На заседании Президиума СО РАН доктора наук, которые примут участие в следующих выборах в члены Российской академии наук, продолжили представлять свои исследования.
О технологиях мониторинга дисфункции микроциркуляции в критических состояниях и обновлении возможностей в этой медицинской тематике рассказал заместитель директора НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний (Кемерово) по научной и лечебной работе, заведующий кафедрой анестезиологии и реаниматологии Кемеровского государственного медицинского университета доктор медицинских наук Евгений Валерьевич Григорьев. Ученый отметил, что крайне важной для медицинских специалистов стала проблема полиорганной недостаточности (ПОН) — универсального синдрома критических состояний, характеризующегося развитием прогрессирующей и потенциально обратимой физиологической дисфункцией двух или более органов или систем. Эта дисфункция вызвана различными острыми повреждениями, в числе которых сепсис, травмы, ожоги, панкреатит, шок и другие. Группа кемеровских ученых исследовала два клинических фенотипа: пациентов с тяжелой сочетанной травмой и пациентов после кардиохирургических операций.
«В процессе нашей работы мы определили, что полиорганная недостаточность двигается по трем основным направлениям: системная воспалительная реакция, наличие гипоксии смешанного генеза и наличие межорганных нарушений, то есть по индукции осей “желудочно-кишечный тракт — печень — мозг”, “ЖКТ — печень — легкие” и другим. Первичные повреждения ЖКТ располагают к повреждению легких и головного мозга. Также важна проблема обратимости полиорганной недостаточности. Если выявлен факт обратимости ПОН и существует определенный набор методов интенсивной терапии, то при своевременном использовании можно не дать развиться полиорганной недостаточности и не позволить пациенту достичь критического состояния. С 2016 года мы наблюдаем резкое снижение частоты полиорганной недостаточности, связанное с качественной хирургической помощью с одной стороны, а с другой — с внедрением полного спектра методов интенсивной терапии, позволяющих остановить развитие ПОН. Однако мы одними из первых в РФ смогли выявить, что у некоторых пациентов с полиорганной недостаточностью может формироваться хроническая ПОН — новый фенотип, характеризующийся постоянной зависимостью от множественной органной поддержки с формированием церебральной дисфункции, полинейромиопатии и другими факторами. Этот синдром чаще встречается у пациентов с исходно ограниченным физиологическим резервом, в который входят возраст, хроническая коморбидность, иммуносупрессия, хрупкость. Благодаря широкому спектру технологий мы можем вернуть пациента из критического состояния в состояние хронической ПОН, провести диагностику и спрогнозировать течение болезни», — рассказал Евгений Григорьев.
По словам исследователя, при мониторинге состояния пациентов с ПОН используются клинико-лабораторные панели, включающие набор событий и факторов, параметры доставки/потребления кислорода, внесосудистая жидкость в легких, локальный региональный баланс кислорода и индексы резистивности органного кровотока. Также кемеровские ученые показали, что среди большого количества биомаркеров могут быть выделены биомаркерные панели органных нарушений, специфичных для определенного органа.
«Благодаря методам, которые используются в работе с пациентами, мы выявили проблему, связанную с формированием гемодинамической когерентности: восстановление систем доставки и потребления кислорода не характеризуется улучшением параметров микроциркуляции и развития ПОН. Мы показали, что классические факторы микроциркуляции, основанные на системной перфузии, связаны с развитием ПОН. Системный кровоток полноценно не коррелирует с расстройствами микроциркуляции отдельного органа. Сегодня мы работаем с двумя подходами оценки микроциркуляции, в числе которых непрямой метод — малоинвазивный принцип с помощью параинфракрасной спектроскопии, в основе которого измерение затухания света в ближнем инфракрасном спектре для измерения хромофоров (гемоглобина), присутствующих в исследуемой ткани. Также применяется прямой метод, связанный с оптической когерентной ангиографией. Он состоит из нескольких этапов: зондирование объекта маломощным широкополосным оптическим излучением ближнего инфракрасного диапазона, далее излучение рассеивается на неоднородных объектах внутренней среды, отражение принимается с карты распределения неоднородности», — рассказал ученый.
Евгений Григорьев также отметил важность модификации искусственного кровообращения. При операциях на разных органах эта проблема остается одной из ключевых на сегодняшний день.
О результатах процессов органического, элементоорганического и нефтехимического синтеза в фундаментальных исследованиях и опытном производстве рассказал руководитель группы каталитических процессов синтеза элементоорганических соединений ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН» профессор РАН, доктор химических наук Николай Юрьевич Адонин. Ученым удалось выполнить систематические исследования в области химии фторированных органических соединений бора, изучить механизм взаимодействия кремния со спиртом в ходе прямого синтеза триэтоксисилана. Кроме того, специалисты разработали новый класс функциональных материалов — ионные жидкости с фторсодержащими анионами, а также внедрили в производство малотоннажные технологии получения органических соединений. Исследователь отметил и работу по разработке сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Его особенность в очень высокой молекулярной массе (более одного миллиона граммов на моль).
«Благодаря своей высокой массе сверхвысокомолекулярный полиэтилен имеет целый комплекс полезных свойств. Он обладает высокой ударопрочностью, стойкостью к абразивному воздействию, морозостойкостью (до -100 °C), у него низкий коэффициент трения и высокая устойчивость к агрессивным средам. Еще одно полезное свойство заключается в том, что волокна и нити из СВМПЭ оптимально сочетают массоразмерные и упругопрочностные характеристики. Они могут быть применены для медицинских и текстильных изделий, бронежилетов и биосеток для укрепления взлетно-посадочных полос в условиях Арктики», — отметил Николай Адонин.
Ранее для производства нитей использовалась гель-технология, при которой порошок СВМПЭ растворялся в высококипящем растворителе. Полученный раствор продавливался через фильеры, а затем подвергался вытяжке. На заключительном этапе растворитель удалялся из нити. Однако такой способ был энергоемким, сложным в реализации и требовал значительных затрат на удаление растворителя. Сибирские ученые усовершенствовали этот процесс, разработав реакторные порошки, которые значительно упрощают производство нитей и волокон. Для их создания был сделан новый катализатор. По словам исследователя, на сегодняшний день у ученых есть реакторные порошки, позволяющие получать нити с прочностью примерно в десять раз крепче стали.
Заведующий лабораторией генетических технологий Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН доктор химических наук Никита Александрович Кузнецов рассказал о результатах крупного проекта, выполненного с использованием подходов гражданской науки.
В 2019 году в России была запущена Федеральная научно-техническая программа развития генетических технологий 2019—2027 гг., направленная на создание инструментов по манипулированию генами и геномами, получение продуцентов и их применения в конкретных задачах здравоохранения и сельского хозяйства. В рамках этой программы ученые ИХБФМ СО РАН реализовали проект «Всероссийский атлас почвенных микроорганизмов как основа для поиска новых противомикробных продуцентов и ферментов с уникальными свойствами» https://www.sbras.info/articles/nauka-dlya-obschestva/kak-sozdavalsya-v….
В ходе проекта на обширной территории от Калининграда до Владивостока были собраны образцы почвы. Они поступали в Новосибирск, где в микробиологических лабораториях проводилось культивирование микроорганизмов, которые в этой почве находятся. Затем проводился анализ этих микроорганизмов с целью поиска в них определенных, интересных для биотехнологий, характеристик. Ученые ставили перед собой три блока научных задач: поиск новых ферментов, продуцентов новых антибиотиков и бактериофагов, а также поиск микроорганизмов, которые стимулируют рост и развитие растений.
За четыре года в этом проекте гражданской науки приняли участие более 8,5 тысяч школьников, было собрано около 15 тысяч образцов. Он позволил в совершенно сжатые сроки создать колоссальную микробиологическую базу, необходимую для дальнейших исследований.
«Среди полученных нами результатов есть те, которыми уже заинтересовались реальные индустриальные партнеры. Например, создан коктейль из бактериофагов, перспективный для борьбы с инфекционными заболеваниями, в том числе в сельском хозяйстве. На основе фагового фермента эндолизина, который способствует разрушению клеточных стенок бактерий, разработано лекарственное средство — препарат показал эффективность при лечении бактериального мастита и некоторых других инфекций. Найден продуцент нового антибиотика, и изучен механизм его действия. Обнаружен природный продуцент, который можно использовать в моющих средствах и в пищевой промышленности при создании кормов», — сказал Никита Кузнецов.
Также этот проект гражданской науки позволил ученым в сжатые сроки создать высокоточные термостабильные ДНК-полимеразы, важные для генетических технологий. Сейчас исследователи занимаются разработкой новых нуклеотидилтрансфераз и нуклеотидкиназ, обладающих улучшенными каталитическими характеристиками и измененной субстратной специфичностью. Они могут стать основой для развития технологии ферментативного синтеза протяженных фрагментов ДНК de novo.
«В долгосрочной перспективе развитие генетических технологий позволит решить многие практико-ориентированные задачи, связанные как с получением новых ферментов с измененными каталитическими характеристиками, так и с их применением в современных молекулярно-биологических подходах», — отметил Никита Кузнецов.
«Наука в Сибири»
