630559, Новосибирская область, р. п. Кольцово, Никольский проспект, д.1
Левичев Евгений Борисович, директор, д. ф.- м. н.
ЦКП «СКИФ» — это объект класса «мегасайенс» с источником синхротронного излучения поколения «4+», который будет построен в наукограде Кольцово в Новосибирской области. В 2023 году заработает синхротрон, а с 2024 года – первые 6 станций (всего запланировано создание 30 станций). Уникальные характеристики нового источника синхротронного излучения (СИ) позволят проводить передовые исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения во множестве областей — химии, физике, материаловедении, биологии, геологии, гуманитарных науках. Также ЦКП «СКИФ» поможет решить актуальные задачи инновационных и промышленных предприятий. Если говорить предметно о возможностях СКИФ для развития биологии и биотехнологии, то основные перспективные направления его использования — структурная биология, вирусология, фармацевтика, высококонтрастная рентгенография. Поскольку биополимеры (белки и нуклеиновые кислоты) выполняют широкий спектр задач в организме человека, животного, а также в химическом составе растений, важно изучать их пространственную структуру.
Структурная биология. По итогам 2020 года рентгеноструктурный анализ, который будет проводиться и на СКИФ, – это ведущий метод определения структуры биополимеров в мире. С его помощью проведено более 95% исследований. Популярность метода среди исследователей объясняется рядом преимуществ, в том числе отсутствием ограничений по массе белка, возможностью проведения исследований без его заморозки. Развитие техники, и, в частности, появление источников 4-го поколения синхротронного излучения открывает возможность не только определить структуру полимера, а записать целое кино, отображающее его работу. Благодаря тому, что СКИФ будет источником СИ поколения 4+, его характеристики позволят использовать для исследования кристаллы меньших размеров, а также получать более точные структурные данные.
Фармацевтика. Когда известно, как устроены молекулярные машины – белки и нуклеиновые кислоты, можно создать другие молекулы, которые ограничивают или полностью блокируют их деятельность. Таким образом с помощью синхротронного излучения, а значит и СКИФ, можно изучать взаимодействие биополимеров и малых молекул. Такие исследования необходимы для решения задач фундаментальной науки и для разработки противовоспалительных, противовирусных, антибактериальных и других видов лекарственных препаратов. Причем исследования на СКИФ призваны рационализировать процесс создания лекарственных препаратов. Знание устройства десятков комплексов целевого белка и разных малых молекул может подсказать параметры целевой молекулы и более точно подходить к ее синтезу. В результате сокращаются финансовые и временные затраты, необходимые для поиска действующего вещества лекарственного препарата. Также возможности СКИФ актуальны для проведения аттестации лекарственных веществ, это обязательная процедура для фармпроизводителей. Здесь компании смогут проводить исследования по таким направлениям, как определение полиморфных модификаций лекарственных веществ, расшифровка их структуры, изучение термической устойчивости, а также возможных превращений при хранении и на других этапах технологической цепочки.
Рентгенография. Еще одно направление исследований на СКИФ - получение высококонтрастных рентгеновских изображений биологических объектов. Изображения, полученные на источниках СИ, позволяют визуализировать слабоконтрастные детали в организме, информацию о которых невозможно получить, используя традиционную рентгенографию. Такие исследования важны, например, при диагностике злокачественных опухолей на ранней стадии развития и позволяют контролировать ход лечения. Также фазово-контрастная рентгенография актуальна при исследованиях приживаемости имплантатов в организме человека. Полученные изображения позволяют с высокой точностью диагностировать воспалительные процессы, возникающие при протезировании суставов или при установке зубных имплантатов.
Борьба с вирусами. Один из комплексов белков и нуклеиновых кислот, который будет изучаться на СКИФ — это вирусы. Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» планирует использовать СКИФ для широкого спектра биологических исследований. В фокусе внимания - опасные и экономически значимые вирусы человека и животных. Рентгеноструктурный анализ позволяет определить пространственные структуры вирусов и их отдельных частей, рентгеновская микроскопия — заглянуть внутрь клетки, пораженной вирусом, а высококонтрастная рентгенография лабораторных животных демонстрирует, как повреждаются органы и ткани в процессе вирусной инфекции. Все эти методы СКИФ, дополненные исследованиями ГНЦ ВБ «Вектор», помогут подбирать и разрабатывать новые лекарственные препараты, вакцины и тест-системы.
