицитами; фундаментальные вопросы формирования иммунозависимой патологии; разработка лекарственных препаратов и терапевтических композиций иммунотропной направленности для лечения болезней, ассоциированных с врождёнными ошибками иммунитета и вторичными нарушениями иммунных функций; доклинические исследования и клинические испытания иммунотропных лекарственных препаратов.

Опубликовано 9 монографий, 5 глав в 4 книгах, национальное руководство, учебник для вузов, учебное пособие, 5 методических рекомендаций, информационные письма, 10 патентов на изобретения.

За 20-летний период сотрудниками лаборатории и аспирантами выполнены и защищены 2 докторские и 13 кандидатских диссертационных работ.

Совместно с академиком Черешневым обсуждаются как текущая работа, так и полученные результаты. При совместном руководстве И. А. Тузанкиной и В. А. Черешневым защищены 4 кандидатские и 1 докторская диссертации, выполненные сотрудниками группы.

Основной клинической базой для научных исследований группы является региональный Центр иммунологии при областной детской клинической больнице г. Екатеринбурга. В. А. Черешнев принимал активное участие в оснащении Центра, в том числе комплексом оборудования для проточной цитометрии. В 2013 г. на его базе совместно с ИИФ УрО РАН организован один из международных Центров диагностики и изучения первичных иммунодефицитов имени Джеффри Моделла (2013-2017). Сотрудниками разработаны и внедрены программы помощи пациентам, они первыми приняли участие в пилотном проекте скрининга новорождённых на первичные иммунодефициты РФ.

В настоящее время сотрудники научной группы являются активными членами пяти международных организаций: «IUIS» — Международного Союза Иммунологических Обществ с 2004 г., «EFIS» — Европейской Федерации Иммунологических Обществ, «IPOPI» — Международной пациентской организации по первичным иммунодефицитам, «ESID» — Европейского общества по первичным иммунодефицитам, «J Project» — Международного просветительского проекта по первичным иммунодефицитам, возглавляя дочерний проект по Уралу, Сибири, Дальнему Востоку и странам Центральной Азии.

Сотрудники лаборатории отмечены высокими наградами и премиями.

Награждены медалями Российского общества иммунологов «За выдающиеся достижения в области иммунологии» И. А. Тузанкина (2019) и Министерства науки и высшего образования РФ М. А. Болков (2021).

Лауреатами премии им. М. В. Ломоносова Администрации Архангельской области и мэрии г. Архангельска являются И. А. Тузанкина, М. А. Болков (2020).

В 2016 г. И. А. Тузанкиной присвоено почётное звание «Заслуженный деятель науки РФ».

Третье направление — фармакологическая коррекция нарушений физиологических функций. Руководитель научного направления — д. м. н., проф. Александр Владимирович Зурочка.

Состав группы — В. А. Зурочка (к. м. н., с 2016 г. - д. м. н.); М. А. Добрынина (аспирант, с 2019 г. к. м. н.); Е. Б. Зуева (аспирант, к. б. н., работала в течение 2010-2018 гг.).

На протяжении последних десяти лет в рамках этого научного направления развиваются три более частных направления:

1. Применение проточной цитометрии в клинической лабораторной диагностике. Совместно с В. А. Черешневым были изданы монографии по проточной цитометрии, которые сегодня являются уникальными для российской и международной науки. В рамках международной конференции «Иммунологические чтения в г. Челябинске» организована школа по проточной цитометрии, где бессменными сопредседателями этих конференций и школы являются А. В. Зурочка и В. А. Черешнев. В 2024 г. была проведена уже 19 школа-конференция.

2. Изучение механизмов активных центров цитокинов. В рамках этого направления расшифрованы многие механизмы действия не только цитокинов, но и их синтетических активных центров, наиболее глубокие исследования были проведены при изучении активного центра гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (ГМ-КСФ). Его синтетический аналог был назван «Ацеграм», при его разработке было получено множество данных по его иммунотропной, антимикробной и репарационной активности. На его основе созданы препараты лечебной косметики, которые сейчас широко применяются для лечения ряда заболеваний кожи и слизистых.

3. Изучение иммунопатогенеза и формирование подходов к иммунотерапии различных заболеваний, в основе которых лежит повреждение иммунной системы организма. Изучение патогенетических механизмов нарушений иммунной системы, как хронических, так и острых заболеваний человека, позволило разработать новые схемы лечения различных иммунопатологий, получивших широкое внедрение в РФ. В последние годы ведущим направлением исследований является выявление нарушений иммунной системы при COVID-19 и постковидных состояниях, разрабатываются методы коррекции этих заболеваний. Исследования поддерживаются грантом «РФФИ-Китай».

В ходе клинических и лабораторных исследований была показана значимость и прогностическая ценность изменения функционального состояния NK и Т-клеток крови у больных; выявление РНК SARS-CoV-2 и характерного комплекса относительных изменений в протеоме спинномозговой жидкости больных с COVID-19 позволило расширить представления о патогенезе инфекции. Особое внимание коллектива направлено на изучение «постковидного синдрома иммунопатологии».

Очными аспирантами ИИФ УрО РАН, работающими ранее и в настоящее время в лаборатории, были Е. Б. Зуева, В. В. Дукардт, М. А. Добрынина, Л. О. Фомина, А. Э. Файзулина, О. И. Забков, И. С. Крицкий, Р. В. Ибрагимов.

Сотрудниками лаборатории по этому научному направлению защищены под руководством А. В. Зурочки — 1 докторская и 1 кандидатская, под руководством В. А. Черешнева — 1 докторская и 1 кандидатская диссертации; опубликовано более 180 научных статей, 10 монографий и глава в руководстве по клинической лабораторной диагностике, получено 6 патентов на изобретения.

Почетным дипломом УрО РАН им. Н. В. Черниговского были награждены В. А. Зурочка (2017), А. В. Зурочка (2023).

В 2022 г. А. В. Зурочке присвоено почётное звание «Заслуженный деятель науки РФ».

В 2023 г. группа А. В. Зурочки вошла в состав лаборатории иммунопатофизиологии, что позволило в полной мере раскрыть потенциал и обеспечило проведение совместных исследований на качественно новом уровне.

Лаборатория иммунопатофизиологии

В 2000 г. была организована лаборатория иммунологического скрининга, работу которой возглавлял до последних дней своей жизни заслуженный врач РФ, д. м. н., профессор Яков Борисович Бейкин (1949–2023). Главным научным сотрудником лаборатории на момент её становления стал заслуженный деятель науки РФ, д. м. н., профессор Виталий Васильевич Фомин, сыгравший огромную роль в разработке основного научного направления деятельности лаборатории, которое было сформулировано как «комплексная оценка параметров гомеостаза при воздействии на макроорганизм антигенов инфекционной и неинфекционной природы». Большой вклад в развитие лаборатории внесли сотрудники–биологи, защитившие в итоге кандидатские диссертации: И. В. Рыбина (2003), С. М. Розанова (2004) и Ю. Г. Лагерева (2005). В 2010 г. к этому коллективу присоединилась медик С. В. Пичугова.

В 2008 г. лаборатория была преобразована в лабораторию иммунопатофизиологии путем слияния с лабораторией иммунофизиологии обменных процессов (зав. д. м. н., проф. П. А. Сарапульцев). Данное объединение послужило основой для формирования магистральных направлений деятельности лаборатории — вопросов иммунопатогенеза инфекционных заболеваний и стрессорных нарушений.

Инструментальной базой для проведения исследований стал городской Центр лабораторной диагностики ВИЧ, инфекционной патологии и болезней матери и ребенка, переименованный позднее в Клинико-диагностический центр (КДЦ). Научное взаимодействие коллектива КДЦ с лабораторией иммунологического скрининга легло в основу работ, посвящённых изучению процессов нарушения репродуктивной функции в человеческом организме. Результатом стала монография «Иммунологические и генетические факторы нарушения репродуктивной функции» (авторы В. А. Черешнев, И. В. Рыбина, Я. Б. Бейкин, Т. А. Обоскалова), изданная в 2005 г. Результаты проведённых исследований легли в основу проекта «Разработка иммуногенетических подходов к диагностике, лечению и профилактике региональной патологии на примере Екатеринбурга», получившего премию им. В. Н. Татищева и Г. В. де Геннина в 2005 г.

Тема репродуктивного здоровья нашла своё развитие и в монографии «Ультраструктура сперматозоидов в норме и патологии», вышедшей в 2013 г. с участием коллектива авторов (В. А. Черешнев, С. В. Пичугова, Л. Г. Тулакина, А. В. Клейн, Т. Л. Савинова, Я. Б. Бейкин).

Диапазон научных интересов лаборатории иммунопатофизиологии, включающий в себя в том числе вопросы инфекционной иммунологии, нашел отражение в исследовании иммунопатогенетических механизмов нейроинфекций вирусной этиологии, проведённом Юлией Геннадьевной Лагеревой. Полученные результаты внесли вклад в изучение иммунологических детерминант чувствительности к нейроинфекциям с позиций возрастных, ассоциированных с полом и полиморфизмом HLA особенностей дифференцировки различных эффекторных субпопуляций Т-лимфоцитов. В 2016 г. исследование завершилось защитой докторской диссертации Ю. Г. Лагеревой «Эффекторные субпопуляции Т-лимфоцитов и иммунопатогенез менингитов вирусной этиологии» (научные консультанты В. А. Черешнев, Я. Б. Бейкин). Продолжением данной работы стал выход в 2018 г. монографии «Иммунологические аспекты энтеровирусной инфекции центральной нервной системы» (Ю. Г. Лагерева, Я. Б. Бейкин, В. А. Черешнев).

Продолжением серии работ, посвящённых причинам формирования мужского бесплодия, послужила диссертация Светланы Владимировны Пичуговой на соискание учёной степени кандидата медицинских наук «Роль иммунологических, гормонально-метаболических, инфекционных и генетических факторов в развитии астенозооспермии у мужчин с бесплодием» (2014). В последующем под руководством Я. Б. Бейкина и В. А. Черешнева ею была выполнена и в 2024 г. успешно защищена докторская диссертация «Иммунологические, гормонально-метаболические, генетические и бактериологические показатели в оценке репродуктивного здоровья подростков после варикоцелэктомии в пубертатный период с 14 до 17 лет».

Ещё одним направлением работы лаборатории явилось изучение этиологии септических состояний, вызванных оппортунистической госпитальной флорой. Эти исследования выполнялись Софьей Марковной Розановой. Анализ динамики микробного пейзажа за период с 1994 по 2020 г. выявил увеличение доли неферментирующих грамотрицательных бактерий — НГОБ (в первую очередь Acinetobacter baumanniae).

Дальнейшее сотрудничество учреждений и научных школ Клинико-диагностических центров и ИИФ УрО РАН ознаменовалось появлением уникального издания — «Атласа ультраструктурных изменений органов и тканей человека при различных заболеваниях» (В. А. Черешнев, Л. Г. Тулакина, С. В. Пичугова, А. В. Клейн, Т. Л. Савинова, Я. Б. Бейкин, 2016), систематизировавшего данные по ультраструктурной патологии при различных нозологических формах, которое в рамках проекта «Коррекция нарушений иммунной системы в условиях воздействия химических факторов различного генеза» было удостоено диплома победителя на XV конкурсе «Национальная экологическая премия им. В. И. Вернадского» в номинации «Глобальная экология» (2018).

Кроме того, лаборатория приняла участие в проекте «Разработка инновационных методов профилактики, диагностики, лечения инфекционных и соматических заболеваний на основе комплексного системного изучения механизмов развития воспаления», удостоенного в 2021 г. в номинации «За заслуги в области науки, техники, охраны окружающей среды и медицины» премии им. В. Н. Татищева и Г. В. де Генина.

Под руководством П. А. Сарапульцева в лаборатории продолжались работы, инициированные им в Уральской медицинской академии, исследовались этиопатогенетические механизмы возникновения функциональной патологии сердца, механизмы возникновения и клинические проявления патологии сердечно-сосудистой системы при анкилозирующем спондилоартрите, была разработана методика выявления генетической предрасположенности к различным формам сахарного диабета, выявлены особенности изменения сердечно-сосудистой системы при развитии диабетической кардиопатии и метаболическом синдроме.

В 2010–2011 гг. группа сфокусировалась на междисциплинарных исследованиях (под руководством академика РАН О. Н. Чупахина) — на изучении свойств новых классов химических соединений, синтезированных в Институте органического синтеза УрО РАН и обладающих широким спектром биологической активности. Особо интересные результаты были получены по центральному действию химических соединений группы, замещенных тиадиазинов, которые проявили себя в качестве мультитаргетных соединений, обладающих свойствами атипичных нейролептиков. В ходе совместных исследований с российскими и словацкими партнерами были установлены молекулярные мишени для этих соединений, что дает предпосылки позиционировать их в качестве основы для создания новых классов лекарственных веществ. Полученные в рамках этих исследований материалы вошли в докторскую диссертацию А. П. Сарапульцева «Патофизиологические механизмы развития дистресса и обоснование поиска фармакологических препаратов стресс-лимитирующего действия (теоретико-экспериментальное исследование)», защищённую в 2018 г. (научные консультанты — И. Г. Данилова, М. В. Черешнева).

Параллельно под руководством академика РАН В. А. Черешнева и его учеников (д. б. н. М.В. Комелькова) осуществляются фундаментальные и клинические исследования основных иммунопатофизиологических механизмов развития дистрессорных состояний при тяжёлых заболеваниях и психогенной нагрузке. К основным результатам можно отнести выделение дистинктных фенотипов животных, различающихся по типу используемой при хроническом стрессе адаптационной стратегии, а также формулирование концепции о формировании гипокортикоидного состояния на фоне хронического стресса как следствия действия провоспалительных цитокинов на фоне системного воспаления низкой градации.

Сотрудники лаборатории активно взаимодействовали с группой д. м. н., профессора, заслуженного деятеля науки РФ А. В. Зурочки. С 2020 г. фокус исследований сместился в сторону иммунопатогенеза и эпидемиологии новой коронавирусной инфекции и её осложнений. Началось выполнение международного российско-китайского проекта РФФИ 20-515-55003 «Иммуноопосредованные механизмы SARS-CoV-2 инфекции: новые направления и новые вызовы».

В 2021 г. на базе Южно-Уральского государственного университета (национальный исследовательский университет). под руководством д.б.н. А. П. Сарапульцева создан международный Российско-Китайский центр системной патологии, где В. А. Черешнев является научным консультантом.

Изменился состав лаборатории. В 2023 г. в неё вошла группа д.м.н., проф. А. В. Зурочки, что позволило в полной мере раскрыть потенциал и обеспечило проведение совместных исследований на качественно новом уровне.

Руководителем объединённой лаборатории в 2023 г. стал д. б. н. Алексей Петрович Сарапульцев, который ещё в 2005 г. начал работу в этой лаборатории младшим научным сотрудником, в 2010 г. защитил кандидатскую диссертацию (научный руководитель Б. Г. Юшков).

П. А. Сарапульцев удостоен почётного звания «Заслуженный деятель науки РФ» в 2011 г.

Лауреатами премии УрО РАН им. академика В. В. Парина стали Ю. Г. Лагерева и А. П. Сарапульцев (2017).

Лаборатория морфологии и биохимии

Лаборатория морфологии и биохимии была образована в 2008 г. в составе ИИФ УрО РАН при объединении двух ранее существовавших подразделений — лаборатории биохимии (зав д. б. н., доцент И. Г. Данилова) и лаборатории морфологии (зав. к. м. н., доцент С. Ю. Медведева). С начала существования лаборатории и до настоящего времени заведующим лабораторией является д. б. н., доцент Данилова Ирина Георгиевна.

В становлении и развитии лаборатории в период 2008-2022 гг. внесли немалый вклад сотрудники к. м. н. С. Ю. Медведева, к. м. н. Н. Б. Блинкова, к. б. н. С. В. Ломаева, к. б. н. И. А. Брыкина, С. Е. Смирных, Н. Е. Шарапова.

В настоящее время в лаборатории работают следующие сотрудники: д. б. н. И. Г. Данилова, к. б. н. И. Ф. Гетте, к. б. н. Е. А. Мухлынина, к. б. н. К. В. Соколова, к. ветеринар. н. Н. А. Кольберг, к. б. н. Т. С. Булавинцева, В. А. Поздина, Т. Р. Султанова, Л. А. Среднева.

Большое значение для становления и развития лаборатории имеет взаимодействие сотрудников с академиком В. А. Черешневым. Это касается прежде всего помощи в оснащении лаборатории научным оборудованием, а также в консультативной конструктивной помощи по вопросам иммунологии, особенно в написании статей различного уровня, что отражается в уровне публикаций.

Область научных интересов сотрудников — иммунологические механизмы регуляции регенерации тканей с разной восстановительной способностью. Особое внимание уделяется изучению восполнения утраченной или сниженной в условиях диабета инсулин-продуцирующей функции поджелудочной железы. Модифицированная модель аллоксанового диабета у крыс отличается от большинства используемых в общей исследовательской практике моделей с повышенной выживаемостью лабораторных животных и стабильностью воспроизводимых биохимических и морфологических изменений, характерных для диабета 1 типа. Исследования проводятся на различных экспериментальных моделях, таких как модели сахарного диабета 1 и 2 типа, стресса, частичной гепатэктомии и нефрэктомии, токсического гепатита и других. Ряд работ был посвящён оценке восстановительных процессов в поджелудочной железе, печени, почках, миокарде на фоне фармакологической коррекции производным аминофталгидразида (АФГ), которая показала перспективность данного синтетического иммуномодулятора с антиоксидантными свойствами.

Получены уникальные данные о механизмах клеточной регенерации поджелудочной железы за счёт внеостровковых инсулин-продуцирующих клеток. Впервые дана характеристика субпопуляций инсулин-позитивных клеток (ИПК) в эпителии ацинусов и протоков поджелудочной железы крыс; показано, что увеличение количества ИПК в эпителии ацинусов и протоков железы происходит на фоне увеличения количества Pdx1-позитивных клеток в паренхиме неэндокринной части железы и роста содержания TGF-β1 в ткани железы.

Совместно с сотрудниками других лабораторий ИИФ УрО РАН проведены исследования на моделях экспериментального инфаркта миокарда, сахарного диабета, овариоэктомии. Установлено, что экспериментальная фармакологическая коррекция инфаркта миокарда у крыс задерживает экссудативно-альтеративную фазу воспаления и снижает уровень IL-1 и TNFα. В модели овариоэктомии установлено, что дефицит эстрогенов вызывает снижение сократимости одиночных кардиомиоцитов левого желудочка, но увеличивает сократимость миоцитов левого предсердия.

В рамках сотрудничества с УрФУ (Химико-технологический институт, кафедра иммунохимии) выполнены исследования антидиабетического действия синтетических антиоксидантов (производные из ряда 1,3,4-тиадиазинов, соединения L17 и L14) и природных антиоксидантов (липоевая кислота, аскорбиновая кислота). Определена функциональная активность одиночных и кластерных внеостровковых инсулин-продуцирующих клеток (ИПК) в ацинарной и перидуктальной части поджелудочной железы при моделировании сахарного диабета 2 типа у крыс и при воздействии соединения L-17. Показана способность соединения L-17 стимулировать образование внепанкреатических инсулинпродуцирующих клеток в тимусе, селезенке, печени у крыс с сахарным диабетом 2 типа, а также повышать их функциональную инсулин-продуцирующую активность в печени. Изучались особенности экспрессии продуктов гомеобоксных генов (Pdx1, MafA, Ngn3) в поджелудочной железе крыс с экспериментальным СД2 под влиянием соединения L-17. Показано, что препарат вызывает усиление экспрессии транскрипционных факторов Pdx1 и MafA+ в ацинарной и перидуктальной части у животных с диабетом 2 типа.

Исследование изофлавоноидов (ИФ), бетулина, экстрагированных из растительного сырья методом «зелёных» биотехнологий с применением природных глубоких эвтектических растворителей, проведённое совместно с сотрудниками кафедры технологии органического синтеза УрФУ, показало проявление антиоксидантной активности ИФ, бетулина in vitro, снижение гипергликемии и оксидативного стресса, предотвращение потери массы β-клеток in vivo, что определяет перспективность использования ИФ для разработки функциональных антидиабетических продуктов питания.

Кроме того, лаборатория ведёт исследование биологически активных пептидов, полученных из бурсы птицы. Получен патент «Способ переработки фабрициевой бурсы птиц. Н. А. Кольберг стала лауреатом первой премии ВОИР в номинации «Агротех-проекты».

Дана оценка безопасности полиоксометаллатов (железо-молибденовых наночастиц), предназначенных для направленной доставки лекарственных средств, в совместных работах с сотрудниками кафедры физической и неорганической химии Института естественных наук УрФУ.

Сотрудниками лаборатории выполнены и защищены 5 диссертационных работ, из них 1 докторская; опубликовано 98 печатных работ, цитируемых в Russian Science Citation Index, Web of Science Core Collection и Scopus, 1 монография, получено 5 патентов на изобретения.

Лауреатом премии УрО РАН им. академика В. В. Парина является Е. А. Мухлынина (2015).

НАПРАВЛЕНИЕ «ФИЗИОЛОГИЯ МИОКАРДА»

Из отдела молекулярно-клеточной биомеханики вышли и существуют в настоящее время 3 лаборатории.

Лаборатория биологической подвижности;
Лаборатория математической физиологии;
Лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики.

Одним из основателей научной школы «Физиология и биофизика миокарда» является д. б. н., профессор, член-корреспондент РАН, заслуженный деятель науки РФ Владимир Семёнович Мархасин. Сотрудники в составе Ю. Л. Проценко, С.М. Руткевича (1946-2011), С. Ю. Бершицкого, Л. Б. Кацнельсона, О. Э. Соловьёвой, Л. В. Никитиной, Г. В. Копыловой, Б. Ю. Бершицкого, Н. А. Балакиной-Викуловой, А. А. Балакина, П. В. Коновалова, О. Н. Лукина и В. Ю. Гурьева составили костяк вновь организованного отдела. Большинство из них продолжают работать в институте и в настоящее время.

В 2003 г. В. С. Мархасин был избран членом-корреспондентом РАН Отделения физиологии. Он руководил исследованиями до своей кончины в 2015 г.

Отдел проводит эксперименты как на многоклеточных препаратах миокарда, так и на его изолированных клетках, и на целом сердце, изучает тонкие механизмы регуляции функции в нормальном миокарде и при его патологии.

Лаборатории биологической подвижности

Лаборатория биологической подвижности была создана в 2008 г. в ходе оптимизации структуры института. Экспериментальные лаборатории биомеханики (заведующий, д. б. н., с. н. с. Ю. Л. Проценко) и молекулярных механизмов мышечного сокращения (заведующий, д. б. н., с. н. с. С. Ю. Бершицкий) были объединены в одну, заведует которой д. б. н., с. н. с. Сергей Юрьевич Бершицкий. Однако лаборатория биомеханики сохранила свою индивидуальность и самостоятельность, что выражается в выделении её в качестве отдельной группы.

В настоящее время в лаборатории работают следующие сотрудники: д. б. н., с. н. с. С. Ю. Бершицкий, д. б. н., с. н. с. Ю. Л. Проценко, д. б. н. Л. В. Никитина, к. б. н. Г. В. Копылова, к. б. н. Д. В. Щепкин, к. б. н. С. Р. Набиев, к. б. н. А. А. Балакин, А. М. Кочурова, Б. Ю. Бершицкий, Р. В. Лисин, Д. А. Кузнецов.

Направления исследований:

молекулярные механизмы мышечного сокращения и его регуляции, связь «молекулярная структура – функция мышцы»;
биомеханика и физиология неоднородного миокарда;
биомеханика, биофизика сокращения миокарда, механизмы длинозависимой и частотной регуляции сократимости, электрической активности и кальциевых переходов в многоклеточных препаратах и одиночных кардиомиоцитах предсердий и желудочков сердец здоровых животных и животных с моделями сердечно-сосудистой патологии;
кардиотоксичность тяжёлых металлов на многоклеточном и молекулярном уровнях.

Коллективом лаборатории получены следующие результаты:

разработан уникальный метод мышечных дуплетов — для экспериментального исследования механической и электрической активности неоднородного миокарда в изометрическом, изотоническом и ауксотоническом режимах сокращения;
разработан программно-аппаратный комплекс, позволяющий имитировать смену нагрузок в цикле целого сердца в физиологическом режиме нагрузочных сокращений;
установлены новые взаимоотношения между степенью нагружения миоцита и его сократительным ответом, а также роли кальциевой активации миофиламентов в реализации влияния длины миокардиального образца препарата на его сократимость;
разработана и применена методика карбоновых волокон (в конфигурации двух волокон) для механической фиксации изолированного кардиомиоцита при исследовании механической активности;
разработана и верифицирована уникальная математическая модель вязкоупругих свойств и геометрических размеров морфофункционального элемента ткани миокарда — фасцикулы (пластины);
предложена модель двухшагового механизма генерации силы молекулой миозина; измерено удлинение актиновой спирали при присоединении молекул миозина;
поставлена методика in vitro подвижной системы и реконструкции регулируемых тонких нитей, содержащих актин и регуляторные белки — тропонин и тропомиозин, позволяющая визуализировать взаимодействие сократительных белков;
построена двухлучевая управляемая оптическая ловушка, позволяющая измерять механические и кинетические характеристики взаимодействия одиночных молекул миозина с филаментарным актином или с реконструированной тонкой нитью.

За время существования лаборатории защищены 3 докторских и 7 кандидатских диссертаций.

Лауреатом премии УрО РАН им. академика В. В. Парина стал Д. В. Щепкин (2010). Бершицкому С. Ю. присвоено звание «Почётный работник науки и техники Российской Федерации» Министерства образования и науки РФ (2012); он награждён УрО РАН Почётным дипломом имени В. Н. Черниговского (2017), медалью Ордена «За заслуги перед Отечеством II степени» (2022).

Лаборатория математической физиологии

Лаборатория математической физиологии была организована по инициативе В. С. Мархасина в процессе создания Института иммунологии и физиологии УрО РАН в 2003 г. на базе лаборатории биофизики и математического моделирования. В 2016 г. ей было присвоено имя члена-корреспондента РАН В. С. Мархасина. Заведующим лабораторией с момента её основания по настоящее время является д. ф.-м. н., профессор Ольга Эдуардовна Соловьёва.

Идея метода исследования функции неоднородного миокарда как процесса взаимодействия сегментов сердечной мышцы — мышечного дуплета, впервые была изложена В. С. Мархасиным (1983) в его докторской диссертации, а в дальнейшем реализована и развита его коллегами.

Разработка математической модели, имитирующей работу мышечного дуплета, на основе Екатеринбург–Оксфордской модели электромеханической активности кардиомиоцита позволила описать молекулярные механизмы, обеспечивающие такое взаимодействие. Под руководством В. С. Мархасина велась 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. Различные аспекты исследований, в том числе моделирования неоднородности миокарда на клеточном и тканевом уровнях, вошли в серию диссертаций, защищенных в коллективе. Это 2 докторские диссертации: Л. Б. Кацнельсона (2008) и О. Э. Соловьёвой (2006), а также 9 кандидатских диссертаций: В. Ю. Гурьева (2004), Н. А. Балакиной-Викуловой (2005), М. П. Филипьева (2007), Т. Б. Сульман (2008), Т. В. Чумарной (2009), П. В. Коновалова (2013), А. М. Рывкина (2014), А. Д. Хохловой (2015), А. Г. Курсанова (2018).

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 (заведующий — профессор О. Э. Соловьёва), образована совместная лаборатория УрФУ и ИИФ УрО РАН «Компьютерная биология и медицина» (заведующий — профессор 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, а 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, которые можно использовать для диагностики и прогноза состояния пациентов с сердечными патологиями. Совместно с аритмологами Национального медицинского исследовательского центр им. В. А. Алмазова разрабатывается технология применения компьютерных моделей сердца и методов машинного обучения для оценки эффективности и оптимизации процедур сердечной электрокардиостимуляции. Современные методы машинного обучения используются для анализа экспериментальных данных, идентификации параметров моделей, предсказания отклика моделей на воздействия, не учтённые при разработке моделей. Решению этих задач посвящены диссертации сотрудников трансляционной медицины и биоинформатики, выполненные под руководством О. Э. Соловьёвой.

В лаборатории развивается метод популяционного моделирования: создаётся семейство компьютерных моделей кардиомиоцитов, имитирующее разброс характеристик электромеханического поведения кардиомиоцитов, наблюдаемый в эксперименте. В таких семействах, в частности, исследовано 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 клинико-физиологических исследованиях лаборатории разрабатываются и используются методы математического анализа клинических данных. Сотрудниками лаборатории 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.

Проводятся исследования функциональной геометрии левого желудочка в онтогенезе у детей от внутриутробного и раннего постнатального периода до дошкольного возраста, выясняются особенности нарушений развития сердца у недоношенных детей с разным сроком гестации и детей, рождённых при осложнённой многоплодной беременности.

Разрабатываются новые диагностические и прогностические признаки вариабельности сердечного ритма при фибрилляции предсердий с применением современных методов разведочного анализа и нейронных сетей.

Результаты работы сотрудников лаборатории опубликованы во многих высокорейтинговых международных и российских изданиях, представлены на конференциях в России и за рубежом, защищены патентами и свидетельствами о регистрации программ для ЭВМ.

Медалью Ордена «За заслуги перед Отечеством II степени» награждены В. С. Мархасин (2012) и Л. Б. Кацнельсон (2022). О. Э. Соловьёва удостоена знака отличия «Ветеран» Министерства науки и высшего образования РФ в 2021 г. Т. В. Чумарная, О. Э. Соловьёва и Э. М. Идов (ранее руководитель Центра сердца и сосудов ОКБ № 1) награждены УрО РАН Почётным дипломом имени Н. В. Черниговского (2021).

Лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики (молодёжная)

В декабре 2018 г. в рамках инициативы создания «молодёжных» лабораторий национального проекта «Наука и университеты», была создана молодёжная лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики (ЛТМиБ), заведующей с 2018–2021 гг. была к. ф.-м. н. А. Д. Хохлова, с 2021 г. лабораторией заведует к. б. н. Даниил Владимирович Щепкин. В лаборатории собраны молодые учёные самых разных направлений — биологи, физики, химики, математики, преимущественно из молодых сотрудников лаборатории математической физиологии и биологической подвижности, учеников и аспирантов С. Ю. Бершицкого, Л. В. Никитиной, О. Э. Соловьёвой. Они продолжают дело уральской научной школы физиологии, биомеханики и биофизики миокарда.

В ЛТМиБ под руководством к. ф.-м. н., доцента А. Д. Хохловой, к. б. н. Д. В. Щепкина, к. б. н. О. П. Герцен проводятся экспериментальные исследования неоднородности миокарда на клеточном и молекулярных уровнях его организации.

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 и 2 типа, а также при интоксикации солями и наночастицами свинца и/или кадмия.

Изучается влияние фармакологических модуляторов и биопротекторных комплексов на механическую функцию кардиомиоцитов и сократительных белков саркомера в различных регионах сердца.

Ведутся совместные с лабораторией математической физиологии исследования в области персонифицированной кардиологии при помощи методов машинного обучения и биоинформатики (К. С. Ушенин, С. Ю. Хамзин, А. Д. Докучаев).

В результате успешной коллаборации лаборатории с профессором Гэнтаро Ирибэ (Университет Асахикава, Япония) Д. А. Волжаниновым создана сложная компьютерная система управления уникальной установкой (одной из трёх существующих в мире), позволяющей исследовать влияние механической нагрузки на сократимость изолированных кардиомиоцитов с использованием карбоновых волокон.

Сотрудники лаборатории в исследованиях используют уникальные методики: например, получение одиночных кардиомиоцитов с использованием аппарата Лангендорфа; изучение сокращения сердца на уровне ансамбля молекул с помощью уникального для России метода in vitro motility assay.

Сотрудниками получены следующие результаты:

исследовано нарушение функции сократительных белков миокарда при интоксикации солями тяжёлых 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;
изучены пассивные вязкоупругие и активные сократительные свойства интактных одиночных кардиомиоцитов с использованием методики четырех карбоновых волокон;
исследованы различия сократительной функции одиночных кардиомиоцитов и сократительных белков саркомера разных отделов сердца при экспериментальном сахарном диабете, гипоэстрогении и фибрилляции предсердий у крыс;
исследованы особенности инсулин-позитивных клеток в печени 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.

За время работы «молодёжной» лаборатории опубликовано 32 научные работы в престижных отечественных и международных научных журналах, были защищены 5 кандидатских диссертаций: О. П. Герцен — научный руководитель Л. В. Никитина, С. Ю. Хамзин (2022), К. С. Ушенин (2023) и Д. А. Волжанинов (2024) — научный руководитель О. Э. Соловьёва, К. А. Бутова (2024) — научные руководители Ю. Л. Проценко, А. Д. Хохлова.

Центр коллективного пользования ИИФ УрО РАН

Центр коллективного пользования (ЦКП) ИИФ УрО РАН был создан на базе Института иммунологии и физиологии приказом директора академика В. А. Черешнева (приказ № 14 от 27 ноября 2014 г.). Первым руководителем ЦКП ИИФ УрО РАН был назначен с. н. с. лаборатории биологической подвижности, к. ф.-м. н. Л. Т. Смолюк. Основными задачами 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 были тесно переплетены с научной тематикой института, изучением иммунных механизмов регуляции физиологических функций и расшифровкой молекулярных механизмов мышечного сокращения и биомеханики неоднородного миокарда.

С августа 2020 г. заведующей ЦКП ИИФ УрО РАН является с. н. с. лаборатории морфологии и биохимии, к. б. н. Е. А. Мухлынина.

В 2023 г. спектр направлений деятельности ЦКП был расширен за счёт 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 имеются 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 оборудования 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 имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Уральский государственный медицинский университет, Институт органического синтеза им. И. Я. Постовского, Екатеринбургский центр МНТК «Микрохирургия глаза», Фонд «Джефри Моделл Фауднейшн», ООО «Бионика», ООО «Институт генных и клеточных технологий», ООО «Экосорб-Развитие» и др.

За последние 5 лет на базе ЦКП 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.

Отдел аспирантуры ИИФ УрО РАН

Отдел аспирантуры ИИФ УрО РАН создан в 2003 г. Обучающиеся в аспирантуре 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 г. формат обучения носил исключительно научно-исследовательский характер. В это время прошли обучение 66 аспиранта, 18 человек были прикреплены для выполнения диссертационных исследований в качестве соискателей степени кандидата наук и 10 человек — соискателей степени доктора наук. Из них под руководством академика В. А. Черешнева выполняли свои диссертационные исследования 11 аспирантов, 1 соискатель ученой степени кандидата наук и 5 докторантов.

В 2014-2015 гг. произошёл переломный момент для аспирантур образовательных и научных организаций РФ, поскольку были 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 — третий уровень высшего образования. Директору института В. А. Черешневу пришлось организовать сложный и многоступенчатый процесс перехода с одной формы образовательной деятельности на другую.

Из числа научных сотрудников института был сформирован профессорско-преподавательский состав аспирантуры, составлены основные и специальные образовательные программы. Аспирантура института успешно прошла аккредитацию, согласно всем установленным правилам по двум направлениям подготовки: «Фундаментальная медицина» (специальности: «биофизика» и «клиническая иммунология, аллергология») и «Биологические науки» (специальность «физиология»).

В аспирантуре ИИФ, работающей по ФГОС, в период с 2014 по 2022 г. обучался 31 человек, 2 человека были прикреплены для выполнения диссертационных исследований в качестве соискателей ученой степени кандидата наук и 8 человек — соискателей ученой степени доктора наук; под руководством В. А. Черешнева обучались 3 аспиранта и 1 докторант.

В настоящее время аспирантура в России находится в переходном периоде, так как с 2022-2023 учебного года организации, реализующие программы подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре, переходят на образовательные программы, разработанные в соответствии с федеральными государственными требованиями (ФГТ).

В настоящее время в очной аспирантуре по четырем специальностям, («физиология человека и животных», «иммунология», «патологическая физиология», «биофизика») обучаются 10 аспирантов, к разным лабораториям для подготовки диссертаций прикреплены соискатели: ученой степени кандидата наук — 3 человека, ученой степени доктора наук — 5 человек. Из них под руководством академика В. А. Черешнева свою научно-исследовательскую деятельность выполняют 1 соискатель ученой степени кандидата наук и 2 докторанта по специальности «иммунология».

С 2003 по 2022 г. выпускники аспирантуры ИИФ УрО РАН разных лет, соискатели ученых степеней кандидатов и докторов наук успешно защитили диссертации (как в диссертационном совете нашего института, так и в диссертационных советах других организаций) и получили учёную степень: кандидата медицинских наук — 10 человек, кандидата биологических наук — 23, кандидата физико-математических наук — 9, доктора медицинских наук — 6, доктора биологических наук — 6, доктора физико-математических наук — 2 человека.

В качестве заведующей аспирантуры со дня её основания была Римма Михайловна Кобелева, с 2015-2018 гг. успешно трудилась к. б. н. Юлия Сергеевна Храмцова, далее эту должность стала занимать и остаётся в ней по настоящее время к. б. н. Ольга Сергеевна Арташян.

Диссертационный совет ИИФ УрО РАН

Создание диссертационного совета по защите диссертаций на соискание учёной степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук на базе Института иммунологии и физиологии УрО РАН (далее - диссертационный совет) было инициировано академиком Валерием Александровичем Черешневым. Это было обусловлено необходимостью организации в проведения аттестации кадров высшей квалификации с учётом 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.

Диссертационный совет был создан в 2005 г. и продолжает функционировать по настоящее время Его бессменным председателем является В. А. Черешнев, учёным секретарём с 2005 по 2022 г. являлась д. м. н., профессор Ирина Александровна. Тузанкина, в настоящее время — к. б. н. Юлия Александровна Журавлева. Технический секретарь — Елена Николаевна Денкс (с 2006 г.). За время работы совета в нем защищено 128 диссертационных работ, включая докторские по специальностям: «физиология» (биологические и медицинские науки), «общественное здоровье» (медицинские науки), «клиническая иммунология, аллергология» (биологические и медицинские науки), «патофизиология» (биологические науки).

Первый совет Д 004.027.01, специальности физиология» (биологические и медицинские науки), «общественное здоровье» (медицинские науки), «клиническая иммунология, аллергология» (биологические и медицинские науки), был утвержден приказом Министерства образования и науки РФ в декабре 2005 г. Защиты диссертационных работ проводились по трем научным специальностям и двум областям науки: «иммунология, аллергология» (биологические и медицинские науки), «физиология» (биологические и медицинские науки), «общественное здоровье и здравоохранение» (медицинские науки). В этот период были защищены 103 диссертационные работы.

В январе 2016 г. по приказу Минобрнауки России (№ 48/нк от 28.01.2016) был открыт новый диссертационный совет Д 004.027.02, который действовал до 16 октября 2022 г. (причина открытия нового совета – разрешение ВАК проводить защиты только по трем специальностям). Защиты проводились по двум специальностям и двум отраслям науки: «клиническая иммунология, аллергология» (медицинские науки), «патологическая физиология» (биологические науки). В этот период в совете защитился 21 диссертант.

26 января 2023 г. приказом Минобрнауки России № 38/нк на базе Института иммунологии и физиологии УрО РАН утверждён 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). (причина – изменение названия научной специальности в соответствии с новой номенклатурой научных специальностей и шифра диссертационного совета). В составе совета 23 человека, 16 из них являются научными сотрудниками института, председатель совета — вновь академик Валерий Александрович Черешнев.

Географический диапазон защитившихся достаточно широк: Екатеринбург и Свердловская область, Челябинск и Челябинская область, Москва, Пермь, Тюмень, Уфа, Оренбург, Омск, Архангельск, Новокузнецк, Благовещенск, Ростов-на-Дону, Санкт-Петербург, Ульяновск, Курган и др.

Впервые в диссертационном совете института успешно защитились иностранные соискатели учёной степени кандидата биологических наук по специальности «патологическая физиология» (биологические науки) — гражданин Китайской Народной Республики Лю Гоцзюнь (2020), по специальности «иммунология» — гражданин Исламской Республики Афганистан Шинвари Хайбер (2023 г.). У обоих соискателей научными руководителями были И. А. Тузанкина и В. А. Черешнев. Соискатели были очными аспирантами Уральского федерального университета им. первого Президента России Б. Н. Ельцина. Обе защиты были проведены в соответствии со всеми требованиями, предъявляемыми Минобрнауки России к научным исследованиям иностранных соискателей: в частности, защита диссертации на английском языке сопровождалась синхронным переводом.

Итак, Институту исполнилось 20 лет. Наступило время критично оценить пройденный путь, выразить признательность всем, кто не пожалел времени, сил, способностей, чтобы поддержать становление и развитие молодого Института.

Сейчас наша страна переживает непростой период, одна из главных задач которого – восстановить высокие позиции национальной системы науки, образования и в короткий срок вернуться на передовые рубежи, поскольку от этого зависит, готово ли будет современное поколение россиян дать достойный ответ на исторические, глобальные вызовы XXI столетия.

Информация о материале: Статьи; 12 марта 2015; Просмотров: 1740

Оглавление

Направление «Молекулярные механизмы мышечных сокращений и биомеханика неоднородного миокарда»

Становление уральской научной школы «Физиология и биофизика миокарда»

Первым структурным подразделением, на базе которого создавался ИИФ УрО РАН, был Екатеринбургский отдел молекулярной и клеточной биомеханики Института физиологии Коми НЦ УрО РАН (Сыктывкар, директор — академик М. П. Рощевский). Заведовал отделом профессор, д.б.н., заслуженный деятель науки РФ Владимир Семенович Мархасин, который вошел в состав вновь созданной лаборатории биофизики и математического моделирования и стал научным руководителем одного из двух основных направлений исследований в институте — «Молекулярные механизмы мышечного сокращения и биомеханика неоднородного миокарда». В 2003 году В. С. Мархасин был избран членом-корреспондентом РАН. Он проработал в институте главным научным сотрудником до своей кончины в 2015 году.

В момент организации ИИФ УрО РАН в 2003 году были образованы 3 лаборатории: 2 экспериментальные — лаборатория биомеханики (заведующий — д.б.н. Юрий Леонидович Проценко) и лаборатория молекулярных механизмов мышечного сокращения (заведующий — д.б.н. Сергей Юрьевич Бершицкий) — и теоретическая лаборатория биофизики и математического моделирования (заведующая — д.ф.-м.н., профессор Ольга Эдуардовна Соловьёва). Позднее в ходе оптимизации структуры института экспериментальные лаборатории были объединены в одну — лабораторию биологической подвижности (заведующий С. Ю. Бершицкий). Лаборатория биофизики и математического моделирования переименована в лабораторию математической физиологии, и в 2016 году ей было присвоено имя члена-корреспондента РАН В. С. Мархасина.

Костяк сотрудников отдела в составе Ю. Л. Проценко, С. Ю. Бершицкого, Л. Б. Кацнельсона, О. Э. Соловьёвой, Л. В. Никитиной, Г. В. Копыловой, Б. Ю. Бершицкого, Н. А. Балакиной-Викуловой, А. А. Балакина, П. В. Коновалова работает в институте с момента его создания по сегодняшний день. Уже во время работы в институте сотрудниками лабораторий защищено 5 докторских диссертаций и 17 кандидатских диссертаций по биофизике, физиологии. В 2018 году преимущественно из молодых сотрудников лаборатории математической физиологии и биологической подвижности, учеников и аспирантов С. Ю. Бершицкого, Л. В. Никитиной, О. Э. Соловьёвой, была создана молодежная лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики (заведующая — к.ф.-м.н. А. Д. Хохлова).

Этапы организационного развития научной школы

1973–1977	Экспериментальная лаборатория городской клинической больницы № 23 г. Свердловска (заведующий В. Я. Изаков)
1977–1979	Лаборатория биофизики миокарда Свердловской областной клинической больницы № 1 (заведующий В. Я. Изаков)
1979–1988	Лаборатория биофизики НИИ гигиены труда и профзаболеваний (заведующий В. Я. Изаков)
1988–1991	Отдел биофизики Института физиологии Коми научного центра УрО РАН (заведующие В. Я. Изаков, 1988–1990; В. С. Мархасин, 1990–1991) лаборатория биомеханики (заведующие В. С. Мархасин, 1989–1990; Ю. Л. Проценко, 1990–1991) лаборатория физиологически активных веществ (заведующий В. Я. Изаков)
1991–1998	Екатеринбургский филиал Института физиологии Коми научного центра УрО РАН (директор филиала В. С. Мархасин) лаборатория биоинженерии (1994–1997) (заведующий Н. А. Лукин) лаборатория биомеханики (заведующий Ю. Л. Проценко) лаборатория биофизики (заведующий В. С. Мархасин)
1998–2000	Отдел молекулярно-клеточной биомеханики Института физиологии Коми научного центра УрО РАН (заведующий отделом В. С. Мархасин) лаборатория биомеханики (заведующий Ю. Л. Проценко) лаборатория биофизики (заведующий В. С. Мархасин)
2000–2003	Екатеринбургский филиал института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН лаборатория биомеханики (заведующий Ю. Л. Проценко) лаборатория молекулярных механизмов мышечного сокращения (заведующий С. Ю. Бершицкий) лаборатория биофизики и математического моделирования (заведующая О. Э. Соловьёва)
2003–2008	Институт иммунологии и физиологии УрО РАН лаборатория биомеханики мышц (заведующий Ю. Л. Проценко) лаборатория молекулярных механизмов мышечного сокращения (заведующий С. Ю. Бершицкий) лаборатория биофизики и математического моделирования (заведующая О. Э. Соловьёва)
2008 — наст. время	Институт иммунологии и физиологии УрО РАН лаборатория биологической подвижности (заведующий С. Ю. Бершицкий) лаборатория математической физиологии (заведующая О. Э. Соловьёва) лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики (с 2018) (заведующие А. Д. Хохлова, 2018–2021; Д. В. Щепкин, с 2021-го по наст. время)

Основателями научного направления и уральской научной школы физиологии и биофизики сердца, к которой относятся лаборатории биологической подвижности, математической физиологии и трансляционной медицины и биоинформатики, являются профессор Валерий Яковлевич Изаков (1941–1990) и член-корреспондент РАН, профессор Владимир Семенович Мархасин (1941–2015). Более старшее поколение сотрудников лабораторий (доктора наук Ю. Л. Проценко, С. Ю. Бершицкий, Л. Б. Кацнельсон, О. Э. Соловьёва, Л. В. Никитина и кандидаты наук Г. В. Машанов, Н. А. Балакина-Викулова, А. А. Балакин, В. Ю. Гурьев, О. Н. Лукин, Т. В. Чумарная) — их прямые ученики.

Валерий Яковлевич Изаков и Владимир Семенович Мархасин учились в одной группе в Свердловском медицинском институте и окончили его в 1964 году. В числе первых в СССР они начали регистрировать электрическую активность в препаратах миокарда, эти результаты вошли в их кандидатские диссертации, которые они защитили в один день в 1968 году.

Markhasin_Izakov В. С. Мархасин и В. Я. Изаков, 1964

Началом становления школы физиологии и биофизики миокарда в Екатеринбурге (тогда Свердловске) можно считать небольшую группу, созданную Изаковым и Мархасиным в 1974 году на базе 23-й городской клинической больницы при поддержке руководителя отделения кардиохирургии, выдающегося кардиохирурга, профессора Милослава Станиславовича Савичевского. Тогда же в группу вошли Сергей Юрьевич Бершицкий, Юрий Леонидович Проценко, Павел Борисович Цывьян, которые затем выросли в маститых исследователей, стали докторами наук и до сегодняшнего дня образуют костяк уральской школы.

Первое время работа велась на чистом энтузиазме, но сегодня тогдашние волонтеры вспоминают о подвале 23-й больницы с теплотой и ностальгией. Финансовая поддержка исследований появилась благодаря академику Валерию Ивановичу Шумакову, директору федерального НИИ трансплантологии и искусственных органов, когда группа получила официальный статус лаборатории биофизики миокарда и штатные ставки в рамках советско-американской программы «Искусственное сердце». Задачей, поставленной перед лабораторией, была разработка искусственного водителя ритма сердца. В. Я. Изаков выдвинул идею — использовать для запуска стимулятора сокращение предсердия, которое оставалось у реципиента при трансплантации. При постоянной ритмической стимуляции скелетную мышцу кролика пытались трансформировать в мышцу, подобную миокарду. Сотрудники изучали механизмы электрогенеза в кардиомиоцитах, связь между возбуждением и сокращением, механизмы расслабления сердечной мышцы, а также природу вязкоупругого поведения миокарда животных.

В. С. Мархасин одним из первых в стране начал исследовать биоптаты сердца больных в клинике М. С. Савичевского на базе свердловской ГКБ № 23. Там В. С. Мархасин и его ученики изучали механизмы нарушений сократительной функции миокарда при врожденных и приобретенных пороках сердца. Обнаружив существенную неоднородность электрической и механической активности в препаратах сердечной мышцы, Владимир Семенович впервые задумался о физиологической и патофизиологической роли неоднородности миокарда в сердечной деятельности. Впоследствии этот феномен стал одним из основных направлений исследований и «визитной карточкой» научной школы, представители которой с самого начала стремились найти практическое применение своим фундаментальным результатам. Пионерские работы уральских кардиофизиологов в 1980-е годы намного опередили «бум неоднородности», охвативший мировую физиологию сердца десятилетием позже. Новизна и глубина исследований постепенно превратили лабораторию в уникальную научную школу по изучению биомеханики и биофизики мышечного сокращения.

После 23-й горбольницы лаборатория биофизики миокаpда под руководством В. Я. Изакова еще несколько лет работала сначала в областной клинической больнице № 1, затем почти 10 лет в НИИ гигиены труда и профзаболеваний. И наконец в 1988 году коллектив приобрел статус академического, войдя в качестве отдела биофизики в Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН, что стало возможным благодаря доброй воле и значительным усилиям директора этого института — академика Михаила Павловича Рощевского. К сожалению, Валерию Яковлевичу Изакову недолго пришлось руководить отделом, который после его ухода из жизни в 1990 году возглавил Владимир Семенович Мархасин. Сейчас уже трудно представить, какие организационные и материальные трудности преодолевал коллектив, чтобы сохраниться и продолжать развиваться в те сложные времена. Существенную поддержку ему обеспечивали гранты Российского фонда фундаментальных исследований, а также международные исследовательские гранты Фонда Сороса, Национального института здоровья США, НАТО, Фонда Александра Гумбольдта, Института Говарда Хьюза, фондов CRDF и Wellcome Trust.

В период развития уральской школы физиологии и биофизики миокарда В. С. Мархасин получил ученую степень доктора биологических наук, защитив в 1983 году диссертацию «Механизмы нарушения сократительной функции миокарда при хронической сердечной недостаточности (экспериментальное исследование биоптатов миокарда больных врожденными и приобретенными пороками сердца)», В. Я. Изаков в 1986 году защитил диссертацию «Исследование клеточныx cиcтем pегуляции меxаничеcкой активноcти (биомеxаничеcкий аспект)» и стал доктором медицинских наук. В 1980–1990-е кандидатами наук стали их ученики: Ю. Л. Проценко, С. М. Руткевич, П. Б. Цывьян, Б. Л. Быков, С. В. Желамский, С. Ю. Бершицкий, О. Н. Бершицкая, Ф. А. Бляхман, Т. Ф. Шкляр, Л. Б. Кацнельсон, Л. В. Никитина, Г. И. Машанов, Т. А. Барабанова. В 1994 году Павел Борисович Цывьян, ученик В. С. Мархасина, уже работая в Уральском НИИ охраны материнства и младенчества, защитил докторскую диссертацию по кардиологии «Регуляторные механизмы регуляции сократительной активности и насосной функции сердца новорожденного». В эти же два десятилетия были изданы ключевые монографии, до сих пор являющиеся настольными книгами для сотрудников института и нескольких поколений исследователей биофизики и биомеханики миокарда[1].

[1] Изаков В. Я., Иткин Г. П., Мархасин B. C. и др. Биомеханика сердечной мышцы. М.: Наука, 1981; Мархасин B. C., Изаков В. Я., Шумаков В. И. Физиологические основы нарушения сократительной функции миокарда. СПб: Наука, 1994; Мархасин B. C., Кацнельсон Л. Б., Никитина Л. B., Проценко Ю. Л., Руткевич С. М., Соловьёва О. Э., Ясников Г. П. Биомеханика неоднородного миокарда. Екатеринбург, 1999; Изаков В. Я., Мархасин В. С., Ясников Г. П., Белоусов B. C., Проценко Ю. Л. Введение в биомеханику пассивного миокарда. М.: Наука, 2000.

Сотрудники группы В. Я. Изакова в 1975 году. Слева направо: П. Б. Цывьян, Ю. Л. Проценко, В. Я. Изаков, В. С. Мархасин и Е. П. Амон

В начале 2000-х отдел В. С. Мархасина послужил основой для создания Института иммунологии и физиологии УрО РАН, который организовал и возглавил академик В. А. Черешнев. В новом институте коллектив обзавелся уникальным оборудованием и продолжил экспериментальные и теоретические исследования в области биомеханики и электромеханического сопряжения в сердечной и скелетной мышцах на современном мировом уровне. Сотрудники этого отдела по сей день работают в лабораториях биологической подвижности и математической физиологии ИИФ. В 2003 году Владимир Семенович был выдвинут институтом и избран членом-корреспондентом РАН Отделения физиологии.

Член-корреспондент В. С. Мархасин, академики Ю. В. Наточин, О. Г. Газенко, В. А. Черешнев на XIX всероссийском съезде физиологов. Екатеринбург, 2004

Отдел проводит эксперименты как на многоклеточных препаратах миокарда, так и на его изолированных клетках и на целом сердце, изучает тонкие механизмы регуляции функции в нормальном миокарде и при его патологии. В лаборатории биологической подвижности под руководством доктора биологических наук С. Ю. Бершицкого, ученика В. Я. Изакова, ведутся эксперименты на молекулярном уровне, в которых изучается взаимодействие сократительных белков сердечной мышцы и их кальциевая регуляция. Группа доктора биологических наук Л. В. Никитиной, ученицы В. С. Мархасина, исследует неоднородность сократительных белков миокарда. Такого рода экспериментами занимаются очень немногие лаборатории мира. В сотрудничестве с еще одним «школьником» с советских времен доктором физико-математических наук Андреем Кимовичем Цатуряном (Институт механики МГУ) и при участии коллег из Лондонского имперского колледжа активно развиваются исследования фундаментальных механизмов функционирования моторных мышечных белков, инициированные в свое время В. Я. Изаковым. Группа доктора биологических наук Ю. Л. Проценко, тоже ученика В. Я. Изакова, изучает биомеханику сердечной мышцы в норме и при патологии: в частности, исследуются нарушения функции миокарда, вызванные гипертензией, которая может приводить к тяжелой гипертрофии сердца. Активно развивается математическое моделирование сердечной мышцы, значение которого так хорошо понимали и поддерживали В. Я. Изаков и В. С. Мархасин. Первые работы по моделированию были выполнены ими еще в 1980-е годы совместно с профессором, д.ф.-м.н. Григорием Нойховичем Мильшейном (УрГУ) и А. К. Цатуряном (МГУ). Позднее развитию этих работ посвятили себя сначала д.ф.-м.н. Леонид Борисович Кацнельсон, ученик В. Я. Изакова и В. С. Мархасина, а потом и д.ф.-м.н. Ольга Эдуардовна Соловьёва, ученица Владимира Семеновича. Сегодня она руководит лабораторией математической физиологии, которую В. С. Мархасин создал в ИИФ и в которой работал до самых последних дней.

В настоящее время в рамках направления работают следующие лаборатории:

лаборатория биологической подвижности;
лаборатория математической физиологии;
лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики.

Лаборатория биологической подвижности

Лаборатория биологической подвижности была создана в 2008-м, в год реструктуризации института, и объединила лаборатории биомеханики и молекулярных механизмов мышечного сокращения, как было изложено выше. Сегодня исследования в этой лаборатории ведутся двумя научными группами: группой молекулярных механизмов мышечного сокращения д.б.н. С. Ю. Бершицкого и группой биомеханики мышц д.б.н. Ю. Л. Проценко.

Научная группа молекулярных механизмов мышечного сокращения д.б.н. С. Ю. Бершицкого

В 2003 году филиал Института экологии и генетики микроорганизмов был преобразован в самостоятельный Институт иммунологии и физиологии УрО РАН во главе с академиком В. А. Черешневым. Лабораторию биологической подвижности (под руководством С.Ю. Бершицкого) объединили с лабораторией биомеханики (под руководством Ю.Л. Проценко), и она стала называться лабораторией биологической подвижности. Галина Васильевна Копылова занималась в ней экспериментами на in vitro подвижной системе, к ней присоединилась Лариса Валерьевна Никитина. С помощью Бориса Юрьевича Бершицкого и Дениса Александровича 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 С. Ю. Бершицкий защитил докторскую диссертацию на кафедре биофизики биологического факультета МГУ на тему «Исследование механизма генерации силы в мышце».

В 2006 году в лабораторию пришёл Салават Рафаилович 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 Владимирович 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.

Заведующий лабораторией — Сергей Юрьевич Бершицкий поделился своими воспоминаниями о истроии создания лаборатории и деятельности своей научной группы в лирико-документальном очерке.

Научная группа биомеханики мышц д.б.н. Ю. Л. Проценко

Ключевыми сотрудниками группы биомеханики мышц в лаборатории биологической подвижности являются ее руководитель г.н.с., д.б.н. Юрий Леонидович Проценко (научная карьера с 1971 года), с.н.с., к.б.н. Сергей Михайлович Руткевич (научная карьера с 1970 года), с.н.с., к.б.н. Олег Николаевич Лукин (научная карьера с 1998 года), с.н.с., к.б.н. Александр Александрович Балакин (научная карьера с 1998 года), с.н.с., к.б.н. Леонид Тимофеевич Смолюк (научная карьера с 2008 года), м.н.с., к.б.н. Алексей Тимофеевич Смолюк (научная карьера с 2015 года), м.н.с. Руслан Владимирович Лисин (научная карьера с 2009 года), н.с. Даниил Андреевич Кузнецов (научная карьера с 2009 года).

Коллектив группы Ю. Л. Проценко имеет длительный опыт работы в области биомеханики и физиологии нормального и патологически измененного миокарда. Основной объект ее экспериментальных исследований — изолированные многоклеточные препараты сердечной мышцы (папиллярные мышцы, трабекулы) и изолированные кардиомиоциты желудочков и предсердий сердца теплокровных животных. Экспериментальные методы включают в себя прямые биомеханические измерения и оптическую регистрацию свечения флуоресцентных красителей. Одним из направлений исследований коллектива является изучение длинозависимой (ин)активации механической активности и кальциевой регуляции в кардиомиоцитах нормального и патологически измененного миокарда. В его рамках исследуется феноменология быстрых, в течение нескольких циклов сокращения, изменений сократимости и кинетики несвязанного цитозольного кальция (кальциевого перехода) в ответ на деформацию (феномен Франка — Старлинга) и более длительных, в течение минут, изменений сократимости и кальциевого перехода (феномен Анрепа).

Новое направление, сформированное под научным руководством В. С. Мархасина (биомеханика неоднородного миокарда), позволило сотрудникам группы создать уникальный метод экспериментального исследования механической и электрической активности неоднородного миокарда — метод мышечных дуплетов. В его основе лежит разработанный С. М. Руткевичем алгоритм программного управления в реальном масштабе времени механической связью двух отдельно расположенных мышц. Этот метод активно применяется в лаборатории для изучения роли пространственно-временной неоднородности сердечной ткани в регуляции ее сократительной функции. В частности, проводится исследование непрерывного механического взаимодействия сердечной мышцы с последовательно или параллельно соединенным мышечным или виртуальным (математическая модель) партнером. Такое взаимодействие характерно для сокращения мышечных волокон в целом сердце, в процессе чего происходит взаимная автоподстройка их сократительной активности.

Под руководством Ю. Л. Проценко разработана и верифицирована уникальная математическая модель вязкоупругих свойств и геометрических размеров морфофункционального элемента миокарда — фасцикулы (пластины), которая защищена двумя кандидатскими диссертациями (Л. Т. Смолюк и А. Т. Смолюк).

В тесном сотрудничестве с Екатеринбургским медицинским научным центром профилактики и охраны здоровья рабочих промышленных предприятий Роспотребнадзора лаборатория токсикологии изучает эффекты острого и хронического отравления солями и наночастицами тяжелых металлов (свинец, кадмий) на сократимость миокарда желудочка крыс. В частности, выполняются исследования влияния острого и субхронического токсического действия солей свинца и кадмия in vitro на фундаментальные механизмы регуляции сократимости миокарда при регистрации механических и электрических характеристик и кинетики кальция в кардиомиоцитах, многоклеточных препаратах миокарда и на уровне изолированного интактного сердца здоровых крыс и крыс с экспериментальной моделью легочно-сердечной недостаточности. Это направление является перспективным ввиду его очевидной актуальности.

С 2006 года группа проводит исследования по нескольким грантам Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), Российского научного фонда (РНФ), программ Президиума Российской академии наук и УрО РАН.

Сотрудниками группы защищены диссертации:

Проценко Ю. Л. «Влияние неоднородности и нелинейности механических характеристик миокарда на его сократимость». Специальность: 03.00.13 — физиология. Сыктывкар, Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН, 2005. Научный консультант д.м.н. Мархасин В. С.
Балакин А. А. «Биомеханические эффекты взаимодействия элементов неоднородного миокарда в последовательном и параллельном дуплетах». Специальность: 03.00.13 — физиология. Сыктывкар, Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН, 2009. Руководитель д.б.н. Проценко Ю. Л., научный консультант д.м.н. Мархасин В. С.
Лукин О. Н. «Исследование влияния механической неоднородности миокарда на его сократимость методом параллельного гибридного дуплета». Специальность: 03.00.13 — физиология. Екатеринбург, Институт иммунологии и физиологии УрО РАН, 2006. Руководитель д.б.н. Проценко Ю. Л., научный консультант д.м.н., член-корр. РАН Мархасин В. С.
Смолюк Л. Т. «Экспериментальное и теоретическое исследование вязкоупругих свойств папиллярной мышцы». Специальность: 03.01.02 — биофизика. Пущино, 2011. Руководители д.б.н. Проценко Ю. Л., к.ф-м.н. Кобелев А. В.
Смолюк А. Т. «Неоднородность вязкоупругих свойств миокарда. Модель и эксперимент». Специальность: 03.01.02 — биофизика. Санкт-Петербург, ФГАОУ ВО «СПбПУ», 2018. Руководитель д.б.н. Проценко Ю. Л.
Клинова С. В. «Научное обоснование принципов биологической профилактики кардиовазотоксического действия свинца и кадмия». Специальность: 14.02.01 — гигиена. Москва, 2021. Научные руководители д.б.н. Минигалиева И. А., д.б.н. Проценко Ю. Л.

Получен ряд патентов на изобретения: патент № 2636768 «Устройство для фиксации изолированных мышечных препаратов» (Лисин Р. В., Проценко Ю. Л., Балакин А. А., 2018), патент №189320 «Устройство для фиксации мелких и средних лабораторных животных при проведении хирургических вмешательств под ингаляционной анестезией» (Кузнецов Д. А., Проценко Ю. Л., Балакин А. А., 2019), патент № 2712954 «Способ повышения устойчивости организма к комбинированному вредному действию свинца и кадмия» (Привалова Л. И., Клинова С. В., Минигалиева И. А., Сутункова М. П., Валамина И.Е ., Макеев О. Г., Проценко Ю. Л., Никитина Л. В., Герцен О. П., Гурвич В. Б., Кацнельсон Б. А., 2020).

Ю. Л. Проценко и О. Н. Лукин вели исследовательскую и преподавательскую деятельность в Уральском государственном университете и Уральском медицинском университете, под их руководством защищено несколько кандидатских, магистерских и бакалаврских работ.

Сотрудники группы становились лауреатами Премии губернатора Свердловской области для молодых ученых за лучшую работу в области физиологии: Леонид Тимофеевич Смолюк (2011), Олег Николаевич Лукин (2012), Алексей Тимофеевич Смолюк (2015), Даниил Андреевич Кузнецов (2017).

Коллектив лаборатории плодотворно сотрудничает с рядом зарубежных научных групп под руководством д-ра Питера Коля (ранее Университет Оксфорда, Великобритания, ныне Университет Фрайбурга, Германия), д-ра Гэнтаро Ирибэ (Университет Окаямы, Япония), д-ра Питера де Тумба и д-ра Оливье Казорлу (Университет Монпелье, Франция). Ряд сотрудников (О. Н. Лукин, Л. Т. Смолюк) проводили длительные исследования и стажировки за рубежом.

Исследования группы регулярно представляются на российских и зарубежных научных мероприятиях, включая ежегодные конгрессы Biophysical Society (США), European Society of Cardiology (Германия), European Muscle Conference (Польша, Чехия), Mechano-Electric Feedback (Англия, Германия), Российского кардиологического общества (Москва, Екатеринбург, Санкт-Петербург).

Ключевые научные и научно-технические достижения группы Проценко

В рамках исследований группы на изолированных трабекулах и папиллярных мышцах желудочка сердца теплокровных животных было установлено, что в стационарном изометрическом режиме сокращения характеристики спада кальциевого перехода в фазу расслабления существенно зависят от величины степени растяжения мышцы. Впервые было показано, что существуют видовые отличия в проявлении такой зависимости — конкретно в миокарде предсердий и желудочков крысы и морской свинки. Установлены особенности изменения длинозависимого поведения характеристик изометрического сокращения и кальциевого перехода в миокарде крыс при гипертрофии и терминальной стадии легочно-сердечной недостаточности. Помимо краткосрочного феномена регуляции сократимости миокарда (феномен Франка — Старлинга) активно исследуется феномен среднесрочной регуляции сократительной активности миокарда — медленный ответ силы сокращения на резкое изменение длины мышцы (феномен Анрепа). Было показано, что этот весьма выраженный в здоровом миокарде феномен практически полностью подавлен в миокарде крыс с экспериментальной моделью легочно-сердечной недостаточности[1] (Lookin & Protsenko, Eur. Heart J., 2018; Lookin, Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 2020).

С помощью метода мышечных дуплетов был открыт и подробно описан новый тип медленных изменений сократительной активности в мышце, возникающих в ходе ее непрерывного механического взаимодействия с последовательно соединенным мышечным партнером; при таком взаимодействии мышца подвержена циклическим динамическим деформациям, характерным для сокращения волокна в целом сердце[2]. Установлено, что в основе этого феномена лежат изменения в кинетике образования и распада кальций-тропониновых комплексов, а также натрий-регулирующие внутриклеточные механизмы[3]. Феномен пространственно-временной морфофункциональной неоднородности кардиомиоцитов в стенке желудочка определяет новый класс процессов внутренней оптимизации сократительной функции сердечной мышцы[4].

Проведена серия работ по исследованию кардиотоксического действия солей и наночастиц тяжелых металлов (свинца и кадмия), установлены различия в степени и направлении модификации сократительной активности препаратов папиллярных мышц и трабекул при хроническом воздействии этими металлами[5] (Protsenko et al., Food Chem. Toxicol., 2020; ).

С помощью одновременного измерения механической активности и кальциевой кинетики в изолированных кардиомиоцитах и многоклеточных препаратах миокарда установлены новые взаимоотношения между степенью нагружения миоцита и его сократительным ответом, а также роли кальциевой активации миофиламентов в механизмах Франка — Старлинга и среднесрочной регуляции сократимости[6] (Lookin, Clin. Exp. Pharmacol. Physiol., 2020; Lookin et al., Front. Physiol., 2022).

Феноменология электро-кальций-механического сопряжения и механо-электрических обратных связей в нормальном/патологическом миокарде желудочка и предсердия исследуется с применением методов прецизионного измерения силы сокращения и задания деформации кардиомиоцита или сердечной мышцы в сочетании с оптическими методами измерения кальциевой активности с использованием эпифлуоресцентной и лазерной сканирующей конфокальной микроскопии и методом измерения трансмембранного потенциала плавающими электродами.

Группа постоянно публикует результаты своих исследований в ведущих зарубежных высокорейтинговых журналах (первого и второго квартилей): «Frontiers in Physiology», «Progress in Biophysics and Molecular Biology», «European Heart Journal», «American Journal of Physiology (Heart Physiology)», «European Journal of Physiology» (ранее «Pflugers Archiv»), «International Journal of Molecular Sciences», «Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology», «Journal of Physiological Science», «Toxicology Reports», «Food and Chemical Toxicology» и других. Сотрудники группы выступили в качестве (со)авторов нескольких монографий^{^[7]}.

Сотрудники группы получили несколько патентов: № 2636768 (2017), № 189320 (2019), № 2712954 (2020).

Работа группы постоянно поддерживается (финансируется) российскими и зарубежными фондами научных исследований, такими как РФФИ (включая конкурсы совместных исследований с зарубежными научными группами), РНФ, Программы Президиума РАН и УрО РАН, Wellcome Trust (Великобритания), National Institutes of Health (США), а также коммерческими компаниями (ОПТЭК, официальный представитель Carl Zeiss в России).

Данные об уникальном оборудовании и приборной базе

Биомеханические измерения сократимости и оптическая регистрация свечения флуоресцентного красителя в изолированной сердечной мышце выполняются с помощью систем для исследования мышечной активности (Muscle Research System, Scientific Instruments GmbH, Гейдельберг, Германия), а также самостоятельно разработанных комплексов для проведения одновременного измерения на двух изолированных сердечных мышцах, в том числе с применением микроэлектродной техники для измерения трансмембранного мембранного потенциала (IE-210 Intracellular Electrometer) и для онлайн-измерений (в псевдореальном масштабе времени) сократительного ответа изолированных сердечных мышц и управления режимами их сокращения в физиологическом эксперименте, что позволяет имитировать изометрический, изотонический, физиологический режимы сокращения сердечной мышцы (Protsenko et al., Food Chem. Toxicol., 2020). Для обработки, анализа и документирования получаемых данных разработан программный комплекс EqapAll6.

На уровне изолированного целого сердца животных проводятся исследования сократимости камер сердца для оценки насосной функции методом построения петли «давление-объем» и электрической функции при регистрации ЭКГ комплексом приборов (Radnoti Working Heart System с набором датчиков и обрабатывающим комплексом Power Lab 30 (ADinstruments, USA) с датчиком MPVS-Ultra Pressure-Volume Unit (ADinstruments, USA)) при измерении внутриполостного давления и внутриполостного объема крови в сердечном цикле.

bm image1 Комплекс приборов для одновременного измерения механической активности и кальциевой кинетики в изолированных кардиомиоцитах и многоклеточных препаратах миокарда

bm image2 Первый комплекс приборов для проведения одновременного измерения мышечной активности на двух изолированных сердечных мышцах (параллельный дуплет)

Для получения одиночных кардиомиоцитов применяется стандартная методика ретроградной (по Лангендорфу) перфузии изолированного сердца раствором с добавлением ферментативного агента с использованием системы перфузии целого сердца (Radnoti, AD Instruments, Австралия). Эта же система позволяет проводить исследования на изолированном интактном сердце при ретроградной и прямой перфузии. Регистрация механической активности, потенциала действия, кальциевого перехода в изолированном кардиомиоците выполняется с помощью системы лазерной конфокальной микроскопии (LSM-710, Carl Zeiss, Германия) и программного обеспечения Zen 2010 (Carl Zeiss, Германия); частота сканирования изображения клетки может составлять до 500 кадров/сек. Метод карбоновых волокон, который используется для проведения прямых биомеханических измерений и манипуляций с изолированными кардиомиоцитами, был впервые применен в ИИФ (в конфигурации двух волокон) сотрудниками группы Ю. Л. Проценко.

Комплекс приборов для исследования изолированного целого сердца животных при регистрации насосной и электрической функции (Radnoti Working Heart System с набором датчиков и обрабатывающим комплексом Power Lab 30 ( ADinstruments, USA) с датчиком MPVS-Ultra Pressure-Volume Unit (ADinstruments, USA)) измерения внутриполостного давления и внутриполостного объема крови в сердечном цикле

В группе также успешно реализованы методики выделения изолированных кардиомиоцитов при перфузии целого сердца крысы (морской свинки) ферментативным раствором, окрашивания изолированных сердечных мышц и одиночных кардиомиоцитов кальций-связывающими флуоресцентными красителями, задания растяжения изолированного кардиомиоцита с помощью техники карбоновых волокон, задания физиологического режима сокращений предсердия и желудочка (аналогично P-V петле целого сердца).

bm image5 Визит профессора Гэнтаро Ирибэ (Университет Окаямы, Япония) в ИИФ УрО РАН.
Внизу: Г. Ирибе, О.Н. Лукин. Вверху: А.А. Балакин, Ю.Л. Проценко, Д.А. Кузнецов.

bm image6 В.С. Мархасин и С.М Руткевич

bm image8 Акад. О. Г. Газенко с женой, С. М. Руткевич и Ю. Л. Проценко на фоне комплекса приборов для измерения механической активности двух изолированных сердечных мышц в изоляции и взаимодействующих в дуплете в реальном масштабе времени

[1] Lookin O., Protsenko Y. The lack of slow force response in failing rat myocardium: role of stretch-induced modulation of Ca-TnC kinetics // J. Physiol. Sci. 2019. Vol. 69(2). P. 345–357.

[2] Protsenko Yu. L. et al. Hybrid duplex — a novel method to study the contractile function of heterogeneous myocardium // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2005. Vol. 289. P. H2733–2746; Markhasin V. S. et al. Slow force response and auto-regulation of contractility in heterogeneous myocardium // Prog. Biophys. Mol. Biol. 2012. Vol. 110. P. 305–318.

[3] Katsnelson L. B. et al. Contribution of mechanical factors to arrhythmogenesis in calcium overloaded cardiomyocytes: model predictions and experiments // Prog. Biophys. Mol. Biol. 2011. Vol. 107. Is. 1. P. 81–89.

[4] Balakin A. et al. The phenomena of mechanical interaction of segments of hypertrophied myocardium // Prog. Biophys. Mol. Biol. 2018. Vol. 133. P. 20–26.

[5] Protsenko Yu. L. et al. Effects of subchronic lead intoxication of rats on the myocardium contractility // Food Chem. Toxicol. 2018. Vol. 120. P. 378–389; Protsenko Yu. L. et al. Further analysis of rat myocardium contractility changes associated with a subchronic lead intoxication // Food Chem. Toxicol. 2019. Vol. 125. P. 233–241; Protsenko Y. L. et al. Changes in rat myocardium contractility under subchronic intoxication with lead and cadmium salts administered alone or in combination // Toxicol. Rep. 2020. Vol. 7. P. 433–442; Klinova S. V. et al. Cardioinotropic Effects in Subchronic Intoxication of Rats with Lead and/or Cadmium Oxide Nanoparticles // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22(7). Art. 3466.

[6] Lookin O., Protsenko Yu. Length-dependent activation of contractility and Ca-transient kinetics in auxotonically contracting isolated rat ventricular cardiomyocytes // Frontiers in Physiology. 2019. Vol. 10. Art. 1473; Lookin O. et al. The role of pacing rate in the modulation of mechano-induced immediate and delayed changes in the force and Ca-transient of cardiac muscle // Prog. Biophys. Mol. Biol. 2021. Vol. 159. P. 34–45;

^{^[7]} Мархасин В. С. и др. Биомеханика неоднородного миокарда. Екатеринбург, 1999; Мархасин В. С. и др. Введение в основы биомеханики пассивного миокарда. Москва, 2000; Кобелев А. В. и др. Нелинейные вязкоупругие свойства биологических тканей. Екатеринбург, 2012; Markhasin et al. Activation sequence of cardiac muscle in simplified experimental models: relevance for cardiac mechano electric coupling // Cardiac Mechano-Electric Coupling & Arrhythmias / ed. P. Kohl et al. 2nd edition. Oxford University Press, 2011.

Продолжить чтение:
(часть 1) (часть 3)

Информация о материале: Статьи; 12 марта 2015; Просмотров: 1645

Оглавление

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

Lab math phys 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).

Kollazh 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

Докторские диссертации
Аллергология и иммунология (Клиническая иммунология, аллергология)			Физиология			Общественное здоровье и здравоохранение
Биологические науки		Медицинские науки	Биологические науки		Медицинские науки	Медицинские науки
1		3	3		0	6
Всего: 4			Всего: 3			Всего: 6
Итого: 13 докторских диссертаций
Кандидатские диссертации
Аллергология и иммунология (Клиническая иммунология, аллергология)			Физиология			Общественное здоровье и здравоохранение
Биологические науки	Медицинские науки		Биологические науки	Медицинские науки		Медицинские науки
12	12		16	1		49
Всего: 24			Всего: 17			Всего: 49
Итого: 90 кандидатских диссертаций

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: 1507

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: 8566

Содержание:

Состав лаборатории	Основные направления исследований
Важнейшие результаты	Проекты, гранты
Награды	Публикации
Выступления

Заведующий лабораторией: Юшков Борис Германович, д.м.н., профессор, чл.-корр. РАН, ЗДН РФ.

Тел. (343) 3740839, доб. 118
E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Состав лаборатории
к содержанию

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	научный сотрудник, кандидат биологических наук	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	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.
Пахарукова Мария Игоревна	Младший научный сотрудник		8(343) 374-00-70

Основные направления исследований:
к содержанию

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

Важнейшие результаты
к содержанию

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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, гранты
к содержанию

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.

Публикации
к содержанию

Список публикаций смотрите здесь

Выступления сотрудников лаборатории
к содержанию

Список выступлений сотрудников лаборатории смотрите здесь

Информация о материале: Статьи; 04 января 2015; Просмотров: 5637

Содержание:

Состав лаборатории	Проекты, гранты
Основные направления исследований	Публикации
Важнейшие результаты	Выступления
Научное сотрудничество

Заведующий лабораторией: Гусев Евгений Юрьевич, доктор медицинских наук, профессор.

Lab immun vosp

Состав лаборатории
к содержанию

Фамилия Имя Отчество	Должность, ученая степень и звание	eLibrary AuthorID, 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.
Бердюгина Ольга Викторовна	Ведущий научный сотрудник, доктор биологических наук, профессор, руководитель научной темы		8(343)3740070	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.
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.
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.

Основные направления исследований:
к содержанию

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

Важнейшие результаты
к содержанию

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.
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.

Проекты, гранты
к содержанию

Научное сотрудничество
к содержанию

Сотрудники лаборатории активно сотрудничают с различными учреждениями российской федерации: ФГБУН «Санкт-Петербургский Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Пастера» (г. Санкт-Петербург) Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Институтом клеточного и внутриклеточного симбиоза филиалом Оренбургского федерального научного центра УрО РАН (г. Оренбург), ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт особо чистых биопрепаратов» ФМБА России (г. Санкт-Петербург), ФГАОУ ВО «Южно-уральский государственный университет (национальный исследовательский уверситет)», НИИ вирусных инфекций филиал НПО «Вектор» (г. Екатеринбург), НИИ вакцин и сывороток им. Мечникова (г. Москва), и международное сотрудничество с Hu, Desheng (Tongji Medical College, Wuhan, China) в рамках совместного гранта РФФИ Китай № 20-515-55003 «Иммуноопосредованные механизмы SARS-CoV-2 инфекции: новые направления и новые вызовы».

Публикации
к содержанию

Список публикаций сотрудников лаборатории за 2020-2025 годы

Публикации по теме "Системное воспаление"

Информация о материале: Статьи; 04 января 2015; Просмотров: 4766

Заведующая лабораторией: Данилова Ирина Георгиевна, д.б.н., доцент.

В штате лаборатории 9 сотрудников, в том числе 1 доктор и 2 кандидата наук.

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.

Историческая справка

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

Основные направления исследований:

Исследования лаборатории морфологии и биохимии ИИФ УрО РАН выполняются в рамках государственного задания по теме: «Изучение механизмов регенераторных процессов в органах и тканях с использованием экспериментальных моделей экстремальных факторов и токсического воздействия на организм» (№ гос. регистрации АААА-А21-121012090094-7). 2013 - 2021 - г.г.

Изучение механизмов макрофагальной регуляции регенераторных процессов в органах и тканях.
Изучение инсулин-продуцирующей системы организма при моделировании патологических состояний.
Исследование перспектив использования растительных метаболитов и новых синтетических препаратов в профилактике и лечении сахарного диабета первого и второго типов.

Важнейшие результаты:

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).
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.
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).
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).

Научное сотрудничество

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)

Участие сотрудников лаборатории морфологии и биохимии в проектах и грантах

21-15-00169, РНФ «Ремоделирование структуры и функции правого предсердия и желудочка при легочно-сердечной недостаточности» 2021–2023 гг. (Мухлынина Е.А.);
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.);
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.)
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.)
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.)
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.)
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.)

Участие сотрудников лаборатории морфологии и биохимии в конференциях (с 2017 г.)

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).

Патенты сотрудников лаборатории морфологии и биохимии

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».
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».
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».

Публикации: (Список основных публикаций смотрите здесь)

Страница 17 из 17

В начало
Назад
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Вперед
В конец

ОБ ИСТОРИИ ИНСТИТУТА ИММУНОЛОГИИ И ФИЗИОЛОГИИ УрО РАН

История Института иммунологии и физиологии УрО РАН (Часть 2)

Направление «Молекулярные механизмы мышечных сокращений и биомеханика неоднородного миокарда»

Становление уральской научной школы «Физиология и биофизика миокарда»

Этапы организационного развития научной школы

Лаборатория биологической подвижности

Научная группа молекулярных механизмов мышечного сокращения д.б.н. С. Ю. Бершицкого

Научная группа биомеханики мышц д.б.н. Ю. Л. Проценко

Продолжить чтение:
(часть 1) (часть 3)

История Института иммунологии и физиологии УрО РАН (Часть 3)

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

Лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики (молодежная)

Основные вехи формирования и развития

Ключевые фигуры и основные направления исследований в аспекте развития научных школ

Участие лаборатории в общественной жизни Екатеринбурга

Ключевые научные и научно-технические достижения

Данные об уникальном оборудовании и приборной базе

Центр коллективного пользования ИИФ УрО РАН

Диссертационный совет ИИФ УрО РАН

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

Аспирантура ИИФ УрО РАН

С. Ю. Бершицкий о лаборатории биологической подвижности

Лаборатория иммунофизиологии и иммунофармакологии

Лаборатория иммунологии воспаления

Лаборатория морфологии и биохимии

Становление уральской научной школы «Физиология и биофизика миокарда»

Этапы организационного развития научной школы

Научная группа молекулярных механизмов мышечного сокращения д.б.н. С. Ю. Бершицкого

Научная группа биомеханики мышц д.б.н. Ю. Л. Проценко

Продолжить чтение:(часть 1) (часть 3)

Основные вехи формирования и развития

Ключевые фигуры и основные направления исследований в аспекте развития научных школ

Участие лаборатории в общественной жизни Екатеринбурга

Ключевые научные и научно-технические достижения

Данные об уникальном оборудовании и приборной базе

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

Продолжить чтение:
(часть 1) (часть 3)