Научные результаты:
Осуществлены научные разработки по следующим направлениям:
- Получение, выделение и биобанкирование МСВ.
- МСВ как специфические медиаторы регуляции воспаления и стимуляции регенерации.
- Модификация МСВ магнитными наночастицами (МНЧ) и метод управления одифицированными МСВ внешним магнитным полем.
- Уникальный компьютерный анализатор экспертного уровня на основе искусственного интеллекта для автоматического определения патологии тазобедренного сустава.
Разработаны способы выделения мультипотентных мезенхимных стромальных клеток из различных источников. Разработаны способы стимуляции синтеза и накопления клетками внеклеточного матрикса с применением макромолекулярного краудинга. Разработан способ получения МСВ из монослойных культур клеток и клеточных сфероидов.
Проведен сравнительный анализ накопления МСВ в зависимости от типа клеток и условий их культивирования. Пиковый диаметр МСВ, выделенных из различных типов клеток при различных условиях культивирования, составляет 40-120 нм. Разработан протокол биобанкирования МСВ без разрушения их структуры. Показано, что МСВ стабильны и как минимум в течение 30 дней могут храниться при -80оС без криопротектора, устойчиво сохраняя структуру и морфологию.
Изучены уникальные протеомный и транскриптомный профили МСВ, обеспечивающие их функциональную активность в регуляции межклеточной коммуникации, модуляции регенеративных процессов и воспалительной реакции. Собраны данные о взаимодействии внеклеточных везикул с клетками и внеклеточным матриксом, рассмотрены существующие способы моделирования этих взаимодействий, проработаны модификации моделей.
Для разработки метода управления модифицированными МСВ внешним магнитным полем проведены расчёты неинвазивной регистрации МНЧ с помощью датчиков магнитного поля, предложено использование сверхчувствительных пленочных наноструктурированных датчиков слабого магнитного поля с пороговым разрешением ≤10 нТл. Установлена связь магнитных свойств МНЧ с их размерами, концентрацией и распределением, проанализирована динамика остаточной намагниченности МНЧ, покрытых биосовместимой оболочкой. Найдены оптимальные концентрации для визуализации модифицированных МСВ in vivo методом рентгеновской микротомографии.
Разработаны биосенсоры для визуализации нановезикул, а также клеточных и субклеточных структур с применением Рамановской микроскопии, а также усовершенствован новый метод терагерцовой (ТГц) микроскопии для визуализации биологических тканей с субволновым пространственным разрешением, позволяющий преодолеть дифракционный предел Аббе.
Для ранней диагностики, прогнозирования развития остеоартрита и оценки эффективности терапии создан уникальный компьютерный анализатор экспертного уровня на основе искусственного интеллекта. Анализатор представлен в двух основных вариантах: облачное, сокращающее затраты на поддержку, обслуживание и обновление и, так называемое, stand-alone для минимизации рисков при низком качестве соединения с интернетом. Создана обширная база данных изображений, насчитывающая уже более 5 тысяч МРТ исследований, разработаны и валидированы методы автоматической сегментации изображений. Компьютерная модель показала свою устойчивость к МРТ изображениям, полученным от различных производителей оборудования и имеющих различные параметры. Разработанный сервис разметки сбора данных предикторов остеоартрита тазобедренного сустава отвечает всем требованиям по авторизации и хранению размеченных данных, является удобным и доступным инструментом для выполнения масштабных исследований для дообучения существующих моделей или создания новых.
Компьютерная модель автоматического определения патологии тазобедренного сустава дала возможность проанализировать уже более 200 реальных клинических случаев.
Внедрение результатов исследования:
Ведется разработка персонализированной технологии лечения остеоартрита, основанной на применении нового типа биологически активных регуляторов воспаления и регенерации - секретируемых клетками МСВ, и их функционализации магнитными наночастицами. Разработан новый способ получения специфических медиаторов регуляции воспаления и стимуляции регенерации - МСВ из монослойных культур клеток и клеточных сфероидов. Разработан метод управления модифицированными МСВ внешним магнитным полем. Разработаны биосенсоры для визуализации нановезикул, усовершенствованы подходы визуализации биологических тканей с высоким пространственным разрешением.
Образование и переподготовка кадров:
- Подготовлен и издан первый в России учебник по Регенеративной медицине. Регенеративная медицина: учебник / под. Ред. П.В. Глыбочко, Е.В. Загайновой. – Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2023. – 456с.:ил. - DOI:10/33029/9704-7535-5-REG-2023-1-456. ISBN 978-5-9704-7535-5.
- Разработаны и внедрены в учебный процесс 3 образовательные программы – дисциплины вариативной части для студентов специальности «Педиатрия» ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет): 1) «Биодизайн и персонализированное здравоохранение. Модуль 1. Эмбриология млекопитающих»; 2) «Биодизайн и персонализированное здравоохранение. Модуль 3. Общая тканевая инженерия»; 3) «Биодизайн и персонализированное здравоохранение. Модуль 5. Основы вспомогательных репродуктивных технологий».
- Разработана и внедрена в учебный процесс образовательная программа обязательной дисциплины для студентов-магистров по направлению подготовки «Биология», профилю подготовки «Синтетическая биология и биодизайн» ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет): «Клеточная биология с основами эмбриологии».
- Регулярно дважды в месяц с применением онлайн платформы Zoom организуются и проводятся семинары «Modern Advances in Biomedicine and Biophotonics».
- Организовано и проведено с применением онлайн платформы Zoom два ежегодных международных Российско-китайских симпозиума «Будущее ортопедии: нанотехнологии и искусственный интеллект» (Russian-Chinese Symposium “Future Orthopedics: Nanotechnology and AI”).
- В 2021 году 4 члена научного коллектива прошли повышение квалификации в ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования Минздрава РФ» по дополнительной профессиональной программе «Фундаментальные направления общей патологии и патофизиологии».
- В 2022 году 5 членов научного коллектива прошли повышение квалификации: в Балтийском федеральном университете им. И. Канта по дополнительным профессиональным программам повышения квалификации «Тайм-менеджмент»; «Adobe Illustrator. Часть 1», «Adobe Illustrator. Часть2», «Adobe Photoshop. Часть 1», «Adobe Photoshop. Часть 2», «Autodesk 3ds Max»; в ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования Минздрава РФ» по дополнительной профессиональной программе «Актуальные проблемы современной биомедицины»; в Московской школе управления «СКОЛКОВО» по программе дополнительного профессионального образования «Основы управления образовательными экосистемами».
Сотрудничество:
Университет Гуманитас (Италия), Питтсбургский университет (США), Национальный центр нанонауки и технологий Китая, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Приволжский исследовательский медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации, Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, ПАО «Вымпел-Коммуникации» (Россия): совместные исследования и публикации.
