ИБК РАН
  

Поиск

Яндекс метрика

Яндекс.Метрика

Оптимизация ресурса

Баннеры

РОСБИОТЕХ

Центр коллективного пользования Федерального исследовательского центра
«Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук»

Уникальная научная установка

Флуоресцентная станция Axio Observer Z1 со встроенным микроинкубатором, электрофизиологической установкой «patch clamp», оснащенная камерой Hamamatsu ORCA-Flash

 

Базовая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биофизики клетки Российской академии наук (ИБК РАН)
Юридический адрес: 142290, Пущино Московской обл., пр. Науки, 3
Фактический адрес: 142290, Пущино Московской обл., ул. Институтская, 3
Контакты: Телефон: (4967) 73-05-19, Факс: (4967) 33-05-09, e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Адрес УНУ в сети Интернет: ЦКП ПНЦБИ РАН, УНУ №445679
Руководитель УНУ: зав. лаб. д.б.н. проф. Зинченко Валерий Петрович, тел. (4967) 739162 e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. факс: (4967) 330509 (для Зинченко)
Контактные лица: к.б.н., н.с. Надеев Александр Дмитриевич (заявки, документооборот) тел. (4967) 739125 e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. ; к.б.н., н.с. Теплов Илья Юрьевич (основной оператор, научные консультации, заявки) тел. (4967) 739125 e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Описание и уникальные характеристики

axioobzДанная установка представляет собой флуоресцентный микроскоп, совмещенный с электрофизиологической установкой «patch clamp». То есть обладает широкими возможностями флуоресцентного микроскопа, а именно позволяет исследовать разнообразные внутриклеточные параметры, такие как концентрация внутриклеточного кальция, митохондриальный и клеточный мембранный потенциал, внутриклеточный уровень pH и многие другие. Благодаря встроенному микроинкубатору исследования можно проводить не просто на живых клетках, а в условиях максимально близких к физиологическим.

Кроме того, благодаря установленной камере Hamamatsu ORCA-Flash 2.8 данный микроскоп обладает рядом уникальных преимуществ. Камера является высокоскоростной, что позволяет получать данные о быстроменяющихся клеточных параметрах и использовать двухволновые флуоресцентные зонды. Также данная камера является высокочувствительной и обладает высоким разрешением, что позволяет регистрировать даже незначительные изменения флуоресценции. Компьютерная система визуализации изображений позволяет в реальном времени наблюдать изменения клеточных параметров в нескольких сотен клеток.

При этом флуоресцентная станция оснащена электрофизиологической установкой «patch clamp». Методология «patch clamp», или методика «локальной фиксации мембранного потенциала» позволяет исследовать электрофизиологические параметры клетки, измерять трансмембранные токи и мембранные потенциалы, что особенно важно для исследования электровозбудимых клеток.

Описываемая установка позволяет одновременно исследовать как электрофизиологические параметры живых клетки, так и с высокой чувствительностью определять множество других клеточных параметров с использованием флуоресцентных методов.

В России приборов совмещающих возможности флуоресцентного микроскопа и «patch clamp» установки находится всего несколько штук, а уникальная современная конфигурация, в первую очередь наличие высокоскоростной камеры позволяют проводить самые современные комплексные исследования процессов, происходящих на субклеточном, клеточном и тканевом уровне.

Дополнительные сведения об оборудовании, включая подробные характеристики приборов, наименование производителя, год выпуска и сведения о метрологическом обеспечении доступны по ссылке Оборудование ЦКП на основной странице ЦКП ПНЦБИ РАН в разделе Документы регламентирующие деятельность ЦКП.

Решаемые с использованием УНУ масштабные научные задачи

Флуоресцентная микроскопия – один из основных методов клеточной биологии. С использованием различных флуоресцентных зондов возможно изучение механизмов нормальных и патологических процессов, происходящих на клеточном уровне в абсолютно всех типах клеток. Использование метода «patch clamp» также позволяет исследовать электрофизиологические характеристики различных типов клеток. Таким образом, данная установка может использоваться для решения широчайшего спектра задач клеточной биологии, как фундаментального, так и прикладного характера. Одновременное измерение многих параметров живых клеток позволяет достаточно полно охарактеризовать их состояние и выявить локализацию нарушений метаболизма и внутриклеточных сигнальных путей при различных патологиях. В частности, сотрудники лаборатории, института, а также сотрудники других учреждений проводят следующие исследования.

  • Установление корреляционных отношений между оптическими и электрофизиологическими параметрами отдельных популяций нейронов позволило: а) предложить новую дополнительную систему классификации подтипов нейронов; б) выявить популяции нейронов, селективно гибнущие при гипервозбуждении и ишемии мозга. Это дает возможность поиска механизмов протекции этих клеток от неблагоприятных факторов.
  • Изучение механизмов регуляции сокращения кардиомиоцитов. Исследование сигнальных путей и ионных каналов в сердечных клетках лежит в основе разработки лекарственных средств и препаратов, необходимых для коррекции нарушений возбудимости, проводимости, сократимости и автоматизма сердечной мышцы. При проведении исследований на электровозбудимых клетках можно наиболее полно использовать все уникальные возможности данной установки, однако данная установка используется и для проведения исследований на других типах клеток, в частности
  • Исследование механизмов внутриклеточной передачи сигнала в адипоцитах крайне важно для понимания процессов происходящих при ожирении диабете II типа.

Основные полученные значимые научные результаты и публикации

  • С использованием «УНУ» получены уникальные результаты о свойствах различных субпопуляций нейронов в культуре, что дает возможности развития новейших терапевтических стратегий. В частности было показано, что при гипоксии происходит гипервозбуждение и последуюшая гибель в первую очередь тормозных ГАМКергических нейронов. Причиной селективной гибели является недостаточность PI3 киназного защитного пути. Активация PI3K-зависимого сигнального пути выживания нейронов этого типа является возможной стратегией защиты этих клеток от гипоксии. (Exp. Neurol. 2013 Dec; 250:1-7. Short-term episodes of hypoxia induce posthypoxic hyperexcitability and selective death of GABAergic hippocampal neurons. Turovskyу et al.)
  • Показано экстраординарное протективное действие цитокина IL-10 при ишемии клеток гиппокампа в культуре и при ишемическом инсульте in vivo . При этом защитное действие IL-10 связывается с активацией PI3K-киназного сигнального пути в интернейронах. (Neurosci. Lett. 2014 Jun 13; 571:55-60. Anti-inflammatory cytokine interleukin-10 increases resistance to brain ischemia through modulation of ischemia-induced intracellular Ca²⁺ response. Turovskaya et al.)
  • В исследованиях механизмов печеночных энцефалопатий показано, что основной токсический агент ионы аммония вызывают гипервозбуждение нейронных сетей. Гипервозбуждение происходит с участием ионотропных глутаматных рецепторов типа NMDA. Токсичность ионов аммония предотвращалась активацией различных ингибирующих рецепторов. Полученные данные позволили предложить стратегию подавления гипервозбуждения активацией различных ингибирующих рецепторов, вместо стратегии применения ингибиторов ферментов или антагонистов возбуждающих рецепторов. (PLoS One. 2015 Jul 28; 10(7):e0134145 To Break or to Brake Neuronal Network Accelerated by Ammonium Ions? Dynnik et al.)
  • Гипервозбуждение нейронов при действии аммиака наблюдается в первую очередь в определенном подтипе ГАМКергических нейронов, содержащих Са2+-связывающие белки (кальбиндин). Кофермент NAD селективно ингибировал гипервозбуждение в этом подтипе ГАМКергических нейронов, и это ингибирование сопровождается рассинхронизацией колебаний и диссоциацией нейронной сети на несколько популяций нейронов. (Биологические Мембраны, 2016, том 33, № 2, с. 1–9. NAD вызывает диссоциацию нейронных сетей на субпопуляции нейронов, подавляя синхронную гиперактивность сетей, индуцированную ионами аммония. Зинченко и др.)
  • Показано несколько новых механизмов регуляции синхронной активности нейронов в культуре клеток гиппокампа ГАМК-ергическими нейронами, содержащими Са -связывающие белки. (Биофизика, 2015, том 61, № 1, с. 102-11. Парвальбумин-содержащих интернейронов в регуляции спонтанной синхронной активности нейронов мозга в культуре. Зинченко и др.)
  • Изучены особенны бупивакаин-чувствительных калиевых токов. (Biochemistry (Moscow) Supplement Series A: Membrane and Cell Biology October 2015, Volume 9, Issue 4, p. 309-17. Identification and properties of bupivacaine-sensitive potassium currents in cultured hippocampal neurons. Konakov et al.)
  • На кардиомоцитах исследованы особенности сигнальных путей, активируемых α2- адренорецепторами. Показано, что нарушения этих сигнальных путей могут быть связаны с сердечной гипертрофией. (J. Mol. Cell Cardiol. 2016 Sep 19;100:9-20. Sarcolemmal α2-adrenoceptors control protective cardiomyocyte-delimited sympathoadrenal response. Kokoz et al.)
  • Исследованы механизмы кальциевой сигнализации в адипоцитах при действии ангиотензина II. Полученные результаты предоставляют возможность использовать ангиотензин II для коррекции резистености адипоцитов при развитии диабета второго типа. (Arch Biochem Biophys. 2016 Mar 1; 593:38-49. Angiotensin II activates different calcium signaling pathways in adipocytes. Dolgacheva et al.)
  • Показано, что при оверэкспрессия нейронами белка BDNF оказывает комплексное нейропротективное действие на нейроны и астроциты при OGD и GluTox посредством ингибирования ответов Ca2+ и регуляции экспрессии генов. (Int J Neurosci. 2020 Apr;130(4):363-83. The selective BDNF overexpression in neurons protects neuroglial networks against OGD and glutamate-induced excitotoxicity. Gaidin et al.)
  •  
    Кальциевый сигнал, индуцированный дофамином, может стимулировать высвобождение нейромодуляторов, таких как ГАМК и адреналин, и, таким образом,
    подавлять спонтанные кальциевые колебания в нейронах. (Cell Calcium. 2021 Mar;94:102359. Dopamine controls neuronal spontaneous calcium oscillations via astrocytic signal. Berezhnov et al.)
  •  
    Показано, что кальциевые каналы L-типа способствует поддержанию необходимого уровня внутриклеточного кальция во время колебаний, что, по-видимому, определяет количество PDS в кластере. (Int J Mol Sci. 2021 Sep 25;22(19):10342. Role of L-Type Voltage-Gated Calcium Channels in Epileptiform Activity of  eurons. Laryushkin et al.)