ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ НЕЙРОДЕГЕНЕРАЦИИ: ПЕРВЫЕ ИТОГИ, ПЕРСПЕКТИВЫ И ПЛАНЫ РАЗВИТИЯ Д.ф.-м.н., доц. Власова О.Л., зам.зав.ЛМН Научно-технический совет. - презентация

1 ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ НЕЙРОДЕГЕНЕРАЦИИ: ПЕРВЫЕ ИТОГИ, ПЕРСПЕКТИВЫ И ПЛАНЫ РАЗВИТИЯ Д.ф.-м.н., доц. Власова О.Л., зам.зав.ЛМН Научно-технический совет

2 ВЕДУЩИЙ УЧЕНЫЙ Научно-технический совет Илья Борисович Безпрозванный, к.б.н., д.б.н. Именной полный профессор им. Карла и Гортензии Томсен в области исследования болезни Альцгеймера. Кафедра физиологии, Юго-западный медицинский центр Техасского Университета, Даллас, Техас, США.

3 Нейродегенеративные заболевания, такие, как болезнь Альцгеймера (БА), болезнь Паркинсона (БП), Хантингтона (БХ) и спиномозжечковые атаксии (СМА) представляют собой огромную медицинскую, социальную, финансовую и научную проблему. Распространенность этих заболеваний будет расти со старением населения, и большинство развитых стран уже сейчас предоставляют специальную поддержку исследованиям в области изучения нейродегенеративных заболеваний. В России (в Москве) уже есть несколько лабораторий, работающих в этой области. Однако, несмотря на наличие передовых лабораторий, работающих в данной сфере, физиологические и функциональные исследования в области нейродегенерации не достаточно развиты в России вообще и в Санкт- Петербурге в частности. Открытие и развитие Лаборатории Молекулярной Нейродегенерации поможет заполнить пробел в этой важной области исследований. Научно-технический совет Нейродегенеративные заболевания – актуальная и нерешенная медицинская и научная проблема

4 ЛМН - лаборатория в Санкт-Петербурге Научно-технический совет В Санкт-Петербургском Государственном Политехническом Университете на факультете медицинской физики и биоинженерии при финансовой поддержке гранта Ведущих учёных создаётся лаборатория молекулярной нейродегенерации (ЛМН). Заведующий лабораторией – д.б.н Илья Борисович Безпрозванный. Заместитель заведующего лабораторией – д.ф-м.н. Ольга Леонардовна Власова. Чтобы проверить эту гипотезу, предполагается выполнить исследования на трансгенных моделях мышей с такими нейродегенеративными заболеваниями как болезнь Альцгеймера, болезнь Хантингтона и спинномозжечковые атаксии. Эксперименты будут проводится с помощью современных биофизических методов (микроскопия, электрофизиология). Главная гипотеза, лежащая в основе научных исследований ЛМН: существенные нарушения в нейрональной кальциевой сигнализации ответственны за дисфункцию и смерть нейронов при нейродегенеративных заболеваниях. Полученные результаты помогут лучше понять патогенез данных заболеваний. В процессе исследований будут также найдены новые терапевтические мишени для лечения этих заболеваний, которые могут помочь начать инновационную программу создания новых препаратов и разработку новых методов лечения нейродегенеративных заболеваний.

5 1 – Культуральная (12 м 2 ), 2 – Холодная комната/кладовая (4 м 2 ), 3 – Комната для проведения молекулярных и биохимических исследований (33 м 2 ), 4 – 2P микроскоп (34 м 2 ), 5 – Офисы зав. лабораторией, администратора (32 м 2), 6 – Техническое помещение (17-20 м 2 ). 8 – Комната для принятия пищи и семинаров (примерно 30 м 2 ), 9 – WC, 10 – Помещения вивария, состоящие из комнаты для содержания животных (б), кладовой для кормов и биоотходов(в), помещения для обработки клеток, подготовки кормов(а) (23,9 м 2 ). Лаборатория будет расположена в новых помещениях, выделенных в здании ул. Хлопина дом 11. Научно-технический совет

6 Организационная структура ЛМН 1. Новые мишени для терапии и лекарства для лечения нейродегенерации. Академик РАН, д.б.н. Никольский Н.Н. руководитель группы, вед.н.с. Д.б.н. Безпрозванный И. Б. Заведующий лабораторией. Рабочие группы 2. Нарушение кальциевой сигнализации и нейродегенеративные заболевания. Член-корр. РАН, д.б.н. Можаева Г.Н. руководитель группы, вед.н.с. 3. Кальциевая сигнализация и нарушение синаптических процессов при нейродегенеративных заболеваниях. Член-корр. РАМН, д.м.н. Самойлов В.О. руководитель группы, вед.н.с. 4. Структурная биология белков связанных с нейродегенерацией. К.ф-м.н. Миви Ким руководитель группы, н.с. 5. Применение оптогенетических инструментов в изучении нейродегенерации. Д. ф-м.н. Власова О.Л. руководитель группы, зам зав лабораторией 6. Молекулярные механизмы апоптоза в нейродегенерации, д.б.н. Антонов Сергей Михайлович -руководитель группы, вед.н.с. Научно-технический совет

7 Наименование показателя Ед. изм планфактпланфакт **планфакт Количество статей ведущего ученого в научной периодике, написанных совместно с сотрудниками лаборатории в вузе, индексируемой иностранными и российскими организациями (Web of Science, Scopus, Российский индекс цитирования), по заявленному направлению научного исследования ед Совокупный импакт-фактор статей вуза по заявленному направлению научного исследования по JCR Science Edition (JCR Social Science Edition), отнесенный к количеству научно-педагогических работников вуза ед ,0150,0220,0170, Объемы финансирования НИОКР в вузе по заявленному направлению научного исследования из всех источников млн. руб ,653, Дополнительное финансовое обеспечение по заявленному направлению научного исследования из внебюджетных источников вуза млн. руб ,38, Количество хозяйственных обществ, созданных вузом в соответствии с Федеральным законом от 2 августа 2009 г. 217-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации по вопросам создания бюджетными научными и образовательными учреждениями хозяйственных обществ в целях практического применения (внедрения) результатов интеллектуальной деятельности», по направлению исследований; ед Количество образовательных курсов по заявленному направлению научного исследования ед Показатели эффективности выполнения научного исследования, заявленные вузом 2.1. Кол-во докторов наук, входящих в состав лаборатории Количество молодых кандидатов наук, входящих в состав научного коллектива лаборатории не менее … Количество аспирантов входящих в состав научного коллектива лаборатории не менее N.Количество студентов входящих в состав научного коллектива лаборатории не менее Перечень справочных индикаторов, необходимых для анализа динамики развития научной инфраструктуры вуза, а также эффекта от выполнения научного исследования 3.1. Количество человек, принятых в аспирантуру и докторантуру из сторонних организаций по заявленному направлению научного исследования чел Количество молодых ученых* (специалистов, преподавателей) из сторонних организаций, прошедших профессиональную переподготовку или повышение квалификации по заявленному направлению научного исследования; чел Количество статей вуза в научной периодике, индексируемой иностранными и российскими организациями (Web of Science, Scopus, Российский индекс цитирования), по заявленному направлению научного исследования; ед Количество поставленных на учет объектов интеллектуальной собственности по заявленному направлению научного исследования ед Доля молодых специалистов и преподавателей без ученой степени в возрасте до 30 лет в общем количестве научно-педагогических работников вуза %13,2 13,1 13, Доля молодых ученых (кандидатов наук в возрасте до 35 лет, докторов наук в возрасте до 40 лет) в общем количестве научно-педагогических работников вуза %6,1 6,7 Научно-технический совет

8 Основной научный коллектив ЛМН на сегодняшний день Д.б.н. Илья Безпрозванный Заведующий лабораторией. Д. ф-м.н. Ольга Власова зам зав лаб K.ф.-м.н. Полина Плотникова администратор К.б.н. Дмитрий Артамонов научный сотрудник Полина Егорова аспирантура Дарья Воронцова магистратура Татьяна Дрожжина магистратура Научно-технический совет К.б.н. Елена Попугаева научный сотрудник Дарья Метельская аспирантура

9 Начиная с февраля 2012 года 2 научных сотрудника и 4 студента ЛМН находятся на стажировке в лаборатории И.Б. Безпрозванного в Далласе. ОСНОВНЫЕ РАЗРАБАТЫВАЕМЫЕ ПРОЕКТЫ: 1. Визуализация с помощью двух-фотонного микроскопа нарушений синапсов (межнейронных контактов) при болезни Альцгеймера 2. Регистрация электрических сигналов в нейронах, возникающих в ответ на стимуляцию светочувствительных ионных каналов (полученных с помощью генноинженерных конструкций) – «оптогенетика»; 3. Кристаллизация гибридного белка (полученного с помощью биомоделирования) и последующий рентгеноструктурный анализ с целью поиска объектов, способных удалить мутантный белок вызывающий болезнь Хантингтона; 4. Изучение функциональных нарушений в нейронах мозжечка при спиноцеребеллярной атаксии 2-го типа (СЦА-2) с использованием электрофизиологических методов Стажировка в Далласе Научно-технический совет

10 Первые научные результаты коллектива ЛМН Научно-технический совет

11

12 Изображение нейрона из гиппокампа мыши и синаптических контактов, полученное с помощью 2- фотонного микроскопа (н.с. Е. Попугаева) Научно-технический совет

13 Оптогенетика методика исследования работы нервных клеток, заключающаяся во внедрении в их мембрану специальных каналов опсинов, реагирующих на возбуждение светом. Для экспрессии каналов используются методы генной инженерии, для последующей активации либо ингибирования нейронов и сетей используются лазеры, оптоволокно и другая оптическая аппаратура.нервных клеток опсиновсветомгенной инженерииактивациисетейлазеры оптоволокно Оптогенетика была изобретена в 2005 году и с тех пор бурно развиавется на Западе. В России оптогенетические методы не используются.2005 году Оптогенетика Научно-технический совет

14 Под воздействием синего света ChR2 открывает доступ притоку Na+ в клетку, а связанный с опсином на внутриклеточной стороне флуоресцентный белок светится под воздействием зелёного света, позволяя визуализировать ChR2-экспрессирующие клетки. Научно-технический совет ChannelRhodopsin (ChR2)

15 Электрические сигналы, полученные при облучении синим цветом культуры клеток гиппокампа, мембраны которых содержат каналы ChR2 (н.с. Д.Артамонов) Научно-технический совет

16 Оптическая активация культуры клеток кортекса, мембраны которых содержат каналы ChR2 (н.с. Д.Артамонов) Научно-технический совет

17 Предсказанная структура N17BP (компьютерное моделирование) Научно-технический совет

18 MBP-N17BP2MBP-N17BP3 Кристаллы гибридных белков, полученные в группе доктора Миви Ким (студентка Т. Дрожжина) Научно-технический совет

19 Запись активности нейронов в срезах мозжечка из мышей дикого типа и трансгенных мышей СЦА-2 (студентки П. Егорова и Д. Воронцова) Норма (дикий тип) Патология (СЦА-2) Научно-технический совет

20 SCA2_5PP_fin.doc April 3, 2012 Chronic suppression of inositol 1,4,5-triphosphate receptor-mediated calcium signaling in cerebellar Purkinje cells alleviates pathological phenotype in spinocerebellar ataxia 2 mice Adebimpe W. Kasumu1, Xia Liang1, Polina Egorova2, Daria Vorontsova2, and Ilya Bezprozvanny1,2* 1Department of Physiology, UT Southwestern Medical Center, Dallas, Texas, USA; 2Laboratory of Molecular Neurodegeneration, Department of Medical Physics, St Petersburg Polytechnical University, St Petersburg, Russia Title: 20 words Abstract: 206 words Introduction: 486 words Discussion: 1182 words 8 figures 1 table 34 references

21 КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ЛМН Безпрозванный Илья Борисович - заведующий лабораторией, Власова Ольга Леонардовна - заместитель зав. лабораторией, Плотникова Полина Владимировна, Научно-технический совет

22 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! Научно-технический совет