Научные результаты:
- Проведена установка и введение в эксплуатацию исследовательского некриогенного прибора для доклинического МРТ;
- Проведены исследования в направлении разработки новой технологии мультимодальной регистрация оптических и МРТ изображений в одном и том же объеме ткани in vivo, что может быть обеспечено при использовании контрастных веществ для МРТ с эффектом оптического просветления.
- Изучены эффекты клинического магнитно-резонансного (МР)-контрастирования при использовании гадобутрола (ГадовистTM) и его комбинаций, и эффекты оптического просветления гадобутрола для эффективной флуоресцентной визуализации in vivo как при местном, так и при системном применении.
-
Впервые созданы лентивирусные векторы-переносчики для доксициклин регулируемой экспрессии химерных белков на основе каталитически неактивного мутанта эндонуклеазы Cas9 (dCas9);
- Проведены эксперименты по коэкспрессии и локализации в ядре клеток химерных белков на основе ортологов dCas9. Новизна исследования заключается в разработке методов многоцветной маркировки ядерной ДНК клеток для обнаружения совместно локализованных и/или взаимодействующих химер dCas9-FP на основе FRET-эффекта;
- Индуцируемая доксициклин-зависимая экспрессия химерных белков на основе ортологов dCas9 продемонстрирована также in vivo методами флуоресцентного имиджинга с использованием технологии оптического просветления в подкожных опухолевых ксенографтах на мышах.
- Описан двойной эффект гадобутрола в качестве оптического просветляющего агента и в качестве МР-контрастного агента для визуализации перфузии опухоли, что подтверждает важность дальнейших мультимодальных экспериментов по визуализации.
- С помощью исследовательского некриогенного прибора для доклинического МРТ проведено исследование распределения смесей, просветляющих поверхность кожи, в подкожных тканях.
- Разработаны и апробированы неинвазивные подходы для изучения особенностей биодеградации композитных материалов на основе сополимеров с применением микроскопических и мультимодальных (томографических и флуоресцентных) методов. Данные полимеры предназначены для создания трибоэлектрических устройств для генерирования слабых электрических стимулов для тканей или клеток, как при вживлении в ткань, так и на ее поверхности. Предлагаемые устройства будут в дальнейшем изучены в качестве потенциальных кандидатов устройств, предназначенных для эффективного преобразования биомеханической энергии (т. е. сердцебиения, дыхательного движения грудной клетки, движения конечностей и пульсации крови), в электрическую. Ожидается, что подобные наногенераторы смогут продлить срок службы биосенсоров, фиксирующих жизненно-важные показатели организма человека.
Внедрение результатов исследования:
- Разработан способ визуализации биологических тканей и/или органов, включающий иммерсионное оптическое просветление биологической ткани или органа, характеризующийся тем, что в ткань или орган вводят иммерсионный агент на основе гадолиния, проводят мониторинг диффузии агента в область исследования с помощью МРТ и одного из оптических методов, выявляют область с повышенным контрастом и в этой области регистрируют МРТ изображения ткани или органа, выявляют область оптического просветления, регистрируют в этой области оптическое изображение, осуществляют пространственную привязку МРТ изображения к основным структурам и органам для последующего совмещения МРТ в области повышенного контраста с оптическим изображением в области оптического просветления.
- Получен патент на Изобретение № РСТ/RU2019/050259 «Способ визуализации биологических тканей и/или органов» (авторы: Тучин В.В., Тучина Д.К., Савицкий А.П., Богданов А.А.). Изобретение относится к области медицины, а именно к способам получения изображений с помощью оптического просветления биологических тканей и органов и с использованием магниторезонансной томографии (МРТ). Предложен способ исследования биологических тканей и органов путём бимодальной визуализации с использованием иммерсионного оптического просветления биологической ткани или органа на основе контрастных МРТ агентов.
- На основе разработанных неинвазивных подходов в лаборатории в рамках проекта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации № 13.2251.21.0009 в области науки в форме субсидии из федерального бюджета на обеспечение проведения научных исследований российскими научными организациями и (или) образовательными организациями высшего образования совместно с организациями из стран-членов ЕС в рамках многостороннего сотрудничества в программе «Горизонт 2020», включая инициативы ERA-NET, в рамках обеспечения реализации программы двух- и многостороннего научно-технологического взаимодействия (2021-2023) «Биорезорбируемые имплантируемые устройства на основе трибоэлектрических наногенераторов», исследуются процессы биодеградации композитных материалов на основе сополимеров с применением микроскопических и мультимодальных (томографических и флуоресцентных) методов.
Образование и переподготовка кадров:
-
Разработан и прочитан курс лекций «Основы молекулярной визуализации в живых системах» на факультете биоинженерии и биоинформатики МГУ имени М. В. Ломоносова (Россия) и аспирантов ФИЦ Биотехнологии РАН (Россия).
-
Разработан и прочитан краткий курс из трех лекций «Tissue optics and optical clearing of tissues and cells» (São Paulo School of Advanced Science on Modern Topics in Biophotonics, Бразилия, 2019 г.).
-
Организована 3-я Школа ADFLIM (современные методы флуоресцентного имиджинга) в целях повышения научной квалификации молодых ученых и специалистов (Саратов, Россия, 2018 г.).
-
Организована молодежная международная школа по оптике, лазерной физике и биофотонике Saratov Fall Meeting 2018 (Саратов, Россия, 2018 г.).
-
Участие в жюри экспертов по оценке работ (проектных команд) молодых ученых по секции «Медицина и Фармакология» на III Международной научной конференции «Наука будущего» и IV Всероссийском форуме «Наука будущего – наука молодых».
-
Проведена 4-я Международная школа по перспективным методам флуоресцентного имиджинга ADFLIM на базе СГУ с 23 по 27 сентября 2019 г. совместно с XXIII Международной школой для студентов и молодых ученых по оптике, лазерной физике и биофотонике. Слушатели научно-образовательных школ приняли участие также в работе Международного симпозиума «Оптика и биофотоника VII», который был организован СГУ и ФИЦ Биотехнологии РАН с 24 по 27 сентября 2019 г.
-
Лаборатория молекулярного имиджинга с момента образования приняла на стажировку не менее 10 студентов московских и федеральных ВУЗов и молодых специалистов. На базе лаборатории выполняли квалификационные работы студенты Сеченовского университета, Биологического факультета МГУ, Московского политехнического университета, аспиранты МГУ, ФИЦ Биотехнологии РАН. За отчетный период на базе лаборатории было подготовлено 7 дипломированных специалистов: 3 бакалавра, 1 специалист, 1 кандидат химических наук (под руководством проф. д.х.н. Савицкого А.П. на базе ФИЦ Биотехнологии РАН), 2 кандидата физико-математических наук (под руководством чл.-корр. РАН Тучина В.В. на базе ФГБОУ ВО СГУ имени Н.Г. Чернышевского). В настоящий момент 2 молодых ученых поступили и проходят обучение в аспирантуре ФИЦ Биотехнологии РАН и ИОГЕН РАН. Выпускники бакалавриата Первого МГМУ им. И.М. Сеченова и Политехнического университета работают над магистерскими дипломами.
-
Ведущий ученый Богданов А.А принял участие в жюри экспертов по оценке работ (проектных команд) молодых ученых по секции «Медицина и Фармакология» на III Международной научной конференции «Наука будущего» и IV Всероссийском форуме «Наука будущего – наука молодых», который проходил в Сочи в 2019 году.
Другие результаты:
В конце мая 2019 в рамках выполнения работ по проекту №14.W03.31.0023 Министерства науки и высшего образования РФ в помещении лаборатории Молекулярного имиджинга ИНБИ был установлен и введен в эксплуатацию новейший прибор М3™ для доклинической магнитно- резонансной томографии (МРТ). Прибор предназначен для визуализации деталей анатомии и физиологии экспериментальных животных (грызунов весом до 30 г).
М3™ МРТ сконструирован на основе компактного высокоэффективного постоянного магнита с напряженностью магнитного поля 1 Тесла, который не требует криогенного обеспечения. Данная МРТ установка представляет собой пока единственную в России систему, и одну из примерно 100 доклинических МРТ систем, установленных в ведущих научно- исследовательских и R&D центрах мира.
Сотрудничество:
Лаборатория лазерной диагностики технических и живых систем Института проблем точной механики и управления РАН (Россия), Лаборатория биофотоники Научно-образовательного института оптики и биофотоники Саратовского национального исследовательского университета им. Н. Г. Чернышевского: совместные исследования и публикации.
4-я Международная школа по перспективным методам флуоресцентного имиджинга ADFLIM была проведена на базе СГУ с 23 по 27 сентября 2019 г. совместно с XXIII Международной школой для студентов и молодых ученых по оптике, лазерной физике и биофотонике. В 2019 году на сайте SFM побывал 421 зарегистрированный пользователь из более чем 20 стран. В мероприятиях приняли участие (включая слушателей) более 500 человек. Участниками Симпозиума было представлено 18 пленарных лекций, в том числе 2 интернетовских, 30 приглашенных лекции (из них 18 приглашенных интернет-лекций), 127 устных докладов, 232 стендовых и 22 интернет-доклада.
В 2020 году в рамках Международного симпозиума «Оптика и биофотоника ‑ VIII», являющегося частью Saratov Fall Meeting 2020 (SFM’20), прошли 14 продолжающихся конференций и семинаров, в том числе конференция «Towards Optical and Multimodal Translational Imaging» (TOMTI’20). Проведение данной конференции инициировано лидерами научного коллектива, созданного на базе лаборатории молекулярного имиджинга (проф.Богданов А.А.) и лаборатории физической биохимии (проф. Савицкий А.П.) ФИЦ Биотехнологии РАН, а также кафедры оптики и биофотоники СГУ им. Н.Г. Чернышевского (чл.-корр. Тучин В.В). Конференция проводилась при поддержке МОН (проект14.W03.31.0023), ФИЦ Биотехнологии РАН, СГУ им. Н.Г. Чернышевского. Конференция проходила в дистанционном формате на платформе Zoom и от этого только выиграла, так как на приглашение выступить с докладами откликнулись зарубежные ученые, широко известные научной аудитории своими передовыми работами в области молекулярного и мультимодального имиджинга. На конференции TOMTI’20 было представлено 26 докладов, из них: пленарных – 5, устных приглашенных – 6, доклады молодых ученых: устных-7, стендовых – 8. Авторские коллективы докладов представляли 8 городов России (Саратов, Казань, Курск, Волгоград, Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Томск), а также Италии, Австралии и США.
В 2020-2021 гг лаборатория сотрудничала с Рижским техническим университетом, Университетом Тарту, Рейн-Ваальским университетом прикладных наук, результатом данного сотрудничества стал совместный проект «Биорезорбируемые имплантируемые устройства на основе трибоэлектрических наногенераторов», получивший финансовую поддержку Министерство высшего образования и науки (грант №13.2251.21.0009 от 29.09.2021) при софинансировании ERA-NET (ERA-NET Cofund).
Научные исследования по разработке технологии мечения нуклеома на основе на основе каталитически неактивного мутанта эндонуклеазы Cas9 (dCas9) проводятся в коллаборации с сотрудниками лаборатории функциональной геномики Института общей генетики им. Н.Н. Вавилова РАН, Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН Результатом совместных исследований в рамках продолжения тематики Мегагранта МОН 14.W03.31.0023 стал поддержанный Российским научным фондом проект № 22-14-00205 «Инженерия зондов для бимодальной флуоресцентной и магнитно-резонансной визуализации специфических сайтов геномного редактирования в живых клетках и тканях».
