Научно-технологический парк биомедицины (НТПБ) Сеченовского университета формирует структуру, объединяющую инновационные институты развития. Благодаря системе международного рекрутинга в подразделениях вуза и НТПБ работают ведущие преподаватели и ученые – сотрудники зарубежных научных центров и университетов.

Биоинженерные разработки в области онкологии

В числе институтов развития – Институт молекулярной медицины (ИММ). В состав ИММ входит отдел биомедицинской инженерии. О некоторых направлениях работы и новом сотруднике рассказывает заведующий отделом Андрей Звягин.

«Люди, которые занимаются биоинженерией, могут строить практически любые устройства, которые требуются клиницистам. Вместе с тем, нам исключительно важно знать насущные задачи конкретной области медицины и понимать значимость этих задач. На эти вызовы мы готовы отвечать», – утверждает Андрей Звягин.

И представляет нового сотрудника отдела, доктора Маджида Варкиани из Университета технологий Сиднея, в настоящем, также сотрудник Отдела биомедицинской инженерии. Сфера научных интересов – применение микрофлюидных технологий для решения проблем медицины и биологии, биоинженерные разработки в области онкологии.

«Одна из разработок группы Маджида Варкиани – микролфюидная платформа, способная сортировать клетки цельной крови, анализировать кровь, выбирая в ней только те клетки, которые информируют о наличии заболевания. Ранняя диагностика – это ключ к тому, чтобы предотвратить развитие болезни, – поясняет Андрей Звягин. – Маджид Варкиани продвигает технологию liquid biopsy – жидкой биопсии. Суть в том, что у пациента проводится забор крови. Полученный фильтрат подходит для диагностики и мониторинга эффективности противоопухолевой терапии, предупреждения рецидива заболевания».

Жидкая биопсия: действенно и востребовано

Над технологией жидкой биопсии работают ученые разных стран. Первые исследования были представлены на конференции Американского общества клинической онкологии (American Society of Clinical Oncology) несколько лет назад. В отличие от биопсии – забора клеток или тканей (биоптата) из организма технология жидкостной биопсии менее инвазивна. Предполагается, что новый метод жидкой биопсии поможет выявить опухоль уже на стадии формирования, до начала роста и проникновения раковых клеток в другие ткани и органы.

«В некоторых странах, например в Сингапуре, это становится государственной программой, когда скрининг проходит все население. Жидкая биопсия является действенным инструментом для диагностики рака, – полагает Маджид Варкиани. – Когда болезнь обнаружена и прогрессирует, отслеживание момента ремиссии с этим же инженерным решением является вполне реальным: выявляются циркулирующие раковые клетки, их количество существенно уменьшается, когда терапия дает эффект, но остается на прежнем уровне либо увеличивается, если терапия не работает. Выявление момента ремиссии с помощью этой технологии также действенно и очень востребовано.

Первое, что сейчас регламентировано в разных странах, доктор, прежде чем проводить процедуру опрашивает пациента, собирает анамнез, сведения о семье и образе жизни, например, в Австралии вас спросят, как много времени вы проводите на солнце, это может способствовать возникновению рака кожи, в том числе, самой агрессивной его формы – меланомы. Далее забирают образец крови по стандартным процедурам», – пояснил доктор Варкиани, говоря о том, как проходит диагностика при помощи созданной им микрофлюидной платформы.

Работаем вместе, имея целью сделать мир лучше

«Существует система – микрофлюидная платформа, которую можно использовать. В настоящее время, для того, чтобы получить доступ в клиническую практику, она проходит проверку в Управлении по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (US Food and Drug Administration (USFDA)). Испытания проходят во многих странах и в сфере интересов разработчиков – работа с клиницистами, в том числе, учеными и клиницистами России. Правовые проблемы использования системы связаны с тем, что пока ее преждевременно предлагать к использованию как единственный способ диагностики, но вполне можно использовать как вторичные, проверочные методы. В случае утверждения этой методики FDA, она может заменить существующие диагностики и мониторинг», – уточнил Андрей Звягин.

Ученый полагает, что микрофлюидные аппараты и методы 3D-моделирования, разработанные Маджидом Варкиани и его группой при участии Сеченовского университета, найдут применение в лечении челюстно-лицевых заболеваний, костной онкологии, сосудистых раковых опухолей.

«Наука – тот язык, на котором нации разговаривают между собой, и в нем нет различия между людьми различного цвета кожи, рас, национальностей. Значимо то, что мы как ученые работаем вместе, имея целью сделать мир лучше», – убеждены Андрей Звягин и Маджид Варкиани.

Андрей Васильевич Звягин

Окончил Московский физико-технический институт, получил степень Ph.D in Engineering, работая в Токийском технологическом институте (Япония). Доктор физико-математических наук. Научный сотрудник и преподаватель, руководитель лаборатории в университете Маккуори (Сидней, Австралия). Один из мировых лидеров в области разработки оптических методов и нанотехнологических решений для биомедицинского применения. Активно занимается научно-организационной деятельностью в России. Область научных интересов: биофотоника, нанотехнологии, оптический имиджинг, биосовместимые фотолюминесцентные биокомплексы. Публикуется в высокорейтинговых научных журналах Nature Nanotechnology, Nature Communications, Small, Chemical Communications

Маджид Эбрахими Варкиани

Доцент Школы биомедицинской инженерии, Технологический университет Сиднея (Австралия). Получил степень Ph.D. в области машиностроения (технологический университете Наньян, Сингапур). Сфера научных интересов: микрофлюиды, проектирование и разработка новых микрожидкостных систем для сортировки частиц и клеток для диагностики и терапии, 3D-печать, проектирование и разработка миниатюрных систем для фундаментальных и прикладных исследований, 3D-моделирование физиологических функций тканей и органов. Сотрудничает с Массачусетским технологическим институтом (США), Институтом биомедицинских исследований Гарвана (Австралия), Сетью исследований рака TIES (TCRN) и др. Публикуется в высокорейтинговых научных журналах

Научный старт

В составе отдела биомедицинской инженерии Института молекулярной медицины НТПБ не только ученые с мировым именем, но и те, кто делает первые шаги в науке.

О работе в отделе биомедицинской инженерии рассказала младший научный сотрудник Екатерина Лялина: «В нашей лаборатории международная и междисциплинарная команда, много молодых сотрудников: медики, физики, биофизики, специалисты в биомедицинской инженерии, и огромное пространство научного сотрудничества с другими научными центрами. Мы занимаемся 3D-моделированием – созданием специальных тканеинженерных матриц – смарт-скаффолдов, которые можно заселить клетками и импрегнировать наносенсорами и/или микрокапсулами для контролируемого высвобождения биологически активных веществ.

Смарт-скаффолды имеют широкий спектр приложений, возникший из изначального применения скаффолдов для регенерации тканей или даже органов. Биологическая совместимость подобных конструктов, способных в идеале биорезорбироваться в организме и полностью замещаться живой тканью, остаётся важнейшим требованием их дизайна. Смарт-скаффолды обладают такими новыми функциями, как способность детектировать микроокружение скаффолда и физиологические процессы в масштабе всего живого организма. Мало того, наш отдел работает над задачей высвобождения биологически активных веществ – в перспективе, лекарственных препаратов, из смарт-скаффолда в организм, в случае обнаружения отклонений.

Работая в отделе биомедицинской инженерии, с самыми перспективными прикладными технологиями на стыке наук, мы стремимся помочь людям. Надеюсь, что когда-нибудь прижизненная диагностика и экспресс-терапия с помощью смарт-скаффолдов станут доступными для всех, кому это необходимо».

Выпускница МГУ им. М.В. Ломоносова 2018 года биофизик Екатерина Лялина пришла в Институт молекулярной медицины НТПБ после нескольких лет работы в Институте фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН по рекомендации научного руководителя. Работу Екатерина успешно совмещала с учебой на физфаке.

В отделе биомедицинской инженерии Екатерина принимает участие в проекте Сеченовского университета «Интерактивные нанокомпозитные биоматериалы («смарт-скаффолды») для тканевой инженерии» (руководитель проекта Андрей Звягин).

Проект поддержан Российским научным фондом, получил грант на 2017-2019 годы. Среди целей проекта: воссоздание тканей, фрагментов органов и, возможно, целых органов вне тела человека для трансплантации пациентам с необратимыми врожденными или приобретенными повреждениями, тканевая инженерия, разработка систем и методов неинвазивной послеоперационной диагностики пациентов с тканеинженерными имплантами.