Оставить отзыв
Организация
Отзыв
НИК «Цифровые технологии в медико-биологических системах» (ЦТМБС) НЦМУ СПбПУ
Руководитель
Васин Андрей Владимирович
доктор биологических наук, доцент, директор НИК ЦТМБС
Ведущие ученые
Общая численность сотрудников лаборатории – 60, из них молодых исследователей (до 39 лет) – 37, иностранных исследователей – 9.
Область научных исследований
Цифровые технологии постоянно развиваются и находят новые приложения, в том числе в медицине и медико-биологических исследованиях и разработках. Телемедицина, поддерживающие искусственный интеллект медицинские устройства, электронные медицинские записи и блокчейн – это лишь несколько конкретных примеров цифровой трансформации в здравоохранении.

Конечной целью использования цифровых технологий в медико-биологических системах является рационализация работы врачей, оптимизация систем учета данных и принятия решений, улучшение результатов лечения пациентов, снижение человеческих ошибок, снижение затрат за лечение и в конечном итоге – улучшение качества жизни. Многие процессы в здравоохранении и фармацевтике становятся все более стандартизированными и могут поддерживаться с применением искусственного интеллекта, автоматизации и машинного обучения.
Ключевой компетенцией ИЦ ЦКИ является создание цифровых двойников (Digital Twins) изделий/продуктов и производственных процессов, развитие и внедрение в производственные процессы Цифровой платформы разработки цифровых двойников.
Ключевые цели и задачи
В НИК ЦТМБС реализуются научные проекты по трем ключевым направлениям:

1. Создание новых технологий и цифровых платформ для разработки, производства и оценки эффективности иммунобиологических препаратов для быстрого реагирования на вновь возникающие инфекционные угрозы.

Традиционные подходы к созданию и производству вакцин не позволяют адекватно реагировать на вновь возникающие инфекции, что отчетливо продемонстрировала пандемия, вызванная вирусом SARS-CoV-2. В связи с этим наиболее перспективным направлением является разработка универсальных платформенных технологий и соответствующих производств. Ограничивающие скорость разработки вакцин стадии могут быть упрощены при использовании платформенных технологий, а производственные мощности могут быть в короткие сроки переориентированы для производства вакцин против новых патогенов.
Одной из наиболее перспективных считается платформа РНК-вакцин, один из ее вариантов – платформа самореплицирующихся РНК, срРНК – предполагается реализовать в рамках данного направления. Основная идея платформы заключается в оптимизации параметров биохимических реакций с использованием математического и компьютерного моделирования для последующей экспериментальной валидации.

Отдельной задачей является оценка эффективности вакцинации, требующая цифровизации данных по иммунизации (регистры вакцинации), оценке популяционного иммунитета и поддержке принятия решений. Одной из наиболее сложно контролируемых вакцинами инфекций является грипп – неслучайно оценкой эффективности вакцинации против гриппа стали заниматься ведущие страны. В России такие исследования проводятся с 2019 года на базе ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России – участника консорциума НЦМУ «Передовые цифровые технологии». Новая платформа нацелена на формирование широкой исследовательской сети для получения надежных, высококачественных оценок эффективности гриппозных вакцин (ЭГВ), используемых в ЕС.

Кроме того, планируется разработка других цифровых платформ для повышения эффективности управления в медицинских организациях.
2. Освоение современных методов прижизненной визуализации активности нейросетей на животных.

Данное направление исследований связано с применением современной технологии визуализации нейрональной активности клеток головного мозга с помощью миниатюрного флуоресцентного микроскопа (минископа), а также процессом обработки и интерпретации полученных данных. Минископ широко применяется в области нейробиологии, в том числе в исследованиях при неврологических и нейродегенеративных заболеваниях. Он позволяет отслеживать нейрональную активность у животных во время поведенческих экспериментов и фиксировать нейронные сети, отвечающие за нормальное и патофизиологическое поведение.

Помимо задач, связанных с интерпретацией данных, полученных с помощью минископа, которые коллектив решает в процессе работы по настоящему проекту, одной из важнейших задач является получение экспериментальных данных на живых лабораторных животных.

Также в рамках направления проводится разработка и тестирование лабораторного образца программно-аппаратного комплекса (цифровой платформы) для длительной регистрации и беспроводной передачи локального потенциала поля клеток мозга на мышах. Использование мультиэлектродов позволяет регистрировать активность исследуемых участков мозга, параллельно осуществляя наблюдение за экспериментальным животным.

По состоянию на конец 2021 года получены следующие результаты:

  • разработан прототип носимого модуля и базовой зарядной станции;
  • собран комплект из трех носимых модулей и одной базовой станции;
  • программное приложение для работы распределенных групп инженерных и научных сотрудников.
3. Изучение природных источников лекарственных субстанций с привлечением цифровых методов прогнозирования спектров физиологической активности природных компонентов растений – продуцентов биологически активных веществ, аналитических методов исследования их фармакологических свойств и поиска технологий адресной доставки.

В рамках данного направления исследований проведены следующие работы:

  • прогнозная оценка и виртуальный скрининг спектра физиологической активности каротиноидов микроводорослей с помощью программы PASS, разработка медико-биологических методов оценки их фармакологического потенциала, способов направленного биосинтеза и получения растительной биомассы, технологии выделения каротиноидного комплекса, способов адресной доставки;
  • получение смоляных кислот и продуктов их модификации, прогнозная оценка и виртуальный скрининг противовирусной активности с помощью программы PASS, разработка медико-биологических методов для создания платформы противовирусных препаратов на основе производных канифоли.
В числе заказчиков и партнеров НИК ЦТМБС – Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Российско-Армянский (Славянский) университет, Научный центр неврологии, Южный федеральный университет, НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова и другие.
Примеры исследований
Грант РНФ 20-15-00228 «Клеточные экзосомы при инфицировании вирусом гриппа А: роль в патогенезе и потенциал терапевтического использования» (2020–2022 гг.).
Государственное задание Минобрнауки 0784-2020-0023 «Изучение IFNλ-опосредованных механизмов иммунного ответа при респираторных инфекциях» (2020–2022 гг.).
Мегагрант (постановление 220), договор 11.G34.31.0056, направление «Молекулярная и клеточная медицина» (2011–2015 гг.).
Государственное задание Минобрнауки 17.991.2017/ПЧ «Кальциевая дисрегуляция при нейродегенеративных заболеваниях» (2017–2019 гг.).
Грант РНФ 14-25-00024 «Исследование молекулярных механизмов кальциевой сигнализации при нейродегенеративных заболеваниях» (2014–2018 гг.).
Государственное задание Минобрнауки 17.1360.2014/K: «Исследование роли кальциевой сигнализации в патогенезе нейродегенеративных заболеваний и поиск терапевтических агентов» (2014–2016 гг.).
ФЦП 14.587.21.0038 «Разработка и внедрение инновационных биотехнологий переработки микроводорослей Chlorella sorokiniana и ряски Lemna minor» (2017–2020 гг.).
Некоторые публикации
  • Plotnikova M., Lozhkov A., Romanovskaya-Romanko E., Baranovskaya I., Sergeeva M., Kaa K., ... Vasin A. (2021) IFN-λ1 displays various levels of antiviral activity in vitro in a select panel of RNA viruses // Viruses, 13(8) (https://doi.org/10.3390/v13081602).
  • Danilenko D.M., Komissarov A.B., Fadeev A.V., Bakaev M.I., Ivanova A.A., Petrova P.A., ... Vasin A.V. (2021) Antigenic and genetic characterization of swine influenza viruses identified in the european region of Russia, 2014–2020 // Frontiers in Microbiology, 12 (https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.662028).
  • Zhemkov V., Ditlev J.A., Lee W., Wilson M., Liou J., Rosen M.K., & Bezprozvanny I. (2021) The role of sigma 1 receptor in organization of endoplasmic reticulum signaling microdomains // ELife, 10 (https://doi.org/10.7554/eLife.65192).
  • Salmina A.B., Gorina Y.V., Erofeev A.I., Balaban P.M., Bezprozvanny I.B., & Vlasova O.L. (2021) Optogenetic and chemogenetic modulation of astroglial secretory phenotype // Reviews in the Neurosciences, 32(5), 459-479. (https://doi.org/10.1515/revneuro-2020-0119).
  • Popova L., Ivanchenko O., Pochkaeva E., Klotchenko S., Plotnikova M., Tsyrulnikova A., & Aronova E. (2021) Rosin derivatives as a platform for the antiviral drug design // Molecules, 26(13) (https://doi.org/10.3390/molecules26133836).
  • Ilin I.V., Levina A.I., Dubgorn A.S., & Abran A. (2021) Investment models for enterprise architecture (ea) and it architecture projects within the open innovation concept // Journal of Open Innovation: Technology, Market, and Complexity, 7(1), 1-18 (https://doi.org/10.3390/joitmc7010069).
СМИ о лаборатории
Регистрация на мероприятие
Отправляя данные, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности