В 2013 году в Санкт-Петербургском государственном университете открыт ресурсный центр «Развитие молекулярных и клеточных технологий» по приоритетному направлению Программы развития «Биомедицина и здоровье человека». Центр предназначен для использования научными сотрудниками университета и сторонних организаций с целью решения актуальных вопросов биомедицины, таких как: исследование закономерностей и механизмов иммунных реакций, разработка фундаментальных основ регенеративной медицины, изучение вопросов биологии старения и ревитализации, а также исследования в области биологии злокачественных новообразований, нейродегенеративных заболеваний.
Комплексные исследования в современной науке являются приоритетными, особенно для понимания фундаментальных закономерностей используемых при разработке методов диагностики и лечения различных заболеваний, получения иммуномодулирующих, иммуностимулирующих, противомикробных и других фармакологических препаратов нового поколения, поиска биологически активных веществ, разработке методик медико-генетической паспортизации, разработке технологий в области нейробиологии для предективной диагностики врожденных патологий ЦНС и нейродегенеративных заболеваний, разработке технологий восстановления поврежденных тканей человека и животных. Поэтому, при создании создании центра, использовалось размещение приборов в формате единых логических комплексов, что позволит проводить сложные эксперименты с минимальной затратой времени — от создания образца до анализа результата. Такой подход позволит проводить сложные эксперименты, для которых транспортировка образца невозможна и время между этапами исследования критично для успеха всего эксперимента.
Приборная база центра насчитывает более пятидесяти единиц основного аналитического оборудования и представляет следующие направления: электронная и оптическая микроскопия, оборудование для проведения исследований в различных областях молекулярной биологии и клеточной биологии.
Электронная просвечивающая микроскопия представлена микроскопами JEOL JEM-1400 и JEOL JEM-2100HC, которые являются необходимым звеном в большинстве медико-биологических исследований. В комплексе с микроскопами представлено оборудование, позволяющее проводить исследования с применением крио-электронных методов и метода электронно-микроскопической томографии. Установка для замораживания под давлением Leica HPM-100 позволяет одномоментно остановить все биохимические процессы образца с полным сохранением его морфологической структуры. Установка для быстрого замораживания на электронно-микроскопических сеточках Leica EM GP позволяет подготавливать препараты с замороженными в водяной пленке белками, вирусными частицами, бактериями. Такие препараты сразу пригодны для исследования в электронном микроскопе. Криоультратом Leica UC7/FC7 позволяет получать ультратонкие срезы при низких температурах, что дает возможность обработки материала по методу Токуясу, позволяющему определить расположение изучаемых биомолекул на срезе с высоким разрешением.
Электронная сканирующая (растровая) микроскопия представлена микроскопом Tescan MIRA3 LMU, который может работать в режиме высокого разрешения, а также в режиме низкого вакуума, позволяющем исследовать обводненные биологические образцы без предварительной подготовки. Для исследования обводненного материала с максимальным разрешением дополнительно используется замораживающий столик и система вакуумного криопереноса Leica EM VCT-100.
Оптическая микроскопия представлена истинно конфокальной системой Leica TCS SP5, позволяющей получать серии «оптических» срезов исследуемого препарата для объемной реконструкции, а также использовать другие специализированные методы исследования. В состав системы входит модуль субдифракционного разрешения Leica STED-CW, который позволяет получать информацию о физиологии живого объекта не только с высоким пространственным, но и высоким временным разрешением, до 18 кадров в секунду. Установленное на конфокальную систему дополнение для анализа одиночных молекул Leica SMD FLCS позволяет исследовать особенности взаимодействия исследуемых биомолекул в живых клетках при различных внешних воздействиях.
Помимо этого оборудования, в ресурсном центре установлена конфокальная система на основе диска Нипкова - Zeiss Cell Observer SD. Эта система позволяет исследовать динамические процессы в клетке и клеточных культурах благодаря высокой скорости сканирования, а также проводить долговременные эксперименты с живыми клетками благодаря минимальной фототоксичности метода.
Бесконтактный комплекс лазерной микродиссекции Leica LMD 7000 позволяет осуществлять полностью автоматическую микродиссекцию с максимальной чистотой, это важно при получении проб нуклеиновых кислот и белков из отдельных участков препарата. С помощью системы также возможно выделение из образца отдельных живых клеток или их групп.
Несмотря на бурное развитие молекулярного направления исследований, отвечающего на вопросы «что?» и «как?» происходит в эксперименте, современная биологическая технология продолжает совершенствовать и гистологическое направление, позволяющее отвечать на вопрос «где?» — уточнять локализацию описываемых изменений. Учитывая сложную систему взаимодействия клеток в тканях, локализация изменений позволяет получать новые данные, необходимые в комплексных медико-биологических исследованиях. Тенденция науки последних десятилетий заключается в получении точных количественных данных, которые достигаются стандартизацией этапов пробоподготовки. Именно поэтому в ресурсном центре представлено такое автоматизированное оборудование, как тканевый процессор, система автоматической гистологической окраски, система Tecan GenePaint 150 для проведения иммуногистохимической окраски и окраски по методу FISH.
Для решения задач, направленных на поиск все более редких событий и сложных соотношений в объектах используется сортирующий цитофлуориметр BD FACS ARIA III, позволяющий исследовать структуру и размер частиц, выявлять наличие флуоресцентных меток за короткий промежуток времени, и, при необходимости, производить количественную сортировку клеток по заданным параметрам.
Оборудование для молекулярно-биологических исследований предназначено для решения задач протеомики — исследования белковых молекул, их взаимодействий, структуры, и геномики — исследования генетического кода в широком смысле, последовательности нуклеотидов, наличия их модификаций, взаимодействий с белками, а также метаболомики — изучения конечных и промежуточных продуктов обмена веществ в клетке. Для этого оборудование должно поддерживать большое количество способов пробоподготовки, очистки и концентрации исследуемых образцов, в том числе, гомогенизацию и лизис образцов, фракционирование при помощи хроматографии, одномерный и двумерный электрофорез, иммуноблоттинг, препаративный электрофорез. Весь спектр инструментов для пробоподготовки представлен хроматографическим оборудованием Waters Breeze, Aglent 1200, Dionex NanoFlow, оборудованием для электрофореза фирмы BioRad, лазерным сканером гелей GE Typhoon 9500.
Протеомика, помимо рутинного оборудования, представлена прибором для анализа биомолекулярных взаимодействий «на чипе» BioRad ProteOn 36 предназначенным для поиска и ранжирования антител, картирования эпитопов, изучения взаимодействий белков другими белками, малыми молекулами и нуклеиновыми кислотами. Масс-спектрометрия для поисковых и полуколичественых исследований представлена масс-спектрометром Bruker Ultrafletreme и хромато-масс-спектрометром Agilent 6538. Это оборудование позволяет определять аминокислотные последовательности одновременно нескольких белков или пептидов в составе сложных смесей, выявлять и идентифицировать биомаркёры различной органической природы, проводить молекулярную визуализацию тканей, идентифицировать микроорганизмы.
Геномика представлена секвенаторами нового поколения Roche GS Junior и ABI Ion Torrent, позволяющими получить информацию о последовательности нуклеиновых кислот. Многие исследования в области геномики требуют подтверждения наличия заранее известной последовательности в большом количестве образцов, эту задачу решает оборудование для проведения полимеразной цепной реакции, в том числе, в режиме ПЦР реального времени, и система высокопроизводительного ПЦР реального времени Fluidigm BioMark HD.
Метаболомика представлена газовой хромато-масс-спектрометрической системой LECO Pegasus HT с хроматографом Agilent 7890, и жидкостным хромато-масс-спектрометром Agilent 6538.
При создании ресурсного центра учитывались интересы научных сотрудников не только факультетов СПбГУ, но и научно-исследовательских институтов Российской Академии Наук. В их числе: НИИАГ им.Д.О.Отта СЗО РАМН, ЗИН РАН, ИБМ им.А.В.Жирмунского ДВО РАН, ИЭФБ им.И.М.Сеченова РАН, СПбГМУ им.акад.И.П.Павлова, НИИЭМ СЗО РАМН, ИНЦ РАН, ИФ им.акад.И.П Павлова РАН, ИОГен им.Н.И.Вавилова РАН.
