В пятницу, 18 декабря, в Институте ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН состоялось торжественное открытие первой очереди ускорительного комплекса со встречными электрон-позитронными пучками «Комплекс ВЭПП-5»

«Мы строили этот комплекс как храм, последовательно, в течение двадцати пяти лет», - сказал губернатор Владимир Городецкий, перерезая красную ленточку на церемонии открытия инжекционного комплекса, проходившей в глубоком тоннеле на территории ИЯФ СО РАН. По словам Владимира Городецкого, сегодняшний этап очень важен в том плане, что нашим ученым-ядерщикам теперь не надо проводить исследования на аналогичном оборудовании где-нибудь в Японии или в Америке. Наоборот, теперь зарубежные центры будут ждать результатов наших испытаний. Поэтому главная  задача властей на сегодня, отметил губернатор, - сделать всё возможное для того, чтобы ИЯФ СО РАН смог беспрепятственно реализовать дальнейшие шаги в том же направлении.  

Напомним, что строительство ускорительного комплекса осуществлялось в рамках Федеральной адресной инвестиционной программы. Как пояснил руководитель ФАНО России Михаил Котюков, также принимавший участие в церемонии открытия комплекса: «Мы определили специальный объем средств, чтобы повысить производительность этой необходимой научной инфраструктуры». На его взгляд, принципиально важным является то, что ученые, работающие в любых научных организациях, получат возможность использовать для своих исследований подобное оборудование.

С этой целью будут созданы экспертные советы, которые станут рассматривать соответствующие заявки. «Уже в течение следующего года эти проекты начнут постепенно запускаться – по мере готовности экспертных советов и уточнения правил», - подытожил Михаил Котюков.

По словам самих ученых, ускорительный комплекс создан для проведения сугубо фундаментальных исследований. Говорить о каких-либо практических приложениях пока еще рано. Однако при этом ученые обращают внимание на то, что подобного рода исследования так или иначе ведут к появлению прорывных технологий, определяющих облик современной цивилизации. Именно таким путем, напоминают они, появился Интернет. Точно так же, уверены они, сегодняшняя работа на новых ускорительных комплексах позволит нам в будущем получить полезные практические результаты.

Олег Носков

Добыча нефти на сибирских болотах – существенное достижение отечественных ученых. Молодые специалисты Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А Трофимука СО РАН продолжают это дело, применяя современные технологии и разрабатывая новые программы. О текущих задачах нефтяников и научных путях их решения рассказал сотрудник ИНГГ кандидат технических наук Александр Александрович Власов.

Со второй половины 2000-х годов ученые прорабатывали перспективную идею: как с помощью такой физической величины как диэлектрическая проницаемость пород определить наличие пресной воды в коллекторах углеводородов Западной Сибири. Для производственников это большая проблема, ведь геологический пласт — своего рода губка, где и содержатся ресурсы. При добыче, чтобы не допустить падения пластового давления, туда необходимо закачивать жидкость — так делалось на начальных этапах технологического освоения Сибири. Со временем пресная вода распространилась в те места, где уже ведется добыча, и ее приходится оттуда выкачивать. По сопротивлению она очень похожа на нефть, и когда проводится каротаж (исследование разреза скважины с помощью геофизической аппаратуры), есть риск неверной трактовки данных. В итоге можно потратить множество времени и средств, но вместо черного золота получить обычную воду или пропустить нефть. Так возникла идея создать новые программные системы для обработки полученной информации, такие как EMF Pro, для построения единой согласованной геоэлектрической модели околоскважинного пространства.   

Наладить каротаж в процессе бурения – одна из первостепенных задач современных геофизиков. На начальном этапе нефтедобычи в вертикальные скважины на кабеле под собственным весом спускается геофизическая аппаратура. Однако сейчас более выгодно бурить горизонтальные или субгоризонтальные скважины. В них прибор уже просто так не опустишь – в этом случае устройство прикручивается на конец бурового инструмента вместо долота. Аппаратура действует автономно — все полученные данные во временной шкале записываются на компьютер из внутренней энергонезависимой памяти прибора, только когда его достают на поверхность.  

В отличие от каротажа на кабеле, где запись измерений получается сразу, для автономной аппаратуры ее необходимо собирать как мозаику из маленьких кусочков. Над тем, чтобы процесс считывания и обработки информации проходил максимально точно и без ошибок, и работает Александр Власов с коллегами. Этой темой Александр начал интересоваться еще во время учебы, и в 2007 году частично изложил свои идеи в магистерской диссертации. После успешной защиты он решил, что нужно активно использовать эти наработки, и на основе его информационной модели была создана программа RealDepth. Она стала следующим этапом в исследовании скважин с помощью автономной аппаратуры. Программа RealDepth значительно упрощает и ускоряет процесс считывания и обработки данных. 

Работа ИНГГ по развитию и совершенствованию алгоритмов для более точного восстановления глубины измерений в сложных условиях поддержано грантом Президента Российской Федерации. Ученые хотят сделать мультифункциональный инструмент, который можно было бы применять на всех без исключения скважинах. У каждой организации есть свой опыт ведения геофизических исследований и конкретные запросы, а значит, и опции всем нужны разные. И лучше, если все они будут доступны в рамках одного удобного программного пакета. Сейчас софт от ИНГГ входит в комплект поставки различной аппаратуры, и им активно пользуются сервисные и нефтяные компании. Но при обработке данных каждая организация применяет свои средства, и разработку новосибирских специалистов приходится встраивать в уже существующие решения.   

По словам Александра Власова, в данный момент с помощью его программы выполняют геофизическое исследование приблизительно на трех скважинах. Казалось бы, все просто — достаточно установить RealDepth на компьютер, подключить к нему прибор, и качественная обработка данных обеспечена. Однако Александру нередко приходится самому настраивать и контролировать этот процесс непосредственно на местах промысла  

— Периодически мне нужно выезжать на скважины — я их уже посетил несколько десятков, если не сотню. Самому побывать в полевых условиях необходимо для того, чтобы сделать программу наиболее удобной в использовании и пригодной для решения практических задач. Часто бывает так: ты создаешь новую версию, тебе кажется, что все уже продумано, но выезжаешь на объект, обкатываешь свое решение на практике и понимаешь, в какие еще аспекты подправить. Работа в каротажной партии достаточно утомительна, и в таких тяжелых условиях у человека должно быть минимум риска совершить ошибку, ведь она стоит очень дорого, — рассказывает Александр.   

Сейчас, когда автономный каротаж стал массовой технологией, на повестке дня стоит другая задача. Теперь его планируют делать непосредственно в процессе бурения, чтобы не тратить время на спуск геофизической аппаратуры, а с помощью измерений сразу корректировать траекторию скважины. Это поможет сэкономить не менее суток — все зависит от типа скважины. Такие методы активно используют за рубежом, а значит, все необходимые приборы и софт для подобной работы поставляются оттуда. В связи с последними событиями, покупка нужного оборудования и программ стала проблематичной, и было решено создать отечественные аналоги. Это еще одна задача, которую решает Александр Власов с коллегами.

Глава Российской академии наук Владимир Фортов дал большое интервью известному немецкому журналу «Шпигель» (Der Spiegel), который готовит материал о современной российской науке. Корреспондентов из Германии интересовали не только вопросы о научных достижениях и планах нашей страны, но и общественно-политические. Научная Россия публикует отдельные тезисы интервью.

Одним из пунктов, интересовавших немецких корреспондентов, было предположение о том, что российские власти собираются запретить ученым выезжать на работу за рубеж. «Я категорический противник ограничений, без свободы выбора наука развиваться не сможет, — прокомментировал Владимир Фортов. — По-моему также думает и президент. Конечно, ничего хорошего нет, что люди уезжают из родной страны. Но это не значит, что надо запрещать, это значит, что надо создавать условия здесь». Глава РАН отметил, что в 1990-е годы, после развала СССР, — когда финансирование науки было сокращено как минимум в 20 раз, — для многих ученых решение остаться в российской науке или уехать был крайне тяжелым, это был вопрос выживания, однако сегодня ситуация уже другая.

Отвечая на вопрос о направлениях, в которых российская наука может конкурировать с мировой, глава РАН назвал теоретическую физику, математику, космические исследования, отдельные разделы наук о жизни. В частности, отметил, что недавняя Научная сессия Общего собрания РАН, посвященная разработке лекарств, прошла на очень высоком уровне и показала, что у нас большой потенциал в этой сфере.

Фортов отметил, что большая проблема сегодняшней российской науки — это, безусловно, недостаток финансирования. Но речь, в первую очередь, не о финансировании со стороны государства, а о вовлечении бизнеса. Если в западных странах наука на 70% финансируется бизнесом и лишь на 30% государством, то в России соотношение обратное. И здесь дело за развитием системы преференций для бизнеса, прежде всего налоговых, и систему эту нужно разрабатывать, она всегда уникальна для каждой страны.

Беседа с журналистами из Германии не обошла стороной и острую тему реформы РАН и взаимодействия с ФАНО. «Сегодня компетенции ФАНО стали меняться, люди, которые должны были снять с ученых чисто администраторские задачи, начинают руководить наукой, с моей точки зрения это самое плохое, что можно придумать», — отметил Фортов. Он привел в пример формулу для расчета зарплаты директора научного института, предложенную чиновниками ФАНО — в ней нет ни одного параметра, связанного непосредственно с наукой. Отметил также, что категорически недопустимо, чтобы чиновники определяли, что перспективно и неперспективно из научных направлений, а также бюрократизировали работу ученых. «Нобелевскую премию не получить по указанию бюрократа, это творчество», — сказал Фортов.

Глава РАН с оптимизмом высказался относительно сотрудничества ученых из России и стран Запада, оно продолжается, несмотря на охлаждение отношений и политические проблемы, и так было всегда, во время всех кризисов. «Именно в трудные времена ученые не должны терять контакт, ведь политики могут наломать дров», — сказал Фортов.

Сегодня только и разговоров, что о чудотворных способностях стволовых клеток. Но вот беда — добыть их во взрослом организме не так легко. Однако мало кто знает: и у нас, давно вышедших из стадии эмбриона, есть клетки, обладающие похожим потенциалом. В Научно-исследовательском институте фармакологии и регенеративной медицины им. Е.Д. Гольдберга научились направлять их для лечения различных болезней, в том числе, диабета и гепатита С.

Например, такие «скрытые» агенты добра есть в костном мозге — это мультипотентные  мезенхимальные  стволовые клетки (МСК). Они обладают уникальной способностью к самоподдержанию, а в случае необходимости  могут мигрировать (сохраняя возможность хоминга  — возвращения в «исходное местообитание») в отдалённые мишени с дальнейшей дифференцировкой во многие специализированные клеточные типы.

В других наших органах существуют региональные клетки-предшественники, основное их предназначение, как и у МСК — обеспечение регенерации тканей.

Исследователи из НИИ фармакологии и регенеративной медицины им. Е.Д. Гольдберга решили подойти к решению медицинских задач, используя подражание деятельности естественных регуляторных систем организма.

Учёные проанализировали данные, полученные на моделях различных патологий (инфаркт миокарда, хронический гепатит, сахарный диабет, кожная рана и так далее) и увидели, что во всех этих случаях прогениторные клетки (объединяющее название для мезенхимальных  стволовых и региональных предшественников) показывают практически однотипные реакции. «Независимо от характера повреждений активизировались мультипотентные СК костного мозга, однако, при этом они не мобилизировались в периферическую кровь. Функциональная активность региональных предшественников органов мишеней также повышалась, но оказывалась недостаточной для того, чтобы компенсировать повреждения», — рассказал директор института академик Александр Михайлович Дыгай на Общем собрании РАН в Москве в середине декабря.

Чтобы активировать эти механизмы искусственно, на начальном этапе исследователи стали вводить препарат гранулоцитарного колониестимулирующего фактора (Г-КСФ) —на протяжении многих лет он использовался, в том числе для мобилизации кроветворных клеток-предшественников. Во всех случаях Г-КСФ показал терапевтический эффект: стимулировал функциональную активность мультипотентных клеток-предшественников костного мозга, вызывал их мобилизацию, миграцию, и очевидно — хоминг в органы-мишени. Всё это ускоряло течение репаративных процессов в повреждённых тканях.

Кроме того, учёные решили попытаться управлять эндогенными стволовыми клетками путём модификации свойств межклеточного матрикса с помощью фермента гиалуронидазы (он играет ключевую роль в метаболизме гиалуроновой кислоты). Относительно низкие её дозы существенно повышали функциональную активность как мезенхимальных, так и кроветворных клеток-предшественников, но высокие, наоборот, сопровождались нарушением этих процессов.

Затем исследователи стали вводить сразу оба препарата (Г-КСФ  и гиалуронидазу). Результаты оказались впечатляющими. Так, содержание мезенхимальных  стволовых клеток в периферической крови увеличилось до 1000% от фона (что почти в три раза больше, чем при введении одного Г-КСФ). При этом регенерация кроветворной ткани осуществлялась, в том числе, и за счёт восстановления микроокружения костного мозга.

Казалось бы, выход найден, почему бы не начать прямо сейчас внедрять эти вещества в медицину? Но на этом пути встают некоторые трудности. За рубежом уже созданы лекарственные средства подобного действия, ряд их выведен на рынок. Однако химический синтез, с помощью которого они получаются, является сложным многоступенчатым технологическим процессом с применением высокотоксичных реагентов, требующих использования многочисленных стадий очистки. В результате препарат выходит очень дорогим. Один курс обходится в 100-200 тысяч рублей, если не больше. Ещё одна причина, по которой такие лекарства неудобны для регенеративной медицины: они являются инъекционными, а на лечение требуются годы.

Недавно Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, Институт цитологии и генетики СО РАН и ООО «Саентифик фьючер менеджмент» (СФМ) разработали отечественную нанотехнологию пегилирования с помощью электронно-лучевого синтеза. Поток ускоренных электронов либо тормозного гамма-излучения позволяет получить молекулу, обладающую уникальными свойствами, способную являться основой пероральных препаратов с высокой биодоступностью. «Совместно с группой компаний СФМ с помощью этой технологии нами разработаны нанотехнологические модификаторы функций стволовых клеток», — говорит Александр Михайлович.

Так, имГ-КСФ оказался очень хорошим препаратом для лечения гепатита, переходящего  в цирроз. Всё происходит за счёт мобилизации клеток-предшественников из органов-депо в ткань печени. ИмГ-КСФ стимулирует выход в кровь наиболее ранних родоначальных элементов — клеток, обладающих максимально высоким ростовым потенциалом. При исследовании лекарства на моделях хронического токсического гепатита оно вызвало миграцию рекрутированных стволовых клеток в повреждённый орган.

«Однако более перспективным препаратом для регенеративной медицины, на наш взгляд, является созданный с помощью данной технологии препарат иммобилизированной гиалуронидазы (имГД). На сегодняшний день не известны вещества, оказывающие столь выраженное влияние одновременно на такое количество функций прогениторных элементов и механизмы их регуляции», — рассказывает Александр Дыгай.

«Мы обработали прогениторные клетки из разных органов и тканей, мобилизировали гиалуронидазой in vitro, после этого посадили их в культуру, добавили соответствующие специфические ростовые факторы — и наблюдали увеличение колонии в несколько раз. Это легло в основу унифицированного подхода для терапии самых разных заболеваний, в которых главный лекарственный препарат содержит белковую молекулу. Во всех этих случаях, если ввести в схему лечения мобилизованную гиалуронидазу, наблюдается снижение эффективной дозы лекарственных препаратов в три-пять, а то и в 10 раз. Это имеет большой экономический эффект», — говорит учёный.

Сегодня исследователи Института фармакологии и регенеративной медицины им. Е.Д. Гольдберга продолжают работу с прогениторными клетками. В частности, уже показана эффективность данного подхода на моделях пневмофиброза, эмфиземы лёгких, диабета первого (можно излечить полностью, но надо доработать для клиники) и второго типа, он эффективен против ишемии семенника, а также с его помощью можно получить гемостимулятор, не обладающий побочными эффектами.

Диана Хомякова

Фото Юлии Поздняковой