Врачу нужны точные координаты


В лаборатории молекулярного имиджинга ФИЦ Биотехнологии РАН, используя методы МРТ с флуоресцентной визуализацией, тестируют мультимодальные наночастицы, проводят мониторинг резорбции биоматериалов и изучают изменения в мозге лабораторных животных. О том, зачем нужны «картинки из микроскопа», как работают мультимодальные зонды, о перспективах развития молекулярного имиджинга и о междисциплинарном воспитании в интервью объединенной редакции проектов «Индикатор» и InScience.News рассказала руководитель лаборатории Виктория Жердева.

– Для широкой аудитории молекулярный имиджинг – это «красивые картинки из микроскопа». Для чего они нужны?

– В реальной медицине такие «картинки» позволяет отказаться от слепого лечения в пользу персонализированной медицины, где врач бьет строго по мишени, оберегая от вредного воздействия здоровые органы и ткани. Врачу нужны точные координаты, и как раз методы визуализации дают ответы на важнейшие вопросы.

Например, в онкологии зонды заставляют опухоль буквально «светиться» на экране. Это помогает точно определить границы больной ткани, чтобы хирургу было видно, где именно вести скальпель, не задевая здоровые органы. Это важно и в реконструктивной хирургии: когда создаются новые искусственные импланты или тканеинженерные конструкции для восстановления тех или иных участков тела, ученым нужно знать, как они приживаются. Методы МРТ и оптики позволяют нам видеть, как материал врастает (интегрируется) в организм и/или как он со временем рассасывается (биорезорбируется).

 

– Как объяснить школьнику, чем вы реально занимаетесь: что именно метите, чем отличаются ваши флуоресцентные зонды от обычных красителей и в каких задачах эти «картинки» меняют медицинские решения?

 

– Не углубляясь в сложные технические детали (ведь у школьников может быть очень разная подготовка), скажу лишь, что принципы визуализации с такими наночастицами могут варьироваться. Но их базовые принципы заключаются в следующем: во-первых, адресная доставка (избирательное накопление именно в зоне патологии), во-вторых, изменение МР-сигнала (контрастирование за счет локального изменения магнитных свойств среды (время релаксации протонов воды). В результате пораженный участок на томограмме начинает резко выделяться — «подсвечиваться» или, наоборот, темнеть. В-третьих, визуальный контроль и терапия (получение картины распределения препарата, за счет терапевтического компонента эти же частицы начинают точечно уничтожать пораженные клетки).

Состав лаборатории молекулярного имиджинга, 2026

Прежде всего напомню, что сами молекулярные зонды, мультимодальные наночастицы создают наши коллеги-химики, а задача нашей лаборатории — оценить их МР-характеристики. В особенности нам интересны тераностические мультимодальные зонды и наночастицы с модальностью для МРТ. Тераностика – это передовое направление медицины, где один и тот же препарат одновременно используется и для точной диагностики (визуализации) патологии, и для ее точечного лечения.

 

– Как будет меняться данное направление?

– Это невероятно увлекательная и важная область науки, но впереди еще очень много работы. Физика и химия уже дают фантастические инструменты, но вот существует сложнейшая задача – провести комплексную валидацию этих систем. Необходимо доказать, что новые «умные» метки абсолютно безопасны, работают безошибочно и способны показывать результаты на уровне мировых «золотых стандартов» медицинской диагностики, чтобы в будущем они открыли двери в реальные больницы и клиники.

 

– В портфеле лаборатории – флуоресцентные датчики, контрастные агенты для МРТ и платформы с временным разрешением. Можете рассказать об одном–двух проектах, где вам удалось увидеть в живой системе то, что раньше было «чёрным ящиком», и что это дало биологам или врачам?

– Прежде всего стоит уточнить разделение компетенций: разработка высокотехнологичных платформ с временным разрешением – это сфера глубокой экспертизы наших коллег из лаборатории физической биохимии под руководством профессора А. П. Савицкого.

Со своей стороны, в области мультимодального имиджинга мы можем выделить два знаковых проекта, где нам удалось перевести скрытые биологические процессы в категорию визуализируемых и измеряемых данных.

Первый проект – сквозной мониторинг биорезорбции имплантов in vivo. Нам удалось успешно реализовать проект по длительному неинвазивному мониторингу резорбции сополимерных биоматериалов. Для этого имплантируемые матрицы были одновременно мечены двумя типами меток: парамагнитной (хелатированная форма гадолиния для МРТ) и флуоресцентной (индоцианиновый зеленый для оптики).

Что это дало ученым и медикам? Раньше оценка деградации материала внутри тела требовала выведения животных из эксперимента на разных сроках и проведения множества гистологических срезов. Наш мультимодальный подход позволил непрерывно и прижизненно наблюдать за судьбой импланта в динамике. Дополнительно мы зафиксировали эффекты оптического просветления тканей, которые четко коррелировали с локальными тканевыми реакциями (процессами заживления, воспаления и фиброза). Это дает биологам и хирургам объективный инструмент для оценки биосовместимости новых материалов.

Вторым важнейшим достижением стала валидация нашей системы низкопольного 1 Тл МРТ на постоянном магните при визуализации головного мозга экспериментальных животных. Мы сопоставили её возможности с «золотым стандартом» доклинических исследований — высокопольной 7 Тл МРТ и последующим гистологическим анализом – на мышиной модели токсической демиелинизации.

Мы впервые экспериментально доказали и продемонстрировали возможность достоверно регистрировать очаги демиелинизации в головном мозге мелких лабораторных животных на низкопольном томографе (1 Тл). До этого считалось, что для столь мелких объектов применимы только сверхвысокопольные и крайне дорогие приборы. Успешная валидация открывает широкие и доступные перспективы для фарминдустрии и нейробиологов по скринингу и тестированию инновационных лекарственных прототипов, направленных на стимуляцию ремиелинизации и профилактику возрастных изменений при старении мозга. Для нашей молодой лаборатории подтверждение эффективности этого метода – серьезный научно-технологический успех.

 

– И вопрос про людей: много ли студентов и аспирантов сейчас готовы одновременно разбираться и в оптике, и в химии зондов, и в биологии объектов?

– У нас молодая и дружная команда, состоящая из аспирантов и студентов. На данный момент это 4 аспиранта, 2 молодых сотрудника, 3 студента. Их привлекают проекты на стыке фундаментальной науки и клинической практики. Найти молодых специалистов, готовых одновременно погружаться в оптику, физику МРТ, химию зондов и биологию объектов – задача непростая, но именно междисциплинарность становится их главным преимуществом. В нашей команде врачи, ветеринары, биофизики, биоинформатики, клеточные биологи, биотехнологи.

Сотрудники лаборатории, Пётр Зайцев и Михаил Краснов, за работой с МРТ, 2026 Сотрудник лаборатории, Астемир Лихов, 2026

Сегодня наша лаборатория развивает несколько ключевых направлений: доклинические исследования в онкологии, разработку и тестирование синтетических матриц и тканеинженерных конструкций для хирургии, а также изучение механизмов нейродегенерации, что актуально для ряда заболеваний и патологических состояний, таких как, рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера, шизофрения, старческая деменция, депрессия. При этом методы магнитно-резонансной томографии (МРТ) выступают сквозным инструментом, незаменимым для решения всего спектра этих разноплановых задач.

Сотрудница лаборатории, Рассомахина Наталья, за работой, 2026 Сотрудницы лаборатории, Ульяна Апохтина и Татьяна Ярёменко кормят лабораторных крыс

– Как Вы выстраиваете «междисциплинарное воспитание» в лаборатории и что могло бы помочь делать такие команды устойчивее?

– Междисциплинарный подход и устойчивость команды, полагаю, держатся на следующих принципах: во-первых, это прямая связь с медициной. Ничто не мотивирует молодого ученого сильнее, чем понимание, зачем нужен его труд. Студенту или аспиранту достаточно один раз побывать в клинике, постоять у операционного стола (в том числе у хирургического робота Da Vinci) и увидеть, как научные разработки спасают жизни. После этого отношение к рутинной работе в лаборатории полностью меняется: появляется осознание масштаба и важности того, что мы делаем.

Во-вторых, я бы выделила, междисциплинарное общение на всех этапах. Нам необходимо взаимодействовать с экспертами из смежных областей. Такой диалог дает молодым исследователям кругозор и гибкость мышления.

И последний, но не менее важный пункт – это доверие и самостоятельность. Профессиональный рост невозможен в жестких рамках. Мы поддерживаем открытую атмосферу, где ценится разумная инициатива. Умение брать на себя ответственность за научные решения помогает им по-настоящему раскрыть свой потенциал.