Лаборатории

Приглашенный ученый Агладзе Константин Игоревич Россия

Номер договора

11.G34.31.0015

Период реализации проекта

2010-2012

Сайт лаборатории

По данным на 30.01.2020

Количество специалистов

научных публикаций

С самого начала в проект лаборатории была заложена концепция адаптивности и универсальности: от современных наноматериалов до нелинейных волн, от культуры тканей — до малоуглового рассеяния. Одним из главных направлений исследований стало изучение сердечной ткани. Неинвазивный фотоконтроль активности сердца представляет собой очень перспективное, с точки зрения приложений, направление исследований. В этой области в лаборатории в МФТИ получили дальнейшее развитие технологии, первоначально созданные в лаборатории К.И. Агладзе в Киото. Например, был проведен цикл работ, показавший, что с помощью света и специального вещества — АзоТАБа — можно управлять и поведением целого организма, такого, как планария. В настоящее время ведутся работы по синтезу новых веществ, пригодных для фотоуправления возбудимыми тканями. Получили дальнейшее развитие и методы тканевой инженерии, базирующиеся на применении полимерных нановолокон. Создаются первые искусственные лоскуты сердечной ткани, пригодные для модельной трансплантации лабораторному животному. Достигнута договоренность о совместных экспериментах в этом направлении с сотрудниками Кемеровского кардиоцентра.

Название проекта: Наноконструирование мембранно-белковых комплексов для контроля физиологии клетки

Приоритет СНТР: в

Направления исследований: Экспериментальное исследование фундаментальных механизмов возникновения специфических источников тахиаритмии, компьютерное моделирование процессов распространения возбуждения в сердечной ткани, развитие методов фотоконтроля сердечной ткани, изучение фундаментального механизма возникновения аритмий у людей, страдающих проявлениями различных мутаций, приводящих к функциональным сердечным изменениям

Цель проекта:

Создание искусственных патчей сердечной ткани, пригодных в перспективе для имплантации и замены поврежденных участков сердца

Исследование патологических процессов, приводящих к возникновению опасных сердечных аритмий, таких как вращающиеся волны возбуждения («реентри»), вызывающих дезорганизацию сердечной мышцы с потерей способности поддерживать циркуляцию крови

Создание имплантируемого патча, полностью иммунно совместимого с организмом донора-реципиента

Научные результаты:

Решена проблема анпининга в рамках исследования механизмов возникновения специфических источников тахиаритмии. Выяснено, что клеточная ориентация и организация сердечной ткани играют немалую роль в проведении. Установлено, что на границе доменов могут возникать эктопические источники.
Проведен анализ различных матриксов и их форм для дальнейшего использования в качестве трансплантологического материала или моделирования. Обнаружена принципиально новая информация о формировании клеток на волокне.
Разработана уникальная клеточная модель формирования кардиального монослоя. С помощью компьютерного моделирования были показаны эффекты, возникающие как следствие различной степени анизотропии в сердечной ткани.
В области фотоконтроля проведены исследования токсичности и свойств группы азобензенов (АзоТаб), а также проведены работы по сращиванию кардиальных культур разных видов и их стимуляция с помощью света.

Внедрение результатов исследования:

Получено фотоконтролирующее вещество АзоТаб, с помощью которого можно проводить временную абляцию. Возможное применение – профилактика, лечение аритмии в кардиохирургии.
Компьютерная модель, полностью прогнозирующая различное поведение волны возбуждения в культуре кардиомиоцитов, учитывающая формирование сердечной ткани, может использоваться для прогнозирования и предсказывания аритмии в медицине сердечных заболеваний.
Тест-система для изучения возникновения аритмий при воздействии различных лекарственных веществ может применяться в области фармацевтики при разработке и проверке новых лекарственных средств.

Образование и переподготовка кадров:

Защиты: 4 кандидатские диссертации.

Организационные и инфраструктурные преобразования: нет

Другие результаты: На основе человеческих кардиомиоцитов полученных из ИПСК создана тканево-инженерная модель, позволяющая проводить исследования кардиотоксичности и эффективности антиаритмиков (результаты опубликованы в официальном журнале Society of Toxicology).

Сотрудничество:

- Университет Гента (Бельгия): соглашение о двойном руководстве аспирантурой

- Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е. Н. Мешалкина (Россия): совместные исследования, грант РНФ

Скрыть Показать полностью

Kudryashova N., Tsvelaya V., Agladze K., Panfilov A.V.

Virtual cardiac monolayers for electrical wave propagation. Scientific Reports 7(1): 7887 (2017).

Balashov V., Efimov A., Agapova O., Pogorelov A., Agapov I., Agladze K.

High Resolution 3D Microscopy Study of Cardiomyocytes on Polymer Scaffold Nanofibers Reveals Formation of Unusual Sheathed Structure. Acta Biomaterialia 68: 214–222 (2017).

Kudryashova N.N., Kazbanov I.V., Panfilov A.V., Agladze K.I.

Conditions for Waveblock Due to Anisotropy in a Model of Human Ventricular Tissue. PLoS ONE 10(11): e0141832 (2015).

Frolova S.R, Gaiko O., Tsvelaya V.A., Pimenov O.Y., Agladze K.I.

Photocontrol of Voltage-Gated Ion Channel Activity by Azobenzene Trimethylammonium Bromide in Neonatal Rat Cardiomyocytes. PLoS ONE 11(3): e0152018 (2016).

Slotvitsky M., Tsvelaya V., Frolova S., Dementyeva E., Agladze K.

Arrhythmogenicity Test Based on a Human-Induced Pluripotent Stem Cell (iPSC)-Derived Cardiomyocyte Layer. Toxicological Sciences 168(1): 70-77 (2019).

Патент1

Патент1Текст

Понедельник , 02.12.2019

2 фото

Смотреть все

Лаборатория, принимающая организация	Область наук	Город	Приглашенный ученый	Период реализации проекта
Лаборатория. Приглашенный ученый Волынский Алексей Александрович Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет"	Медицинские биотехнологии	Томск	Волынский Алексей Александрович США	2021-2023
Лаборатория. Приглашенный ученый Лянь Син-Цзе Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет)	Медицинские биотехнологии	Москва	Лянь Син-Цзе Китай	2021-2023
Лаборатория. Приглашенный ученый Симон Ханс-Уве Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет"	Медицинские биотехнологии	Казань	Симон Ханс-Уве Швейцария	2021-2023

Лаборатория биофизики возбудимых систем