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.