Мини-мозги и макрофаги

Как победить туберкулёз и болезнь Альцгеймера? Исследования учёных из Института цитологии и генетики СО РАН должны дать ответы на эти вопросы

Выход на мировой уровень

Программа «Академгородок 2.0», о запуске которой было объявлено год назад, начинает приобретать конкретные «очертания». Два главных — это флагманские проекты — Центр генетических технологий и Сибирский кольцевой источник фотонов.

 

В России нет другой научной организации генетического профиля, которая могла бы сравниться масштабом с Институтом цитологии и генетики СО РАН, где сейчас работают 1  400 человек (500 из них — научные сотрудники), а построенный Центр генетических технологий увеличит это число ещё на 320. Генетические исследования сейчас на особом внимании у федеральных властей: будущее за развитием технологий, сейчас это никем не оспаривается. Поэтому центр, который представит уникальные возможности для исследования фундаментальных генетических проблем растений, животных и человека на новом уровне, сделает Новосибирск ещё более привлекательным для генетиков всего мира. Как рассказал директор института, член-корреспондент РАН Алексей Кочетов , ИЦиГ планирует подать заявку на строительство национального центра мирового уровня в рамках нацпроекта «Наука». Этот план поддерживается министром науки и высшего образования РФ Как победить туберкулёз и болезнь Альцгеймера? Исследования учёных из Института цитологии и генетики СО РАН должны дать ответы на эти вопросы и подразумевает создание семи новых площадок. В частности, в НИИ растениеводства и селекции в Краснообске будет реализовываться программа по внедрению генетических технологий в создание новых сортов сельскохозяйственных растений.

 

Ещё в 2010 году на базе ИЦиГ открылся уникальный SPF-виварий, а в проект Центра генетических технологий включено строительство второй очереди вивария. Новейшее оборудование позволит ещё эффективнее использовать подопытных крыс и мышей для разработки новых лекарств и погружения в тайны работы генов живых организмов.

 

Также в планах руководства ИЦиГ — создание специального Междисциплинарного института агробиологи и генетики в составе НГУ для подготовки будущих сотрудников Центра генетических технологий. Институт разместится на территории Краснообска и включит в себя несколько факультетов. «Наша задача — не просто создать институт, а запустить масштабный процесс подготовки кадров нового поколения», — отмечает директор.

На этапе эмбриона

В России есть только несколько мест, где в лабораторных условиях выращивают церебральные 3D-органоиды — своего рода мини-мозги, трёхмерные ткани, выращенные из стволовых клеток и очень близкие по строению к отдельным частям настоящих человеческих органов. И  одно из этих мест — лаборатории Института цитологии и генетики.

 

Преимущество такого «мозга» — на нём можно проводить опыты, которые невозможны на настоящем человеческом мозге. Например, проследить весь механизм нейрогенеза и влияние на него различных факторов, то есть тот самый путь, который проходит мозг, развивающийся в человеческом эмбрионе. А как раз в это время закладываются многие наследственные заболевания мозга и нервной системы. С  помощью мини-мозгов учёные пытаются понять, откуда берутся и как развиваются шизофрения и болезнь Альцгеймера, как действует вирус Зика, вызывающий микроцефалию у плода в том случае, если вирус переносит беременная женщина. А в ИЦиГ СО РАН мини-мозги выращивают, чтобы изучить влияние гена CNTN6 на развитие головного мозга. У некоторых людей с умственной отсталостью этот ген, кодирующий белок контактин-6, не работает. По мнению учёных, эту «поломку» можно определить ещё на этапе эмбриональной жизни клеток.

— Мы, по сути, моделируем болезнь в лабораторных условиях. К этому пришли не сразу. Сначала пытались работать с однослойными структурами из выращенных нейронов: это относительно простая по сегодняшним меркам процедура, но, насколько такие клетки соответствуют настоящим нейронам, не ясно. Затем трансплантировали человеческие клетки в головной мозг эмбрионов мышей, но всё это не дало нужного результата, — рассказывает младший научный сотрудник института Татьяна Шнайдер .

 

Технология заработала, когда были подобраны нужные условия для роста мини-мозгов, на что ушло несколько месяцев. Как это действует? У пациента с повреждённым геном берут небольшой кусок верхнего слоя кожи. Из соединительной ткани кожи выделяют отдельные клетки — фибробласты, им дают время для роста и деления, а потом их «перепрограммируют», превращая в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПС-клетки), из которых можно получить любой тип клеток. Учёные скатывают эти клетки в шарики, и клетки начинают «специализироваться»: у них, как в настоящем эмбрионе, появляются эктодерма, энтодерма и мезодерма. Здесь учёных больше интересует эктодерма: именно из неё формируется нервная система человека, включая головной мозг. Чтобы «подсказать» клеткам, как им надо правильно взаимодействовать, учёные используют специальный гель, а затем ёмкости с мини-мозгами помещают на вращающийся шейкер: при определённой скорости вращения в клетки в достаточном количестве будут поступать кислород и питательные вещества. Однако, поскольку у этих клеток нет кровеносных сосудов, размер и время жизни мини-мозгов ограничены. Одновременно в лабораториях института выращиваются около тысячи таких мини-мозгов, важных для науки.

Одолеем палочку!

В 1970-х годах человечество вздохнуло с облегчением: казалось, что туберкулёз, уносивший миллионы жизней каждый год, наконец-то побеждён. Но не тут-то было: скоро появились его штаммы с многочисленной лекарственной устойчивостью, невосприимчивые к известным антибиотикам. В 2015 году в мире от туберкулёза умирало в среднем 4 700 человек каждый день. Больше половины от заболевших в 2018 году приходилось на Россию, Индию и Китай.

 

В этом году в научных журналах были опубликованы результаты исследований специалистов НИИ биохимии ФИЦ фундаментальной и трансляционной медицины и ИЦиГ СО РАН, которые вместе с коллегами из Уральского научно-исследовательского института фтизиопульмонологии смогли выделить живые клетки — альвеолярные макрофаги с палочками Коха от больных туберкулезом людей. Это даёт возможность быстро оценить вирулентность штаммов возбудителя заболевания, протестировать новые препараты и определить лекарственную устойчивость у прооперированных пациентов с туберкулёзом лёгких.

 

Старший научный сотрудник НИИ биохимии Елена Уфимцева предложила использовать часть ткани резектатов (удалённых частей заражённых туберкулёзом лёгких) для выделения макрофагов, заражённых микобактериями, из лёгких пациентов. Эта технология ранее была отработана в ИЦиГе на лабораторных мышах.

 

— Мы брали фрагменты стенок каверн и туберкулем, кусочки лёгких, отстоящих от этих крупных туберкулезных очагов на пять и более сантиметров. Промывали в обычном стерилизованном чайном ситечке, твёрдые капсулированные гранулемные образования выбрасывали, а оставшуюся суспензию высаживали на покровные стекла в культуральные планшеты. Менее чем за сутки макрофаги прикреплялись к стеклу: через 16—18 часов, когда пациент ещё лежал в реанимации, мы уже получали клеточные культуры, которые сразу могли исследовать на микобактерии в альвеолярных макрофагах. Это позволяет определить персонально для каждого прооперированного пациента вирулентность микроорганизмов, их лекарственную устойчивость и протестировать препараты для лечения, — рассказывает Елена Уфимцева.

 

Результаты, полученные новосибирскими и уральскими специалистами после работы с 30 пациентами, показывают, что в тканях, даже удалённых от каверн и гранулем, есть сотни тысяч макрофагов, многие из которых заражены микобактериями. И в первые послеоперационные дни вполне реально установить степень инфицированности микобактериями клеток-хозяев, определить вирулентность, что помогает не только скорректировать лечение больного, но и понять врачам, каких мер предосторожности надо придерживаться им самим: чем выше вирулентность бактерий, тем больше вероятность заразиться ими.

 

Исследователями зарегистрированы три патента, теперь они надеются, что созданные ими методы по получению культур альвеолярных макрофагов и по оценке вирулентности и способности микобактерий размножаться после антибиотикотерапии будут внедрены в клиническую практику.

 

Подготовил Виталий СОЛОВОВ   по материалам публикаций в изданиях «Ведомости заксобрания НСО» и «Наука в Сибири» | Фото предоставлено Институтом цитологии и генетики СО  РАН

 
По теме
На базе кафедры международных отношений и регионоведения и Инженерного лицея НГТУ НЭТИ организована российско-японская летняя школа.
20.09.2019
 
О Б Р А Щ Е Н И Е к выпускникам Новосибирского государственного университета, членам РАН в Сибирском отделении, сотрудникам институтов Новосибирского научного центра СО РАН, Технопарка новосибирского Академгородка,
20.09.2019
На отборочных этапах XII Международной олимпиады в сфере информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) «IT-Планета 2018/19» 10 студентов и 4 молодых дипломированных специалиста из новосибирских вузов показали высокие р
20.09.2019
 
Нажмите для просмотра в полном размере... - Централизованная библиотечная система 18-19 сентября в Городской библиотеке № 3 для детей и подростков проводились беседы-рассуждения «Жестокие люди» (по рассказу Елены Романенко).
20.09.2019
Открыть оригинальное изображение - Правительство Новосибирской области В Купинском районе Новосибирской области будет построен маслоэкстракционный завод, а в сорока отдаленных селах региона уже в этом году появится стабильная сотовая связь.
19.09.2019 Правительство Новосибирской области
Нажмите для просмотра в полном размере... - Централизованная библиотечная система 18-19 сентября в Городской библиотеке № 3 для детей и подростков проводились беседы-рассуждения «Жестокие люди» (по рассказу Елены Романенко).
20.09.2019 Централизованная библиотечная система
JPG Файл - ГУ МВД Новосибирской области В Ханое состоялась встреча Министра внутренних дел Российской Федерации генерала полиции Российской Федерации Владимира Колокольцева с вьетнамскими коллегами.
20.09.2019 ГУ МВД Новосибирской области
Очень общительный робот, умная регулировка трафика, станция экспресс-мониторинга здоровья — чем удивил «Технопром-2019».
19.09.2019 Газета Ведомости
Пять новосибирских учебных заведений получили сертификаты базовых школ РАН На Общем собрании Сибирского отделения РАН состоялось торжественное вручение сертификатов представителям базовых школ РАН.
18.09.2019 Газета Бумеранг
Изобретения и Инновации. Часть 1 Самым первым изобретением человека можно по праву считать начало употребления мяса,
18.09.2019 Газета Бумеранг
М1.jpg - Газета Бумеранг Российский Национальный театральный фестиваль «Золотая Маска» и Новосибирский музыкальный театр представляют фестиваль «Золотая Маска» в Новосибирске и III фестиваль музыкальных проектов «Другие берега».
18.09.2019 Газета Бумеранг
Узнаем родной край - Тогучинский район Всю жизнь прожила в Тогучинском районе, но ни разу не была ни в Коураке, ни в пос.
20.09.2019 Тогучинский район
Открыть оригинальное изображение - Министерство культуры И.о. министра культуры Новосибирской области Юрий Зимняков ознакомился с текущим состоянием ремонтных работ на площадке Новосибирского академического молодежного театра «Глобус» в ходе выездного совещания 19 сентября.
20.09.2019 Министерство культуры
Анжелина ДЕРЯБИНА, Татьяна РЕШКЕ Фото с сайта nso.ru Ярмарочные традиции согрели сердце Новосибирского района Фейерверком качественных товаров, произведенных в Новосибирской области,
18.09.2019 Советская Сибирь
Событием сентября для музыкального Новосибирска стал яркий концерт известного скрипача, солиста и дирижера Максима Венгерова Новосибирская филармония открыла концертный сезон посвящением Маэстро.
18.09.2019 Газета Бумеранг
Последний премьерный спектакль прошлого сезона Музком покажет в Доме ученых Новосибирск надевает ковбойские шляпы, начесывает холки лошадям и запасается двойным виски со льдом.
18.09.2019 Газета Бумеранг
ШАХМАТНЫЙ ТУРНИР - Тогучинский район В декабре в Ресурсном центре прошел шахматный турнир посвященный годовщине создания шахматного клуба «Ладья» под руководством Олега Михайловича Почевалова.
20.09.2019 Тогучинский район
ОСТАВАТЬСЯ В СТРОЮ - Тогучинский район Когда человек молод душой и смотрит на жизнь с оптимизмом, то о возрасте легко забыть.
20.09.2019 Тогучинский район
Команда СГУПСа заняла первое место в соревнованиях по картингу - СГУПС 18 сентября на территории областного центра детского (юношеского) технического творчества «Автомотоцентр» прошли открытые соревнования по картингу среди учащихся высших и средних профессиональных учебных заведений г.
20.09.2019 СГУПС
55-летие новосибирского мотодрома собрало тысячи болельщиков. В последние годы началось казаться, что легендарный новосибирский спидвей, «гремевший» на весь Союз в 80-х годах, уже никогда не вернётся.
18.09.2019 Газета Ведомости
Уникальный спортивный комплекс в Новосибирске лично открыл президент Олимпийского комитета России.
17.09.2019 Газета Ведомости
На Северо-Чемском жилмассиве по адресу Комсомольская, 31 после реконструкции торжественно открыли детский комплекс «Кораблик».
20.09.2019 Законодательное собрание
Новый синхротрон под Новосибирском займёт площадь 60 гектар - ГТРК Новосибирск Мэр наукограда Кольцово Николая Красникова сообщил журналистом, что площадь под строительство синхротрона «СКИФ» увеличат с 24 до 60 гектар Дополнительную территорию задействуют в том числе для строительства сопутству
20.09.2019 ГТРК Новосибирск
По итогам 8 месяцев 2019 года на территории г. Новосибирска и Новосибирской области зарегистрировано 1319 (-12,4 %) дорожно-транспортных происшествий,
20.09.2019 Чулымский район
Министерством сельского хозяйства Новосибирской области поставлена задача провести в регионе перевод скота на зимнее стойловое содержание до 25 сентября.
20.09.2019 Минсельхоз