В Лаборатории информациолнных технологий (ЛИТ) ОИЯИ в смешанном формате прошло совещание по перспективам научного сотрудничества в области биоинформатики, молекулярной и вычислительной биофизики ученых из ОИЯИ, России и Армении. Совещанию предшествовал приезд в Дубну президента Национальной академии наук Армении А. С. Сагяна, его встречи с академиком Г. В. Трубниковым и академиком Ю. Ц. Оганесяном, посещение ряда лабораторий ОИЯИ, обсуждение более активного взаимодействия ученых Армении с подразделениями ОИЯИ.
Инициатором совещания стал Ю. Ц. Оганесян, научный руководитель ЛЯР, который и открыл его:
— Пандемия продолжается, сколько нам еще жить с коронавирусом? Наверное, долго, поэтому надо как-то устраивать нашу жизнь. Первой от коронавируса сильно пострадала Италия, с которой у нас установлено прочное научное сотрудничество. Я спросил итальянских коллег, нельзя ли применить наши мембраны, которые мы используем для очистки от бактерий, в борьбе с вирусами? Наше предложение их заинтересовало. В Неаполе собралась группа европейских исследователей, но беда наступила значительно быстрее. Технологии, разработанные в ЛЯР, позволяют производить сотни тысяч квадратных метров мембран в год, делать в них поры разной формы. А биологическая часть остается открытой, ее надо обсудить.
— Для меня большая честь оказаться в ОИЯИ, а приглашение Юрия Цолаковича вдвойне почетно, — начал свое выступление Р. М. Арутюнян (Национальная академия наук Армении, Ереванский государственный университет). — Благодарю Г. В. Трубникова, В. В. Коренькова и С. Г. Арутюняна за предоставленную возможность поделиться нашими наработками. В докладе «Разработка и применение в биологических исследованиях лиганд-модифицированных наномембран» я расскажу, что мы умеем делать. Своими наработками поделятся коллеги из ФМБЦ и РАУ. А как эти кусочки пазла сложить в единую картину — будем вместе думать.
В своем докладе Р. М. Арутюнян представил результаты по четырем направлениям исследований с наночастицами и наномембранами, проводимым в Армении. Это применение наномембран для быстрой идентификации и количественной оценки различных типов внеклеточной ДНК; применение защитного/фильтрующего эффекта наномембран с использованием модельных вирусов; разработка нанопластырей в качестве многокомпонентных управляемых систем для эффективного заживления ран; разработка и применение модифицированных бактериородопсином нанопоровых мембран для получения электричества из солнечного света.
А. Н. Осипов (ФМБЦ имени А.И.Бурназяна ФМБА России) в докладе «Перспективные направления и результаты работы отдела экспериментальной радиобиологии и радиационной медицины ФМБЦ в сотрудничестве с ОИЯИ и Арменией» представил основные направления деятельности отдела и результаты работы в области изучения механизмов формирования ранних и отдаленных эффектов воздействия ионизирующего излучения и разработке средств профилактики, диагностики и лечения лучевых поражений. Специалистами отдела разработан ряд противолучевых препаратов при радиационных инцидентах для персонала радиационно-опасных объектов и населения, проживающего в зоне их возможного воздействия. Разработаны средства купирования первичной реакции на облучение. Показаны принципиальные отличия в работе систем репарации критических повреждений ДНК (двунитевых разрывов) в клетках человека, подвергавшихся острому и пролонгированному воздействию ионизирующего излучения. В последние годы в отделе разработаны программное обеспечение для автоматического анализа фокусов белков репарации двунитевых разрывов ДНК, метод окраски ДНК-комет для рутинной световой микроскопии, а также новые методики исследований в области молекулярной биологии и микробиологического контроля.
А. Н. Осипов привел краткие результаты гранта РНФ по изучению клеточных и молекулярных эффектов ультракороткого импульсного излучения in vitro как пример успешного сотрудничества между Арменией и Россией, а также показал перспективы дальнейших исследований противоопухолевой эффективности ультракороткого импульсного облучения in vivo с выходом на доклинические исследования.
Он отметил, что опыта трехстороннего сотрудничества ФМБЦ-ОИЯИ-Армения нет, но есть области возможных совместных исследований, в том числе изучение факта долгожительства на Кавказе в условиях повышенного радиационного фона. Заинтересовали А. Н. Осипова и возможности ЛИТ, поскольку сегодня методы радиационной дозиметрии автоматизированы очень мало, колоссальный объем данных обрабатывается вручную. Алгоритмы, использующие машинное обучение и искусственный интеллект, очень помогли бы в этой области.
С докладом «Устойчивость и проводимость бислойных липидных мембран» на совещании выступил В. Б. Аракелян (Ереванский государственный университет, Армения). Он рассмотрел подходы и модели устойчивости мембран, а также экспериментальные данные, указывающие на то, что мембрана теряет устойчивость в электрическом поле, практически не подвергаясь деформации. Предложил механизм устойчивости бислойной липидной мембраны (БЛМ) в электрическом поле, в основе которой лежат представления о спонтанном возникновении сквозных микроскопических пор в БЛМ. Докладчик привел термодинамическое описание процесса образования поры в электрическом поле, рассмотрел влияние числа стадий рождения поры на среднее время жизни мембраны. Поры, развитие которых приводит к потере устойчивости БЛМ, обеспечивают фоновую проводимость БЛМ. Был рассчитан радиальный профиль энергии иона в цилиндрическом канале, что позволяет оценить избирательность канала к различным типам ионов.
С докладом «Транслокация биологических макромолекул в ограниченных областях пространства» выступил Е. Ш. Мамасахлисов (Российско-Армянский университет, Армения). Докладчик рассмотрел кинетику прохождения полианиона дцДНК во внешнем электростатическом поле через последовательность щелей различной ширины, представляющих собой «энтропийные ловушки». Была исследована кинетика и скейлинговое поведение цепи при выходе из энтропийной ловушки. Было показано, что процесс выхода из «энтропийной ловушки» протекает в две кинетические стадии с разными временными масштабами, обсуждается возможное влияние неровностей поверхности на кинетику выхода. Существует возможность применения описываемого подхода к задаче транслокации макромолекул через массив синтетических трековых мембран.
В совещании заочно участвовали директор Института молекулярной биологии Академии наук Республики Армения А. А. Аракелян, сотрудники лабораторий Объединенного института.
По окончании совещания в ЛЯР под руководством Ю. Ц. Оганесяна состоялось продолжение обсуждения, во время которого были приняты решения по дальнейшим действиям для усиления роли биологических исследований в мембранной тематике и намечены конкретные сроки для представления соответствующих проектов. А. Н. Осипов и советник директора ОИЯИ С. Г. Арутюнян будут выполнять роль координаторов будущей программы.
Решено провести второе рабочее совещание по мембранной тематике в апреле в Ереване, где уже четко будут уточнены и сформулированы окончательные задачи с соответствующими временными, материально-техническими, кадровыми и финансовыми показателями. Для успешного выполнения темы будут также определены возможные источники финансирования.