В 2019 г. в рамках Национального проекта «Наука» стартовал масштабный федеральный проект «Развитие передовой инфраструктуры для проведения исследований разработок в Российской Федерации». Составной частью проекта является обновление приборной базы ведущих организаций, выполняющих научные исследования и разработки. Несмотря на сложные экономические и организационные условия, в которых работали научные учреждения в 2020 г., ФИЦ ПНЦБИ РАН принял участие в конкурсе заявок на обновление приборной базы и получил дополнительное бюджетное финансирование. Всего на реализацию программы Министерством науки и высшего образования РФ в 2020 г. было направлено 9 млрд. рублей, поддержку получила 231 ведущая организация из более чем 40 регионов России. В отличие от конкурсов на приобретение оборудования для Центров коллективного пользования, рассчитанного на оснащение сложным высокотехнологичным и крайне дорогостоящим оборудованием, программа для ведущих научных организаций предполагает поставку оборудования, которое необходимо для выполнения каждодневных экспериментов в современной лаборатории, но в то же время по стоимости выходит за рамки стандартных грантов РФФИ и РНФ. В результате участия в программе более 20 научных лабораторий ФИЦ получили возможность приобрести приборы, позволяющие организовать экспериментальную работу более эффективно и с точки зрения затрат времени, и с точки зрения освоения новых методов и повышения качества исследований.
В Лаборатории молекулярной физиологии клетки ИБК РАН была смонтирована долгожданная установку для мультиспектральных исследований клеток. Исследование внутриклеточных процессов во многом основано на методах фотоники клетки. Одним из самых востребованных подходов является флуоресцентная микроскопия в сочетании с флуоресцентными зондами, включая генетически-кодируемые, что позволяет осуществлять мониторинг в режиме реального времени динамики широкого спектра сигнальных процессов и регистрации целого набора биохимических параметров. Поэтому одной из актуальных задач фотоники клетки является разработка методологии мультиспектрального эксперимента, в котором используются множественные флуоресцентные сенсоры, разнесенные по спектральным характеристикам, что дает возможность независимой детекции каждого из них. Регистрация внутриклеточных процессов чрезвычайно чувствительна к малейшим механическим колебаниям, проведение измерений возможно на специальных антивибрационных установках. Благодаря приобретению антивибрационной платформы в рамках программы по обновлению оборудования была смонтирована, отлажена и апробирована установка для мультиспектральных исследований одиночных клеток c использованием флуоресцентных зондов, а также для анализа молекулярного взаимодействия в живых клетках методом FRET (Förster resonance energy transfer) Установка включает: антивибрационный оптический стол (SUPERTECH) флуоресцентный инвертированный микроскоп Axiovert 200 (Zeiss), приставку к микроскопу для разделения изображений в разных спектральных диапазонах TuCam (Andor Technology), две EMССD камеры iXon 888 (Andor Technology), осветитель на сверхярких диодах с ультрафиолетовым каналом для фотолиза химических групп (Ca2+, IP3, cGMP, cAMP-uncaging). Сбор и обработка информации осуществляется с использованием управляющей программы NIS-Elements (Nikon).
Аспирантка лаборатории молекулярной физиологии клетки ИБК РАН ФИЦ ПНЦБИ РАН Екатерина Кочкина проводит эксперимент на установке для мультиспектральных исследований клеток
В лаборатории геномного редактирования и трансгенеза ИБК РАН ФИЦ ПНЦБИ РАН появилось оборудование для генетических манипуляций с культивируемыми клетками и с ооцитами лабораторных животных, включающее флуоресцентный микроскоп Eclipse TS2R FL (Nikon, Япония), комплект микроманипуляторов (механические и пъезоэлектрические) NTX-N3 (Narashige, Япония) для микроскопа Eclipse TS2R и два микроинжектора (IM-11-2, Narashige, Япония). Это оборудование позволит целенаправленно вводить генетические конструкции для программируемого изменения генома клеточных линий и репродуктивных клеток (ооцитов) животных. Освоение методов генетического редактирования открывает широкие возможности для получения животных моделей для исследования функций определенных генов, в том числе, их тканеспецифичной экспрессии, и патогенеза генетически кодируемых заболеваний. Создание линий трансгенных животных для исследовательских целей является стратегической задачей отечественной геномики и одним из лимитирующих факторов для получения новых знаний о молекулярных механизмах патологий.
Старший научный сотрудник лаборатории геномного редактирования и трансгенеза ИБК РАН ФИЦ ПНЦБИ РАН Евгения Воронова осваивает микроманипуляторы для работы с ооцитами млекопитающих.
В лаборатории культур клеток и клеточной инженерии ИБК РАН ФИЦ ПНЦБИ РАН появилась универсальная гель-документирующая система Vilber Для тех, кто постоянно использует методы электрофоретического разделения белков и нуклеиновых кислот это необходимый инструмент для регистрации и анализа изображений. Теперь исследователям не нужно долго настраивать цифровую фотокамеру для того, чтобы получить качественный снимок – прибор сделает это при оптимальных настройках и с высоким разрешением.
Гель-документирующая система – незаменимый инструмент для биохимиков (лаборатория культур клеток и клеточной инженерии ИБК РАН ФИЦ ПНЦБИ РАН)
Для работы с нуклеиновыми кислотами и исследования ДНК-белковых комплексов качественная центрифуга с охлаждением является одним из самых востребованных и наиболее загруженных приборов. Лаборатория функциональной геномики и клеточного стресса ИБК РАН ФИЦ ПНЦБИ РАН получила возможность заменить заслуженную К-24, проработавшую полвека, на современную Beckman Allrgra X-30R. Это оказалось очень своевременно для выполнения уникального проекта по исследованию сигнальных функций малых некодирующих РНК в бактериальных популяциях и работ по изучению механизмов регуляции транскрипции у прокариот. Своевременную поставку оборудования обеспечила компания Хеликон.
Магистрант факультета биотехнологии МГУ им. М.В. Ломоносова Н. Кольжецов проводит выделение нуклеиновых кислот в лаборатории функциональной геномики и клеточного стресса ИБК РАН ФИЦ ПНЦБИ РАН
В Лабораторию криобиологии и биофизики воды ИБК РАН ФИЦ ПНЦБИ поставлен аппаратно-программный комплекс мониторинга показателей сердца лабораторных животных для исследований сердечно-сосудистой системы ex vivo при работе лабораторными животными (мыши, крысы) и аппарат искусственной вентиляции легких грызунов. АПК на базе установки IH-SR (Hugo Sachs Elektronik systems) позволяет проводить эксперименты на классической модели ретроградной перфузии изолированного сердца по Лангендорфу с регистрацией ряда показателей, характеризующих функциональное состояние сердца: сократимости, уровня коронарного кровотока, систолического и диастолического давления, частоты сердечных сокращений и др. Также в АПК входит модуль анализа сердечного перфузата (либо крови), позволяющий определять содержание кардиомаркеров, растворенных газов, электролитов, факторов свертывания, а также ряда биохимических показателей. Новое оборудование позволит повысить эффективность работ, связанных с решением проблемы пролонгации хранения донорского сердца, характеризующегося наименьшим сроком консервации среди всех пересаживаемых органов. Аппарат ИВЛ VentElite для грызунов завершает техническое оснащение операционного блока, позволяющего проводить сложные хирургические вмешательства как на крупных, так и на мелких лабораторных животных, такие, например, как гетеротопическая пересадка сердца.
Аспирант Лаборатории криобиологии и биофизики воды ИБК РАН ФИЦ ПНЦБИ Артем Гурин настраивает АПК мониторинга показателей сердца перед началом эксперимента.
В лабораторию Новых методов в биологии ИБП РАН ФИЦ ПНЦБИ РАН был приобретен многофункциональный планшетный ридер Synergy H1 производства компании BioTek, США. Прибор позволяет проводить измерения оптической плотности, интенсивности флуоресценции, люминесценции, поляризации флуоресценции, флуоресценции с разрешением во времени. Учитывая широкий спектр измерительных возможностей прибора, он используется при решении самых различных задач биолабораторий, включая структурные и функциональные исследования макромолекул и их лигандов, клеточные тесты, фармакологические разработки. Synergy H1 активно используется при выполнении текущих грантов РНФ и РФФИ. Так, прибор задействован в изучении влияния лигандов сывороточного альбумина человека (САЧ) на замедление фибриллообразования Аβ-пептида, индуцируемое САЧ, что позволяет выявлять лиганды САЧ, обладающие способностью замедлять прогрессирование болезни Альцгеймера. Возможность измерения интенсивности флуоресценции амилоид-специфичного красителя в микропланшетном формате в режиме долгосрочной кинетики позволяет получать большой объем экспериментальной информации, необходимый для полноценной характеризации процесса фибриллообразования. Своевременную поставку оборудования обеспечила группа компаний БиоЛайн.
Студентка МГУ Е. Разникова проводит исследование кинетики фибриллообразования Аβ-пептида, используя многофункциональный планшетный ридер Synergy H1.
В Лаборатории регуляции биохимических процессов ИБФМ РАН ФИЦ ПНЦБИ РАН установлен проточный цитометр ACEA NovoCyte 1000 (Agilent, USA). Проточная цитометрия является одним из наиболее перспективных подходов к изучению физиологии и биохимии живой клетки. Базируясь на регистрации прямого и бокового рассеяния а также флуоресценции в отдельной клетке, этот метод позволяет оценивать эффективность экспрессии генов, процессы клеточной смерти различной природы (апоптоз, некроз и другие), скорость биохимических реакции и физиологические изменения внутри клетки в различных условиях. Прибор оснащён лазером с длиной возбуждения 488 нм. В комплекте 3 основных фильтра 530, 572 и 675 нм что позволяет регистрировать наиболее широко применяемые флуорофоры (такие как FITC, пропидий иодид и множество других). Прибор позволяет подсчитывать до 50 000 событий в секунду. Совершенная оптическая часть прибора позволяет использовать его для оценки флуоресценции на широком спектре объектов – от наночастиц (200 нм) до животных клеток (несколько микрометров). Современное программное обеспечение позволяет представить полученные данные в публикационном качестве на самом современном уровне.
Проточный цитометр позволяет проводить скрининг клеток в клеточных популяциях по их физиологическому состоянию (Лаборатории регуляции биохимических процессов ИБФМ РАН ФИЦ ПНЦБИ РАН)
