Оглавление

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

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики (молодежная)

 

Основные вехи формирования и развития

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

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

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

 

Ключевые фигуры и основные направления исследований в аспекте развития научных школ

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

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

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

 

Участие лаборатории в общественной жизни Екатеринбурга

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

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

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

Ключевые научные и научно-технические достижения

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

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

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

Данные об уникальном оборудовании и приборной базе

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

Аппарат Лангендорфа

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

LSM-710 — конфокальный микроскоп

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

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

Центр коллективного пользования ИИФ УрО РАН

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

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

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

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

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

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

Диссертационный совет ИИФ УрО РАН

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

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

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

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

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.