О лаборатории  

Продление проекта на 2013-2014 годы

Проект № 11.G34.31.0017 от 24 ноября 2010 г продлен на основании пункта 2 постановления Правительства Российской Федерации от 9 апреля 2010 № 220 «О мерах по привлечению ведущих ученых в российские образовательные учреждения высшего профессионального образования, научные учреждения государственных академий наук и государственные научные центры Российской Федерации», пункта и протокола заседания Совета по грантам Правительства Российской Федерации для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских образовательных учреждениях высшего профессионального образования, научных учреждениях государственных академий наук и государственных научных центрах Российской Федерации от 21 декабря 2012 г. №ДЛ-1/16.

Цели и задачи проекта:

Проект «Биоимиджинг и молекулярное профилирование опухолевых клеток человека in vitro и in vivo», выполняемый в 2013 – 2014 гг, направлен на разработку и применение новых технологий анализа раковых клеток человека для улучшения диагностики и терапии опухолей.

Задачами данного проекта являются:

  • Изучение сигнальных функций активных форм кислорода при развитии злокачественных опухолей in vivo.

  • Разработка молекулярных технологий предиктивного индивидуального подбора противоопухолевой терапии.

  • Разработка новых флуорофоров для микроскопии сверхвысокого разрешения – наноскопии.

  • Создание и тестирование нового таргетного препарата для фотодинамической терапии рака.

 

Лаборатория флуоресцентного биоимиджинга Нижегородской государственной медицинской академии создана в рамках Проекта «Флуоресцентные белки: новые подходы к изучению механизмов физиологических и патологических процессов в живых системах», проводимого под руководством Ведущего ученого академика РАН Сергея Анатольевича Лукьянова в соответствии с Договором №11.G34.31.0017 с Минобрнауки России от 24 ноября 2010 года в рамках постановления Правительства РФ от 9 апреля 2010 г. № 220 «О мерах по привлечению ведущих ученых в российские образовательные учреждения высшего профессионального образования». Торжественная презентация лаборатории в НижГМА состоялась 10 февраля 2012 года.

Проект направлен на разработку и использование принципиально новых подходов к исследованию молекулярных механизмов биологических процессов и прицельному воздействию на живые системы с использованием флуоресцентных маркеров последнего поколения.

Проект преследует цель создания лаборатории мирового уровня и широкого профиля, охватывающего практически все основные направления биомедицинских исследований в области флюоресцентных белков - разработка технологий прижизненного наблюдения опухолевых клеток на лабораторных животных с использованием флуоресцентной микроскопии и томографии, исследование возможностей генетически кодируемых фотосенсибилизаторов для направленного уничтожения раковых клеток на моделях с использованием клеточных линий и лабораторных животных, анализ динамики генерации активных форм  кислорода в опухолях с помощью генетически-кодируемых сенсоров перекиси водорода, разработка методов доставки генетически-кодируемых маркеров, сенсоров и фотосенсибилизаторов в опухолевые клетки в лабораторных животных.

СТРУКТУРА ЛАБОРАТОРИИ

1. Генно-инженерный блок (комнаты № 3-4)

 

 

 

 

  

 

 

 

 

Блок предназначен для разработки и создания генетических конструкций, содержащих гены флуоресцентных белков с различной  локализацией в клетке. Размещенное здесь оборудование позволяет производить тонкие манипуляции с молекулами нуклеиновых кислот, такие как реакции рестрикции и лигирования. Программируемые термостаты, высокоскоростные микроцентрифуги, центрифуги-вортексы, ферменты для генной инженерии – данный блок содержит все необходимое для работы с рекомбинантными ДНК.      

Комната 3 (электрофорезная) предназначена для проведения работ с нуклеиновыми кислотами и культурами бактериальных клеток. Здесь выполняется разделение нуклеиновых кислот по молекулярной массе, их качественный и количественный анализ, отбор генетических конструкций, трансформация ими бактериальных клеток, выделение белков. Здесь установлено оборудование: камера для вертикального электрофореза VE-10 (Helicon), камера для горизонтального электрофореза (Helicon), система полусухого переноса Semi Dry (Helicon), источники питания Эльф-4 (ДНК-Технология), система гельдокументирования MiniLumi (Bioimaging systems), трансиллюминатор TFX-20 МС (Vilber Lourmat). Также в этой комнате расположено оборудование для работы с бактериальными культурами клеток: термостат ТС-1/80 (Смоленское СКТБ СПУ) для содержания бактерий на твердых средах, шейкер орбитальный Exceila E-24 (New Brunswick Scientific) для выращивания бактерий на жидких средах, электропаратер MicroPulser (BioRad) для проведения трансформации бактериальных клеток, созданными генетическими конструкциями, орбитальный шейкер S-3 (ELMI) для приготовления растворов.

Комната 4 предназначена для работы с молекулами нуклеиновых кислот и создания генетических конструкций, кодирующих флуоресцентные белки с различной локализацией в клетке. В комнате размещены ДНК-Амплификатор GeneAmp 2720 (Applied Biosystems) для проведения реакций амплификации, рестрикции-модификации молекул ДНК; микроцентрифуги MiniSpin (Eppendorf), центрифуги-вортекс Микроспин FV-2400 (Biosan), термостаты твердотельные ТЕРМО 24-15 (Биоком), магнитная мешалка с подогревом MSY-300 (Biosan), водяная баня TW-2 (ELMI) для выделения и очистки ДНК из растворов и агарозных гелей; холодильник двухкамерный NBA20 (Indezit) для хранения ферментов и буферов.

2. Культуральный блок (комната № 2)

 

 

 

 

 

Блок необходим для наработки и поддержания культур эукариотических клеток, в том числе экспрессирующих флуоресцентные белки. Организованная стерильная зона укомплектована ламинарно-потоковыми шкафами, предотвращающими контаминацию клеточного материала при проведении различных манипуляций, а также CO2-инкубатором, обеспечивающим оптимальные условия для жизни клеток. В комнате расположен инвертированный микроскоп, позволяющий следить за состоянием и жизнеспособностью клеток. Бокс также оснащен уникальным оборудованием для высокоэффективной трансфекции клеток генетическими конструкциями. Оборудование: ламинарно-потоковые шкаф серии Biowizard (Kojair) для проведения различных манипуляций с клетками, CO2-инкубатор лабораторный Shellab (Sheldon), обеспечивающий оптимальные условия для жизни культур клеток, микроскоп биологический инвертированный Leica DMIL для наблюдения клеток, центрифуга Eppendorf 5702 (Eppendorf). Также в этой комнате размещены: система тонкой очистки воды Arium 611 DI (Sartorius) и генератор гранулированного льда Scotsman AF 80 (Scotsman). Система трансфекции эукариотических клеток LNZ-AAB-1001 Nucleofector 2b Device (Lonza AG) для постановки трансфекции клеток полученными генетическими конструкциями, гомогенизатор тканей Tissue Ruptor (QIAGEN) для гомогенизации тканей и клеток при выделении белков и ДНК.

3. Блок биоимиджинга (комната № 1)

 fbism1

 fbism2

 fbism3

fbism4 

 fbism5

fbism6 

 fbism7

fbism8 

 fbism9

 fbism91

 

Этот блок оснащен новейшим высокотехнологичным оборудованием для наблюдения флуоресценции в клетках на уровне от субклеточного до целого организма. Уникальный флуоресцентный микроскоп STORM (Nikon) со сверхвысоким разрешением предназначен для работы с клетками in vitro. Он позволяет увидеть флуоресцентно-окрашенные структуры клетки с разрешением порядка 20 нм. Поскольку для микроскопа необходимо поддержание определенного микроклимата в помещении, он располагается в отдельном изолированном боксе, снабженном системой кондиционирования воздуха. Первая в России система молекулярной визуализации IVIS Spectrum (Caliper Life Science, США) и диффузионный флуоресцентный томограф (ИПФ РАН, Россия) обеспечивают визуализацию флуоресцирующих объектов в организме целого животного in vivo. Например, они позволяют неинвазивно в динамике наблюдать за ростом и метастазированием опухоли человека, трансплантированной в иммунодефицитную мышь. Для этого опухоль должна быть помечена флуоресцентным белком или другим красителем. Исследования выполняются на опухолях, полученных путем трансплантации опухолевых клеток человека иммунодефицитным мышам Nude. Такие опухоли считаются наиболее адекватной моделью опухоли человека.

Имеющиеся установки уникальны и позволяют проводить наблюдение опухолей в живом организме в динамике, прижизненно и неинвазивно, объективно контролировать рост опухоли и регресс на фоне лечения, изучать флуоресценцию фототоксичных белков на уровне целой опухоли.

В блоке флуоресцентного биоимиджинга расположена операционная для работы с животными, оснащенная как общелабораторным оборудованием (спектрофотометр, спектрофлуориметр, центрифуга, весы), так и специализированным инструментарием.

4. Виварий (Комната № 6)

 

 

Поскольку в рамках проекта запланированы исследования на трансгенных животных, к их содержанию предъявляются требования высокой чистоты и стерильности (стандарт SPF- Specific Pathogen Free). Виварий соответствует стандарту SPF. Помещения снабжены системой подачи чистого воздуха, системой климат-контроля. Комната 1 предназначена для содержания иммунодефицитных мышей nude, комната 2 – для содержания линейных неиммунодефицитных мышей, комната 3 – для содержания мышей, находящихся в работе, и проведения хирургических операций. Комнаты оборудованы стеллажами Mustinox со специальными клетками 2L и 2B (Charles River), снабженными Hepa-фильтрами, для содержания животных. В комнате 3 размещен ламинарно-потоковый шкаф серии Biowizard и стереомикроскоп Leica М60.

5. Моечная (Комната № 6)

Предназначена для мытья и стерилизации лабораторной посуды и инвентаря. В моечной находиться отсек для автоклавирования, в котором размещены 2 автоклава: автоматический автоклав Sanyo MLS-3020U – для стерилизации мелкой посуды и питательных сред, стерилизатор паровой ГК 100-5 – для стерилизации большого количества посуды, клеток и всего необходимого для содержания животных (подстилка, корм, поилки).

6. Зал семинаров (комната № 110)

Оборудован техникой для проведения презентаций и лекций (компьютер Core i7/4096Mb/500Гб/DVD-RW/ATX/k+m/20”, проектор мультимедийный Epson EH TW450 и плазменный телевизор Samsung PS51D452A5W).

  Панорамы помещений

 

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ в 2010-2012 г.г.

Одной из основных задач современной медицины является разработка подходов к лечению заболеваний человека, направленных не только на выздоровление, но и на максимальное сохранение функций организма. В связи с этим широко развиваются методы малоинвазивной хирургии, таргетной терапии, альтернативные органосохраняющие технологии. Такой подход требует точной диагностики на ранних стадиях патологического процесса и глубокого знания этиопатогенеза заболеваний на уровне клеточных и молекулярных механизмов развития болезни. Для этих целей на базе последних достижений оптики, фундаментальной медицины и биотехнологий сформировалось новое направление исследований, основанное на флуоресцентных методах с использованием специфического маркирования. В качестве флуоресцентных меток наиболее актуальными являются флуоресцентные белки, их значимость в развитии этого направления отмечена присуждением Нобелевской премии в 2008 г. Флуоресцентные белки обладают рядом свойств, которые делают их привлекательными для использования в биомедицине: клетки сами синтезируют флуоресцентную метку, нет необходимости добавлять ее извне, флуоресцентные белки обладают низкой токсичностью; использование специфических белковых сигналов локализации позволяет направить флуоресцентный белок в любой клеточный компартмент; специфические генные промоторы позволяют добиться присутствия метки только в целевой популяции клеток и следить за включением и выключением целевых генов.

Проект направлен на разработку и использование принципиально новых подходов к исследованию молекулярных механизмов биологических процессов и прицельному воздействию на живые системы с использованием флуоресцентных маркеров последнего поколения.

 

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ  2010-2012 г.г.

  1. Разработка технологий прижизненного наблюдения опухолевых клеток на лабораторных животных с использованием флуоресцентной микроскопии и томографии

  2. Исследование возможностей генетически кодируемых фотосенсибилизаторов для направленного уничтожения раковых клеток на моделях с использованием клеточных линий и лабораторных животных

  3. Анализ динамики генерации активных форм кислорода в опухолях с помощью генетически-кодируемых сенсоров перекиси водорода

  4. Разработка методов доставки генетически-кодируемых маркеров, сенсоров и фотосенсибилизаторов в опухолевые клетки в лабораторных животных

 

Презентация лаборатории