В октябрьском выпуске газеты «Иркутский университет» опубликована статья о лаборатории экспериментальной нейрофизиологии, открывшейся в ИГУ.

2021 год был объявлен годом науки и технологии. На развитие этих сфер направлено большое количество ресурсов. Одним из значимых событий в области науки является получение гранта Минобрнауки России на создание в ИГУ лаборатории экспериментальной нейрофизиологии для реализации научной деятельности Межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня «Байкал» по направлению «Биофарма и медтехнологии». Грант получил научный коллектив под руководством кандидата биологических наук, заведующего лабораторией фармацевтической биотехнологии ИГУ Дениса Аксенова-Грибанова.

О чем проект?

Лаборатория экспериментальной нейрофизиологии будет заниматься поиском новых антиоксидантов, исследованием и разработкой прототипов трансдермальных лекарственных средств для нейрогенеза.

– Существуют таблетки, которые нужно пить, или инъекции, которые вкалывают. Вместе с тем, существует и множество иных форм лекарственных средств, например, гелей, кремов, мазей, пластырей, т.е. различных средств для наружного применения. Наша цель – разработать продукт, который будет влиять на нашу нервную систему через кожу, – рассказывает Денис Викторович. При этом важно, что действующими веществами такой разработки выступят компоненты и молекулы, выделенные из организмов, адаптированных к обитанию в условиях Байкальской Сибири. Такими организмами выступят байкальские микроорганизмы и простейшие растения – мхи.

Создаваемая лаборатория включает в себя два научно-исследовательских блока: поведенческая физиология и молекулярная нейрохимия. Этот проект лежит на границе клеточной биологии и физиологии. С применением современных методов микроскопии и масс-спектрометрии мы сможем оценить: как влияют экстракты различных растений и байкальских микроорганизмов на нейроны, т.е. будут ли нейроны более активно расти, и сформируются ли новые межнейронные связи (синаптические контакты) в ответ на трансдермальную терапию. Для реализации проекта запланированы работы с клетками мозга млекопитающих (крыс и мышей). На уровне организма также можно будет увидеть результат – для этого будут проведены эксперименты с поведением и обучением животных. Например, если при добавлении в корм или нанесении на кожу определенных экстрактов, млекопитающие начнут быстрее находить выход из лабиринта, т.е. быстрее обучаться, значит, гипотеза работает.

Официально проект рассчитан на два с половиной года, с текущего момента до конца 2023 года. В первую очередь – это научный проект, который направлен на получение научных данных и публикацию научных статей. В то же время, ввиду выраженных интересов фармацевтических предприятий, исследования и разработки должны быть адекватно защищены патентами. На практике же ученым необходимо отработать техники работы с клетками мозга, методики работ с животными, и подходы по созданию лекарственных гелей или пластырей в лабораторных условиях. Наконец, после отработки всех технических задач – переходить к испытаниям воздействия молекул и экстрактов.

Сейчас в лаборатории идет адаптация помещений для работы и закупка необходимого оборудования (водные и сухие лабиринты, системы видеонаблюдения за животными, биохимические экспресс-анализаторы для оценки параметров организма и т.д.). Кроме этого, проект предполагает расширение коллектива с 10 до 17 человек и каждый ученый, заинтересованный в развитии в рамках этого направления, может направить резюме руководителю лаборатории.

А как же Ваша вторая лаборатория?

Лаборатория фармацевтической биотехнологии создана в прошлом году и на ближайшие два года у лаборатории есть обязательства перед Фондами. Потому потенциал и коллективы двух лабораторий будут тесно сотрудничать и работать совместно для достижения целевых показателей проекта по нейрогенезу. Тем не менее, у лабораторий различные объекты исследования и прорабатываемые гипотезы. Новая лаборатория при этом только расширяет возможность использования различных природных организмов для создания биомедицинских продуктов.

Мох – простой, но загадочный…

Акцент в лаборатории будет сделан на таких объектах, как мхи. Он относительно прост с точки зрения генетики, но в то же время достаточно слабо описан с позиции химии природных соединений, в том числе нейролептиков и ноотропов.

В мхах огромное количество полифенольных соединений. Известно, что эти молекулы обладают антибактериальной и противоопухолевой активностью. Даже в войну их использовали как противовоспалительное и дезинфицирующее средство – делали повязки. Сейчас есть возможность на основании этих организмов создать инновационный продукт – прототип лекарственного препарата для нейрогенеза на основе антиоксидантов, выделенных из мхов.

С мхами научный коллектив начал работать в прошлом году в рамках лаборатории фармацевтической биотехнологии ИГУ. За это время научились культивировать в лаборатории два вида, однако это был исключительно научный интерес, личная инициатива и любопытство молодых ученых, работающих в лаборатории.

— Минус природного мха в том, что они впитывает в себя все пестициды, токсины и тяжелые металлы, как губка. Использовать его в таком виде мы не можем, необходимо выращивать чистый организм в лабораторных условиях. После – необходимо иммобилизировать клетки и их метаболиты на подложку, а для этого необходимо маленькое экспериментальное производство и огромный научный задел. К тому же, мхи, при всей своей неприхотливости в природе, в лаборатории очень легко погибают, в связи с чем важна отработанная технология их культивирования. С финансированием сделать это все будет намного проще и быстрее – то, что раньше мы делали «на коленке», а на анализы требовались дни, сейчас будет сделано за минуты и часы, – добавляет Денис Аксенов-Грибанов.

Состав метаболитов сибирских мхов будет расшифрован с применением современных методов хроматографии, масс-спектрометрии и ЯМР. Затем из мха будут формироваться гранулы, которые будут проверены на безопасность, после чего они будут добавляться в корм животных, а экстракты нанесены на кожу. Также экстракты будут нанесены в культуральные планшеты с клетками млекопитающих. Параллельно будет отработана технология культивирования этих растительных организмов в биореакторе. Задел по такой работе уже присутствует у научного коллектива. Наконец, активность экстрактов и отдельных молекулы будет проверена в отношении их эффективности на различные когнитивные процессы при проведении экспериментов на поведенческом уровне. Проверено будет и на молекулярном уровне – отмечается ли усиление нейрогенеза.

Почему именно нейрогенез?

Популярными направлениями в биофармацевтике являются разработка новых антибиотиков, создание молекул для лечения онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний. Известно, что в ближайшие десятилетия этот вектор сместится в сторону нейродегенеративных и возрастных заболеваний, в том числе и болезни Альцгеймера, об этом свидетельствуют отчеты Всемирной организации здравоохранения. Помимо возрастных заболеваний, это направление обладает исключительным потенциалом и для неонатальной неврологии.

– В настоящее время в Иркутске нет действующих научных коллективов, которые ставили бы перед собой задачи по поиску новых молекул для индукции нейрогенеза. Это одно из новейших направлений для всей Байкальской науки и новое развитие тематик, связанных с борьбой байкальских организмов с окислительным стрессом. Ближайшие исследования в этой области проводят в Красноярском медуниверситете, куда в настоящее время уже запланированы стажировки молодых ученых. Таким образом, принимая во внимание серьезность заболеваний для всех групп населения и нераскрытость потенциала обитателей Байкала и Прибайкалья, мы для себя выбрали проблематику нейрогенеза, работаем и развиваемся в этом направлении последние годы, – говорит Денис Викторович.

Наука для студентов

Одним из основных условий конкурса является привлечение к работе в лаборатории, студентов и молодых ученых. Важно при этом привлекать как сформированных молодых ученых, желающих постигать и обучаться новому, так и тех, кто делает только первые шаги в науке и еще не имеет научных публикаций.

Такие лаборатории – это новые точки роста. Важно, чтобы студентам было интересно заниматься наукой и работать в университете. Важно, чтобы в ИГУ и в регионе формировались новые научные направления, открывались новые, современные и высокотехнологичные лаборатории и, наконец, создавались прикладные результаты интеллектуальной деятельности.

Стоит отметить, что для работы в лаборатории экспериментальной физиологии уже привлекаются студенты, правда, в настоящее время преимущественно направлений «Биохимия», «Микробиология» и «Молекулярная биология». Тем не менее, прием студентов проходит регулярно.

Только вперед!

Сейчас научный коллектив ждет результатов международного гранта от Российского научного фонда.

— Проект связан с текущей проблематикой НОЦ «Байкал» по направлению «деструкция и переработка». В проекте будет сделан акцент на анализе способностей байкальских психрофильных организмов перерабатывать пластиковые отходы в условиях низких температур. Это пока все, что я могу сказать… У нас много прикладных идей, которые мы уже начали реализовывать, и надеемся, что в рамках НОЦ наши желания реализуются намного быстрее, – улыбаясь, говорит биолог.

Результаты гранта будут объявлены до конца года. Будет держать кулачки за Дениса Викторовича и его коллег. Желаем им успехов в нынешних и будущих проектах!