ИНСТИТУТ БИОФИЗИКИ КЛЕТКИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИБК РАН)

Работа лаборатории посвящена исследованию физико-химических свойств водных растворов, поиску новых подходов к криоконсервации биологических объектов, основанных на контролируемом кристаллобразовании либо витрификации, оптимизации криозащитных сред, разработке основ технологии криоконсервации, обеспечивающей длительное и клинически эффективное хранение сложных васкуляризированных тканей и органов. Отдельным направлением деятельности лаборатории является сохранение редких и исчезающих видов растений и животных (генетический криобанк) и восстановление древних организмов из биоматериала, извлеченного из вечной мерзлоты.

Лаборатория криобиологии (первоначальное название – «Лаборатория биофизики клетки») ведет свое начало с 1966 года. Основателем и бессменным руководителем лаборатории в течение почти четверти века был профессор Борис Николаевич Вепринцев.

В 1978 году проф. Б.Н. Вепринцевым были разработаны основные положения «Программы сохранения генетических ресурсов методами криоконсервации», а в 1980 году в руководимой им лаборатории биофизики клетки была создана группа по криоконсервации геномов животных.

С февраля 1989 года тема «Теоретические и экспериментальные основы создания генетического криобанка редких и исчезающих видов животных» стала основным направлением лаборатории.

С 1991 года лабораторию возглавила к.б.н. Эдит Николаевна Гахова. В конце 1997 г. был сформирован новый коллектив лаборатории с новым названием, отражающим основные направления ее деятельности — «Криоконсервация генетических ресурсов (Генетический криобанк)».

Осенью 2014 года произошло объединение коллективов лаборатории криоконсервации генетических ресурсов и лаборатории физики, химии и биологии воды. Исследовательская деятельность двух лабораторий уже длительное время развивалась в дополняющих друг друга научных направлениях.

Руководителем нового подразделения стал к.б.н. Евгений Евгеньевич Фесенко (мл.). В настоящее время в лаборатории трудятся 24 сотрудника.

• Разработка основ технологии криоконсервации тканей и органов.
  Актуальной целью криобиологии и медицины является разработка технологии длительного хранения органов, которая позволила бы создать соответствующие криобанки и решить, таким образом, проблему нехватки трансплантатов. Современный уровень развития методов контролируемой гипотермии и криоконсервации (в первую очередь витрификации) уже послужил научной базой для создания криобанков эмбрионов, фрагментов тканей и срезов органов. Успехи в развитии данного направления исследований позволяют рассчитывать на успешное решение проблемы длительного хранения массивов тканей и целых органов уже в ближайшем десятилетии.
• Изучение процессов нуклеации и роста газовых гидратов в растворах, суспензиях клеток и биологических тканях в рамках поиска нового метода криоконсервации.
  Одним из перспективных направлений развития технологий криоконсервации является применение газовых гидратов инертных газов для криоконсервации биообъектов. Молекулы инертных газов свободно проникают через мембраны клеток и не подвергаются биотрансформации, поскольку не вступают в химические реакции. Таким образом, теоретически решаются основные проблемы криоконсервации крупных объектов: 1) вместо кристаллов льда происходит формирование кристаллов гидратов; 2) инертные газы заполняют весь объем органа; 3) инертные газы не токсичны. Разработка технологии газогидратной консервации требует значительного объема физических экспериментов для определения закономерностей, которые позволят осознанно конструировать режимы замораживания с заданными параметрами температурной точки нуклеации кристаллов газогидратов, скорости их роста, количества связанной воды.
• Развитие метода витрификации биологических объектов.
  Витрификация – это технология криоконсервации, при которой биологические объекты охлаждаются до низких температур (<-80^оC) без образования кристаллов льда. При этом внутриклеточная вода переходит в стекловидное состояние. Криоконсервация с использованием витрификации интенсивно развивается последние 30 лет, импульсом к чему послужили работы 1980-х годов (Rall, Fahy,1985). Основные направления исследований включают изучение физики витрификации и девитрификации, оптимизацию протоколов насыщения биологических систем криопротекторами, поиск путей снижения токсичности криопротекторов.
• Разработка научных подходов к созданию оптимальных криозащитных сред.
  Изучение влияния компонентов криозащитных сред (неорганические ионы, буферные системы, липиды, антиоксиданты) на криоустойчивость клеток и тканей животных; изучение биохимических механизмов криозащиты гидробионтов средней полосы с целью идентификации естественных антифризов и их использования в криозащитных средах; изучение воздействия некоторых факторов, выделенных из зимоспящих, на устойчивость клеток и тканей животных в условиях гипотермии и в процессе криоконсервации для последующего улучшения свойств криозащитных сред.
• Восстановление древних растений из биоматериала, извлеченного из вечной мерзлоты.
  В лаборатории впервые были восстановлены полноценные высшие растения из плацентарной ткани незрелых плодов смолевки узколистной, извлеченных из ископаемой норы древнего суслика. Основные направления работ включают исследование растительного материала, извлеченного из вечной мерзлоты, с целью восстановления жизнеспособности других видов древних растений методами культуры ткани in vitro, микроклонального размножения, выращивания в условиях закрытого грунта; исследование возможных последствий хранения семян при разных температурах.
• Изучение физико-химических свойств водных растворов.
  Изучение структурных характеристик воды и водных растворов на основе системного анализа параметров релаксационных и колебательных полос в длинноволновой части спектра (метод терагерцовой спектроскопии); изучение природы надмолекулярных структур в водных растворах, дающих вклад в статическое и динамическое рассеяние лазерного излучения.
• Исследование механизмов физического взаимодействия электромагнитных излучений миллиметрового диапазона с водной фазой и биологическими тканями.

• медленное программное замораживание;
• витрификация;
• методы культуры клеток и тканей (культивирование перевиваемых клеточных культур, культивирование ткани растений);
• электрофизиологические методы исследования сократительной активности изолированного сердца и препаратов миокарда;
• фотометрическое определение уровня АТФ (на основе люцеферин/люцеферазной реакции);
• методы статического и динамического светорассеяния (фотонная корреляционная спектроскопия);
• турбидиметрия;
• оптическая микроскопия;
• криомикроскопия;
• калориметрия.

Публикации.

Сотрудники.