Розвиток досліджень з проблем кріобіології та кріомедицини в Національній академії наук України
У статті стисло висвітлено діяльність Інституту проблем кріобіології і кріомедицини Національної академії наук України — першої в колишньому СРСР і в Україні установи такого профілю, наведено основні відомості про характер дії низьких і знижених температур на біологічні об’єкти різних рівнів організ...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вісник НАН України |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2012
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/37356 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Розвиток досліджень з проблем кріобіології та кріомедицини в Національній академії наук України / А.М. Гольцев, О.Ф. Дембновецький, В.І. Бойко, Т.М. Дудченко, Ф.Н. Пацюк // Вісн. НАН України. — 2012. — № 8. — С. 54-61. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859737106352439296 |
|---|---|
| author | Гольцев, А.М. Дембновецький, О.Ф. Бойко, В.І. Дудченко, Т.М. Пацюк, Ф.Н. |
| author_facet | Гольцев, А.М. Дембновецький, О.Ф. Бойко, В.І. Дудченко, Т.М. Пацюк, Ф.Н. |
| citation_txt | Розвиток досліджень з проблем кріобіології та кріомедицини в Національній академії наук України / А.М. Гольцев, О.Ф. Дембновецький, В.І. Бойко, Т.М. Дудченко, Ф.Н. Пацюк // Вісн. НАН України. — 2012. — № 8. — С. 54-61. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вісник НАН України |
| description | У статті стисло висвітлено діяльність Інституту проблем кріобіології і кріомедицини Національної академії наук України — першої в колишньому СРСР і в Україні установи такого профілю, наведено основні відомості про характер дії низьких і знижених температур на біологічні об’єкти різних рівнів організації (субклітинного, клітинного й організменого), подано результати науково-дослідних робіт, які дозволяють зробити висновки про оборотність холодового впливу, можливості його модифікаційної дії на біологічні структури, а також ефективність його використання при різних патологічних процесах.
|
| first_indexed | 2025-12-01T15:39:20Z |
| format | Article |
| fulltext |
54 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 8
НАУКОВІ НАПРЯМИ
У статті стисло висвітлено діяльність Інституту проблем кріобіології і кріомедицини Національної академії
наук України — першої в колишньому СРСР і в Україні установи такого профілю, наведено основні відомості про
характер дії низьких і знижених температур на біологічні об’єкти різних рівнів організації (субклітинного, клі-
тинного й організменого), подано результати науково-дослідних робіт, які дозволяють зробити висновки про обо-
ротність холодового впливу, можливості його модифікаційної дії на біологічні структури, а також ефективність
його використання при різних патологічних процесах.
А.М. ГОЛЬЦЕВ, О.Ф. ДЕМБНОВЕЦЬКИЙ,
В.І. БОЙКО, Т.М. ДУДЧЕНКО, Ф.Н. ПАЦЮК
РОЗВИТОК ДОСЛІДЖЕНЬ З ПРОБЛЕМ
КРІОБІОЛОГІЇ ТА КРІОМЕДИЦИНИ
В НАЦІОНАЛЬНІЙ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ
Низькі температури здавна використовува-
ли для подовження терміну зберігання окре-
мих харчових продуктів, зменшення симпто-
мів деяких захворювань тощо. Це пояснюва-
лося зовнішніми проявами впливу холоду на
біологічні об’єкти, однак тривалий час не ви-
вчалися механізми його дії на живу матерію.
У минулому столітті збільшення масштабів
використання людством холоду зумовило по-
яву нової наукової фундаментальної дисци-
пліни — кріобіології і кріомедицини 1.
В Україні дослідження в цьому напрямі
було розпочато в 60-х роках ХХ ст. у Фізико-
тех нічному інституті низьких температур
ім. Б.І. Вєркіна (ФТІНТ) АН УРСР. Особ-
ливу увагу було приділено низькотемпера-
турному консервуванню біологічних об’єк-
тів, зокрема еритромаси. За досягнення в
цій галузі колективу авторів (Б.І. Вєркіну,
М.С. Пушкарю, М.І. Шраго та ін.) у 1978 р.
було присуджено Державну премію СРСР.
Початком діяльності Інституту в цьому на-
прямі стало вивчення кріобіологічного впли-
ву на різні органи і тканини організму люди-
1 Кріо (від грец. сrєоs — холод, мороз, лід) — у склад-
них словах вказує на зв’язок з низькою температурою,
льодом.
ни, визначення принципів будови кріохірур-
гічної апаратури, розроблення методів і
кріо хірургічної апаратури для стома тології,
гінекології, оториноларингології, онкології,
дерматології тощо. Було також розроблено
системи охолодження харчових продуктів під
час транспортування і тривалого зберігання,
запропоновано засоби життєзабезпечення
підводних робіт за низьких температур.
З часом виникла потреба в поглибленому
вивченні фахівцями медико-біологічного про-
філю біологічних аспектів взаємодії холоду з
живою матерією та спрямуванні їхніх зусиль
на опрацювання теоретичних підвалин нової
науки, а також на вирішення відповідних при-
кладних завдань біології, медицини тощо.
У Харкові на базі наукових відділів ФТІНТ
і Проблемної лабораторії Українського інсти-
туту вдосконалення лікарів МОЗ СРСР у
1972 р. було створено перший і єдиний у світі
Інститут проблем кріобіології і кріомедици-
ни НАН України (ІПКК НАН України),
який очолив член-ко рес пондент АН УРСР
М.С. Пушкар. У 1983 р. директором було об-
рано академіка АН УРСР В.І. Грищенка, за-
вдяки чималим зусиллям якого Інститут здо-
був світове визнання, а в 2011 р. — академіка
НАН України А.М. Гольцева.
55ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 8
НАУКОВІ НАПРЯМИ
У 1997 р. при Інституті було створено
Міжвідомчий науковий центр кріобіології і
кріомедицини (згодом він набув статусу
Державного підприємства) потрійного під-
порядкування (НАН України, АМН Украї-
ни та МОЗ України). З 1998 р. при ІПКК
НАН України розпочала роботу Міжнарод-
на кафедра ЮНЕСКО за участю кріобіоло-
гів Великої Британії, Канади, США, Чехії,
Ізраїлю, Швеції та Японії, що сприяє фор-
муванню творчих зв’язків Інституту з про-
відними науковими установами світу.
З метою повноцінного довготривалого збе-
реження широкого спектра кріоконсервова-
них зразків біологічних матеріалів для науко-
вих досліджень, промисловості, сільського
господарства, медичної практики тощо в
ІПКК НАН України було створено низько-
тем пературний банк біологічних об’єк тів,
який пізніше згідно з Постановою Кабінету
Міністрів України набув офіційного статусу
наукового об’єкта «Національне надбання
України». Крім того, при Інституті функціо-
нують ДП «Наукова лабораторія кріочутли-
вості і кріорезистентності біологічних об’єк-
тів при їх зберіганні в тканинному банку» та
СКТБ з дослідним виробництвом (держроз-
рахунковий підрозділ для розроблення і
впровадження кріобіологічного обладнання в
різні галузі народного господарства).
В Інституті видаються науково-теоре тич ні
журнали «Проблемы криобиологии» і «Меж-
дународный медицинский журнал», які роз-
повсюджуються в Україні й за кордоном.
Така інфраструктура Інституту забезпе-
чила сприятливі умови для співробітництва
біологів і медиків з математиками, кіберне-
тиками, фізиками й біофізиками, механіка-
ми, хіміками тощо.
Важливість досліджень колективу Інсти-
туту підтверджена присудженням Держав-
них премій СРСР і України.
Президія НАН України ухвалила для Ін-
ституту такі наукові напрями:
• дослідження механізмів кріоушкоджень,
кріо захисту, природної стійкості біологіч-
них об’єк тів до холоду та її репарації після дії
холоду;
• створення ефективних засобів штучно-
го кріозахисту біологічних систем різного
рівня організації та розроблення на їх основі
технологій кріоконсервування біологічних
об’єктів і технічних засобів їх реалізації;
• застосування гіпотермії, кріотерапії та
кріоконсервованих біологічних об’єктів для
лікування різних захворювань;
• клітинна і тканинна терапія.
Після організації ІПКК НАН України було
модернізовано методологічну базу кріобіоло-
гічних досліджень. Зокрема, отримано дані
щодо молекулярних механізмів взаємодії кріо-
протекторів з біологічно важливими катіо-
нами і білковими молекулами; з’ясовано зако-
номірності впливу низьких температур на
конформацію каталітичних та інших білків і
структурно-функціональний стан біологічних
мембран; виявлено зміни гуморальних регу-
ляторних систем під час охолодження тканин,
а також особливості розвитку клітинного
імунітету при застосуванні кріо кон сер во ва-
них тканин; фізико-ма те ма тич ними методами
було досліджено процеси, що відбуваються
під час кріоконсервування клітинних суспен-
зій (температурний шок, дегідратація, поза- і
внутрішньоклітинна кристалізація тощо).
Проведено важливі роботи з одержання
ефективних низькотоксичних кріопротекто-
рів широкого діапазону дії — було синтезо-
вано пентаеритрити та поліетиленоксиди,
які не потребують видалення перед клініч-
ним використанням (кісткового мозку, ери-
троцитів, лейкомаси, лімфоцитів, шкіри, ро-
гівки тощо) або кріоконсервуванням інших
біооб’єктів. На цій основі розроблено ефек-
тивні програми й методи кріоконсервування
клітин і тканин з високою збереженістю їх-
ніх морфологічних і функціональних влас-
тивостей. Такі дослідження тривають і далі,
оскільки перелік біооб’єктів і проблем під
час їх проведення постійно збільшується.
Оновлена методологічна база істотно
сприяла розгортанню в межах зазначених
напрямів важливих фундаментальних і при-
кладних досліджень механізмів, що відбува-
ються в біологічних середовищах, клітинах,
тканинах, органах, організмах під впливом
56 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 8
НАУКОВІ НАПРЯМИ
різних режимів охолодження, а також дослі-
джень, спрямованих на виявлення кріола-
більних і кріостабільних структур для з’я-
сування механізмів кріоушкоджень і кріо-
протекції біооб’єктів на молекулярному,
субклітинному й органотканинному рівнях.
Крім того, вивчаються біологічні властивос-
ті й антигенна перебудова тканин, консерво-
ваних за низьких температур, з метою пошу-
ку їх спрямованої мінливості для подолання
тканинної несумісності та зниження вто-
ринних імунологічних реакцій; ведеться по-
шук ефективних кріопротекторів для розро-
блення досконаліших технологій і методів
кріоконсервування різних біооб’єктів.
Особливого успіху вчені досягли в опрацю-
ванні наукового напряму «клітинна і тканин-
на терапія». Колектив Інституту вперше в Ук-
раїні створив імунобіологічні препарати, що
мають сертифікати МОЗ України на їх одер-
жання та застосування (попередні висновки
підтверджують їхні високі лікувальні власти-
вості при різних захворюваннях людини).
В останні роки набуває розвитку ще один
перспективний напрям досліджень — кріобіо-
логія відновлення, спрямований на вив чення
механізмів репарації біологічних структур та їх-
ніх функцій за допомогою низьких температур.
Не мають аналогів дослідження з вивчення
впливу факторів кріоконсервування на стан
геному клітин, особливостей експресії генів
самопідтримання, проліферації й диференці-
ювання стовбурових 2 кровотворних і стро-
мальних елементів, імунокомпетентних клі-
тин із різних джерел і стовбурових ракових
клітин, а також на генетичний апарат імуно-
компетентних клітин після застосування фе-
тального матеріалу в умовах «інтактного»
організму і при окремих патологіях.
Під час опрацювання цих наукових на-
прямів було отримано важливі результати
як фундаментального, так і прикладного
спрямування 3. Розроблено фізико-ма те ма-
тич ні підходи до вивчення процесів, що від-
буваються в багатокомпонентних середови-
щах, які моделюють кріобіологічні системи.
Вперше сформульовано й фізично обґрун-
товано нову базову математичну модель ен-
доцитозу; визначено граничні розміри діа-
метра молекул, за яких проникнення крізь
мембрани не обмежується розмірами їхніх
каналів; установлено співвідношення між
транспортними характеристиками клітин-
них мембран (ко ефіцієнти фільтрації та про-
никності) і коефіцієнтами тертя між окре-
мими компонентами для рухомої мембрани
довільної форми.
Встановлено зв’язок між ступенем кріоза-
хисту і токсичністю вживаних хімічних спо-
лук залежно від характеру досліджуваних
функціональних груп.
Розроблено і науково обґрунтовано прин-
ципи комплексного оцінювання нативних і
кріоконсервованих ембріонів за морфоло-
гічними характеристиками, здатністю до
поновлення мітозів, швидкістю морфогене-
тичних процесів з урахуванням преімплан-
таційної генетичної діагностики (їх можна
використати як прогностичні критерії ймо-
вірності розвитку повноцінних ембріонів у
разі їх застосування в допоміжних репро-
дуктивних технологіях); уперше в Україні
вдалося досягти народження дітей із замо-
рожених ембріонів. Запропоновано оригі-
нальний метод штучного запліднення жінок
кріоконсервованою спермою донора.
Проведено порівняльний аналіз впливу
ритмічної гіпотермії на процеси природного й
індукованого старіння мозку (експеримен-
тальна модель) щурів, при цьому виявлено
підвищення спрямованості вегетативних ре-
акцій і посилення центральних механізмів ре-
гуляції (на цій основі розроблено нові методи
програмного охолодження організму, які ак-
тивізують його регуляторні системи, механіз-
ми саногенезу при різних патологіях). З’я-
совано, що організм реагує на охолодження
не лише системою терморегуляції, а й усіма
можливими механізмами адаптації, акти-
вуються гіпоталамо-гіпо фі зар но-адреналова,
імун на, ендокринна та інші системи.
2 Неспецифічні й недиференційовані клітини ембріо-
нів і органів дорослих організмів тварин і людини.
3 Далі наведено окремі приклади досліджень, зафік-
сованих в офіційних звітах НАН України.
57ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 8
НАУКОВІ НАПРЯМИ
Показано, що позитивна дія лікувальних
режимів охолодження зумовлена підвищен-
ням лабільності регуляторних процесів у цен-
тральній нервовій і серцево-судинній систе-
мах та стимуляцією прямих і зворотних
зв’язків між ними (активація нейротрансмі-
терних механізмів гематоенцефа ліч ного ба-
р’єру), «розхитуванням» сим па то-па ра сим-
патичних переключень з подальшою опти-
мізацією центральної та периферійної дії
первинних, вторинних і ретроградних месен-
джерів, відновленням порушених функ цій,
властивостей біоритмів мозку й організму.
Встановлено, що екстремальні кріо впливи
приводять до періодичної зміни структурно-
функціональної активності гематоенцефаліч-
ного бар’єру, довгострокової активації синап-
тичного апарату нейронів гіпоталамуса, опти-
мізації дії ретроградних месенджерів на рівні
компартментів цитоплазми, ендотеліоцитів
та їх нейрогліального оточення. Усе це забез-
печує значну активізацію фізіологічних ре-
зервів організму і може бути використане для
лікування патологій різного походження.
Розроблено біотехнології, що дають мож-
ливість тривалий час зберігати різні біо об’єк-
ти (компоненти крові, клітини кісткового
мозку, клітини й тканини фетопла цен тарного
походження, репродуктивний біо ма теріал,
зразки рослинного походження, сперму риб і
птахів, мікроорганізми та ін.), а також техно-
логію отримання препаратів нейрональних
фетальних клітин з високою життєздатністю
і показано терапевтичний ефект їх застосу-
вання при експериментальній гіпоксичній
ішемії новонароджених тварин.
Виявлено стимуляційну дію перфторану
на рухливість сперміїв у людини при гіпотер-
мії (додавання його до суспензії сперміїв по-
довжує термін їх збереження до 96 годин).
Розроблено прогресивний спосіб зберіган-
ня і транспортування інфікованих біоматері-
алів, мікробних ізолятів від хворих, біоптатів,
проб крові (порівняно з аналогами його ви-
користання дає змогу запобігти інфікуванню
персоналу і забрудненню довкілля в разі роз-
герметизації чи порушення цілості контей-
нерів під час зберігання та відігрівання).
Обґрунтовано нові підходи для спрямова-
ної модифікації певного структурно-функ-
ціонального стану клітин перед кріоконсер-
вуванням для підвищення їхньої стійкості
до заморожування-відігрівання і на основі
принципу «холодової» стабілізації запропо-
новано унікальний метод кріоконсервуван-
ня еритроцитів без відмивання під захистом
непроникного кріопротектора ПЕО-1500,
який підвищує стійкість клітин до заморожу-
вання-відігрівання і максимально зберігає
їхні струк турно-функ ціо нальні показники.
Показано високу ефективність розробленого
сахарозовмісного розчину для гіпотермічного
зберігання фетальних нервових клітин людини.
Установлено, що застосування кріокон-
сервованих мезенхімально-мезодермальних
клі тин із м’яких тканин ембріона при ліку-
ванні опіків значно прискорює темпи ре па-
раційно-ре генеративних процесів у тварин.
Під час вивчення впливу кріоконсервуван-
ня на імунобіологічну активність кісткового
мозку вперше було показано, що співтранс-
плантація клітин фетальної печінки з алоген-
ним кістковим мозком зумовлює істотне зни-
ження індукованої ним реакції «трансплантат
проти хазяїна». Крім того, було виявлено, що
використання цих клітин у щурів прискорює
регенерацію печінки, стимулює гемопоетич-
ну функцію, нормалізує стан ферментативної
антиоксидантної системи печінки і крові, ак-
тивує репаративні процеси, що супроводжу-
ються нормалізацією біохімічних і біоенерге-
тичних показників. При застосуванні на мо-
делі тварин з генетично детермінованим
раком мишей лінії С3Н «превентивної» тера-
пії клітин фетальної печінки було виявлено
імунокорегувальний ефект і одночасне зни-
ження частоти розвитку пухлин.
Встановлено корелятивні зв’язки між мор-
фологічними характеристиками і хромосом-
ним статусом нативних і кріоконсервованих
ембріонів людини. З’ясовано, що ембріони з
високим ступенем фрагментації цитоплаз-
матичних ділянок характеризуються значним
рівнем анеуплоїдій, а після кріоконсерву-
вання достовірно зростає кількість ембріонів
з такими аномаліями, як поліплоїдія.
58 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 8
НАУКОВІ НАПРЯМИ
Показано, що введення алогенної кріокон-
сервованої плаценти на фоні експерименталь-
ного атеросклерозу сприяло швидкій нормалі-
зації ліпідного спектра сироватки крові й від-
новленню структурно-функ ціо нальної ціліснос-
ті ендотелію, що свідчить про гіполіпідемічний
і ангіотрофічний ефекти цієї тканини.
Досліджено можливість застосування пре-
парату клітин хоріона для терапії експери-
ментальних термічних опіків і встановлено,
що використання цих клітин сприяє рано-
загоювальним і протизапальним ефектам
(змен шення площі опіку, нормалізація вміс-
ту лейкоцитів у крові, відновлення структу-
ри шкіри вже на 20-ту добу).
Створено фізико-математичну модель
елект ропорації клітин, яка, на відміну від
наявних, враховує внесок у цей процес віль-
ної енергії ізотропного розтягу і зсуву клі-
тинної мембрани й пояснює особливості
цього явища (малу швидкість заліковуван-
ня мембранних пор після дії електричного
поля та існування так званого пробою клі-
тини).
Вперше показано, що швидкість охоло-
дження селективно впливає на збереженість і
субпопуляційний склад суспензій клітин над-
ниркових залоз і сім’яників, у результаті чого
створено базу для розроблення способів от-
римання зі стероїдопродукувальних залоз
клітинних суспензій потрібного складу.
Доведено, що введення екстракту кріо-
консервованих фрагментів шкіри поросят
або селезінки свиней у черевну порожнину
щурів змінює пептидний склад екстракту
нормальної шкіри, пришвидшує та нормалі-
зує процес загоєння холодових травм шкіри
у щурів у більш ранні строки.
Встановлено можливість отримання фі-
бробластів із експлантатів після зберігання в
умовах гіпотермії в сироватці крові протя-
гом 14 діб. Показано можливість гіпотерміч-
ного зберігання суспензії фібробластів у рос-
товому середовищі впродовж 72 годин.
Виявлено високу антигемолітичну актив-
ність хлорпромазину в умовах гіпертер міч-
ного гемолізу еритроцитів людини, коня,
бика і кроля (при цьому діапазони ефектив-
них концентрацій хлорпромазину для різних
видів тварин неоднакові).
Для потреб експериментальної медицини за-
пропоновано способи оцінювання безпеки за-
стосування фетальних клітин, визначення іму-
ногенності еритроцитів, подов ження функ ціо-
нування ендокринних ксеноматеріалів тощо.
Отримано систему диференціальних рів-
нянь, що описує процеси пасивного масо-
перенесення електронейтральної речовини
крізь біологічні мембрани і за її допомогою
визначено основні параметри, що характери-
зують проникність плазматичних мембран
низки клітин, побудовано фізико-ма те ма-
тичну модель стану поза- і внутрішньоклі-
тинних розчинів у суспензії клітин у процесі
її кристалізації, яка дає змогу визначити ре-
жими охолодження цієї суспензії.
Створено експериментальні моделі па-
тологічних станів (антифосфоліпідного
синд рому, плацентарної недостатності й
ате росклерозу), за допомогою яких можна
визначати ефективність біологічної дії ви-
ще зазначених біо об’єк тів.
Винайдено кріозахисні середовища і ство-
рено найбільш ефективну програму кріо-
консервування для збереження структури та
життєздатності біооб’єктів плацентарного по-
ходження. Проведено оцінювання ефектив-
ності застосування кріоконсервованих про-
дуктів фетоплацентарного комплексу в тера-
пії аутоімунних захворювань. Розроблено
спосіб кріоконсервування суспензій клітин
сім’яників для потреб практичної медицини.
Знайдено ефективне рішення одного з
основних питань кріобіології — усунення
ефекту «упакування» під час заморожуван-
ня еритроцитів (високий гематокрит) за-
вдяки розробленню комбінованих кріокон-
сервантів з непроникними і проникними
кріо протекторами.
Запропоновано методи кількісного оці-
нювання адгезійної здатності клітин, які да-
ють можливість керувати нею, модифікую-
чи хімічні характеристики підкладки та по-
верхні клітинних мембран.
Результати глибоких фундаментальних
досліджень учених Інституту з вивчення
59ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 8
НАУКОВІ НАПРЯМИ
влас тивостей стовбурових клітин і клітин-
по передників дали змогу створити на їхній
основі високоефективні тканинні й клітинні
препарати. Ці клітини мають унікальну здат-
ність відтворювати вихідні ознаки за необ-
меженої кількості поділів і високого пролі-
феративного потенціалу. Тому вивчення їх
диференціювання в соматичні клітини та
спря мованого транспортування до ушкодже-
них органів і тканин, розроблення для них
оптимальних режимів заморожування зі збе-
реженням життєздатності та функціональ-
ної активності є одним із найважливіших на-
прямів сучасної кріобіології і кріомедицини.
Фактично дослідження Інституту в цій галу-
зі є альтернативою генетичній корекції, ос-
кільки формують вагомий науковий потенціал
для синтезу субстанцій з біомодуляційною і
морфогенетичною здатністю. Зокрема, отри-
мано експериментальні дані, які свідчать про
здатність деяких режимів кріоконсервування
ембріонального мозку змінювати субпопуля-
ційний склад у бік переважання nestin-клі тин,
що належать до стовбурових елементів нерво-
вої тканини; на моделі екс пе ри мен таль ного
алергійного енцефаломієліту показано, що
вони мають високий терапевтичний ефект при
лікуванні нейродегенеративних захворювань
аутоімунної природи.
В експерименті з кісткового мозку дорос-
лих тварин одержано стовбурові клітини,
які під впливом спеціальних ростових фак-
торів було модифіковано в нейроподібні
клітини, а також клітини підшлункової за-
лози, які виробляють інсулін (ці клітини
можна ефективно використовувати як ауто-
матеріал при деяких неврологічних захво-
рюваннях, зокрема при епілепсії).
Розроблено також методи ізолювання ме-
зенхімальних стовбурових клітин та клітин-
по передників і стромально-васкулярної фрак-
ції клітин з жирової тканини дорослої людини.
На моделі ССl4-індукованого цирозу щу-
рів установлено, що у віддалені строки після
трансплантації дія стовбурових клітин і
клітин-попередників, ізольованих з феталь-
ної печінки людини, спрямована на підтри-
мання функції і стимуляцію репаративних
процесів у печінці, а також на відновлення
прооксидантно-антиоксидантного балансу.
В експериментальній моделі ад’ювантного
артриту АА на мишах крім загальновизнаних
характеристик установлено факт «специфіч-
ного» поводження кровотворної системи в
разі патології — змінюється вміст стовбуро-
вих CD34+CD38 клітин кісткового мозку.
З’ясовано істотні відмінності функціо-
нальних характеристик стовбурових крово-
творних та мезенхімальних клітин кістково-
го мозку здорових тварин і тварин з екс-
периментальним ад’ювантним артритом, а
також чутливості цих клітин до факторів
кріоконсервування.
Розроблено метод кріоконсервування клі-
тин хоріона, що дає можливість одержувати
препарат з високим показником життєздат-
ності й цілістю стовбурових клітин. Ви вчено
вплив біологічно активних речовин та умов
культивування на проліферативні властиво-
сті стовбурових клітин і клітин-по пе ред ни-
ків із тканин дорослої людини.
Встановлено, що клітини фетальної пе-
чінки пізніх термінів гестації після кріокон-
сервування набувають високого ступеня
експресії генів проліферації й диференціа-
ції клітин стовбурового компартменту, що
може підвищувати їхню терапевтичну ефек-
тивність завдяки стимуляції гемопоезу ре-
ципієнтів і пулу Т-регуляторних клітин для
зниження прояву хвороби «трансплантат
проти хазяїна».
На моделі гострої реакції «трансплантат про-
ти хазяїна» виявлено зниження в реципієнтів
вмісту стовбурових кровотворних і мезенхі-
мальних клітин, а також зниження кількості
Т-регуляторних клітин і корегувальну дію щодо
цих показників клітин фетальної печінки.
Вивчено стан компартменту стовбурових і
клітин Т-регуляторної ланки імунітету на
молекулярно-генетичному рівні в реципієнтів з
аутоімунними захворюваннями і з’я со вано ме-
ханізми корегувального впливу кріоконсерво-
ваних продуктів фетоплацентарного комплексу
при лікуванні патологій аутоімунної генези.
Розширено уявлення про механізми розви-
тку аутоімунних конфліктів на клітинному й
60 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 8
НАУКОВІ НАПРЯМИ
молекулярному рівнях і обґрунтовано до-
цільність спрямованого підвищення ефектив-
ності лікування хвороби «трансплантат про-
ти хазяїна» котрансплантацією гістонесуміс-
ного кісткового мозку і клітин фетальної
печінки.
Досліджено проліферативні властивості
стовбурових клітин і клітин-попередників
людини та створено інформативний і від-
новлювальний метод оцінювання проліфе-
рації клітин людини in vitro для визначення
життєздатності свіжоізольованих і кріокон-
сервованих клітин.
Вперше продемонстровано можливість
взаємодії наночастинок ортованадату з пух-
линними клітинами (АКЕ) з метою таргет-
ного маркування і запропоновано відповідні
методичні рекомендації.
Вивчено механізми впливу нанокомпозит-
них покриттів на основі оксидних нанокрис-
талічних шарів з різною мікроархітектонікою
на регуляцію функціонального статусу ме-
зенхімальних стовбурових клітин (МСК).
Встановлено здатність деяких оксидних по-
криттів селективно збагачувати культури
кісткового мозку клітинами, що експресують
маркери МСК, а також підвищувати ступінь
експресії в них гена ido, що дає можливість
подальшого їх застосування в біомедицині.
Доведено можливість використання зазначе-
них клітин зі зміненими властивостями під
впливом нанопокриття AL2O3 для лікування
хвороби «трансплантат проти хазяїна».
У результаті експериментальних досліджень
учені Інституту встановили важливий факт,
що альтернативним джерелом гемопоетичних
стовбурових клітин може бути кордова кров,
оскільки вона має велику кількість еритроци-
тів стовбурових клітин і різних біологічно ак-
тивних речовин. Це збільшує ресурсний по-
тенціал для отримання стовбурових клітин та
їх попередників і розширює діапазон лікуваль-
них можливостей кріомедицини.
На базі набутого досвіду створення мето-
дів кріоконсервування біооб’єктів без від-
мивання розроблено і захищено патентами
України ефективні методи виділення і кріо-
консервування ядровмісних клітин кордової
крові зі збереженням їхнього кількісного
складу та структурно-функціональної по-
вноцінності. Зокрема, запропоновано спосіб
кріоконсервування цільної кордової крові,
який забезпечує схоронність усіх компонен-
тів, у тому числі стовбурових гемопоетичних
клітин (зі збереженням до 85% CD45+ клі-
тин і до 98% CD34+ клітин), і структурних
властивостей ядровмісних клітин кордової
крові на високому рівні, необхідному для
проведення відповідних наукових дослі-
джень і практичного клінічного застосуван-
ня. Крім того, виявлено повне збереження у
препараті цільної кордової крові біологічно
активних речовин її плазми після кріокон-
сервування.
В експериментах на білих мишах і мор-
ських свинках показано відсутність аномаль-
ної токсичності кріоконсервованої сироват-
ки кордової крові людини (встановлено, що
вона не чинить токсичної дії на морфофунк-
ціональні показники різних клітин і тканин
кролів в експериментах in vivo).
Визначено найприйнятніші строки гіпо-
термічного зберігання ядерних клітин кор-
дової крові й показано, що оптимальним кріо-
протектором для цих клітин є димексид у 7%
концентрації, а оптимальним кріоконсерван-
том — білковий розчин.
Виявлено ранозагоювальну дію сироватки
кордової крові завдяки прискоренню загоєн-
ня опікових ран і нормалізації рівня загально-
го білка крові, концентрації гемоглобіну та
кількості еритроцитів. Вперше в плазмі та
лейкомасі кордової крові було визначено біл-
кові фракції з противірусною активністю.
З’ясовано, що поєднане використання екс-
тремальних кріовпливів і препаратів кордо-
вої крові у щурів з хронічною алкогольною
інтоксикацією сприяє вирівнюванню вегета-
тивних складових у регуляції артеріального
тиску й корекції мікроциркуляції, поруше-
ної лейкоцитарною адгезією дрібних судин.
Особливого значення набувають дослі-
дження, спрямовані на створення першого в
Україні кріобанку донорської пуповинної
крові й обґрунтування можливостей засто-
сування її як генетичного аутоматеріалу (на
61ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2012, № 8
НАУКОВІ НАПРЯМИ
думку зарубіжних фахівців, це є альтернати-
вою трансплантації кісткового мозку).
Крім досліджень у галузі медицини вчені
Інституту приділяють належну увагу й ін-
шим аспектам. Так, упродовж останніх років
проведено фундаментальні та прикладні до-
слідження з вивчення дії низьких температур
і різних класів сполук на рослини в період ак-
тивної життєдіяльності з метою підвищення
їхньої стійкості до екстремальних природних
факторів (заморозки, посуха тощо). Це дало
змогу обґрунтувати доцільність використан-
ня на практиці розроблених кріопротекторів
з низькою токсичністю (вони є фармакопей-
ними препаратами в Україні, США, Німеч-
чині та Японії). Зокрема, створено комплек-
сні синтетичні препарати Дорсай, Марс та
Юпітер з унікальними властивостями кріо-
протектора, регулятора росту, протруйника,
адаптогену, фунгіциду. Препарати належать
до IV класу безпеки, екологічно безпечні, не-
шкідливі для людини, тварин і ґрунту; анало-
гів їх у світі немає, а конкурентна перевага
порівняно з наявними адаптогенами або ре-
гуляторами росту та протруйниками полягає
в комплексній дії, значно вищій ефективнос-
ті, нетоксичності та меншій вартості.
Запропоновано спосіб кріоконсервування
методом вітрифікації меристем часнику сор-
ту Мереф’янський білий з використанням
попереднього спеціального загартування і
повільного охолодження в комбінованих
кріозахисних середовищах. Цей спосіб має
певні переваги перед традиційним — він по-
требує менших матеріальних та енергетич-
них витрат і є основою для розроблення згід-
но зі світовими стандартами технологій збе-
рігання генетичних колекцій інших рослин,
що розмножуються вегетативно.
В інтересах рибництва розроблено простий
метод виявлення геномних кріоушкоджень риб.
Уперше в Україні кріоконсервовано сперму осе-
трових і коропових із застосуванням кріосумі-
шей та отримано молодь окуневих риб після
запліднення кріоконсервованою спермою.
Дослідження механізмів холодової адап-
тації у прісноводних риб показало, що в ста-
ні зимового спокою в карасів Carassius caras-
sius знижується активність ферменту лак-
татдегідрогенази в червоних і білих м’я зах, а
також у тканині мозку, що свідчить про пере-
важання анаеробного шляху метаболізму.
Під час вивчення якості сперми коропів,
отриманої до і після гормональної стимуля-
ції, було встановлено часткове ушкодження
мембран у бік збільшення проникності мемб-
ран сперміїв, що має велике значення для ро-
зуміння механізмів їх кріоушкоджень і від-
повідного вдосконалення методів кріокон-
сервування сперми коропів та поліпшення
технологій отримання мальків.
Уперше в Україні розроблено методи кріо-
консервування прісноводних видів риб —
об’єктів аквакультури (лина та сома євро-
пейського) і морського виду трьохперки
чор ноголової, яка занесена до Червоної кни-
ги України.
Крім вищевикладених тривають дослі-
дження і в інших актуальних, важливих на-
прямах теоретичної і практичної кріобіології
та кріомедицини. Науковці Інституту і в по-
дальшому зосереджуватимуть свої зусилля
на глибокому вивченні стовбурових клітин,
їхніх попередників, компонентів кордової
крові, молекулярно-ге нетичних механізмів
регулювання підтримання і збереження їхніх
властивостей (зокрема, самооновлення, здат-
ність до диференціювання в різних напря-
мах), удосконаленні надійних методів їх три-
валого зберігання, а також отриманні на їх
основі лікарських засобів і розширенні пере-
ліку захворювань, які можна лікувати з вико-
ристанням таких клітин.
Більшість досліджень здійснюються на
світовому рівні і спрямовані на істотне оздо-
ровлення населення, підвищення фізичної
та розумової працездатності людей, а також
уповільнення процесів старіння організму.
Досягнення кріобіологів посіли гідне місце
у світовій науці і здобули широке визнання
вітчизняних та зарубіжних учених.
Нині Інститут кріобіології і кріомедици-
ни НАН України є одним із провідних нау-
кових центрів світу з фундаментальних і
прикладних проблем кріобіології та кріоме-
дицини.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-37356 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0372-6436 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-01T15:39:20Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гольцев, А.М. Дембновецький, О.Ф. Бойко, В.І. Дудченко, Т.М. Пацюк, Ф.Н. 2012-10-02T20:15:54Z 2012-10-02T20:15:54Z 2012 Розвиток досліджень з проблем кріобіології та кріомедицини в Національній академії наук України / А.М. Гольцев, О.Ф. Дембновецький, В.І. Бойко, Т.М. Дудченко, Ф.Н. Пацюк // Вісн. НАН України. — 2012. — № 8. — С. 54-61. — укр. 0372-6436 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/37356 У статті стисло висвітлено діяльність Інституту проблем кріобіології і кріомедицини Національної академії наук України — першої в колишньому СРСР і в Україні установи такого профілю, наведено основні відомості про характер дії низьких і знижених температур на біологічні об’єкти різних рівнів організації (субклітинного, клітинного й організменого), подано результати науково-дослідних робіт, які дозволяють зробити висновки про оборотність холодового впливу, можливості його модифікаційної дії на біологічні структури, а також ефективність його використання при різних патологічних процесах. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Вісник НАН України Наукові напрями Розвиток досліджень з проблем кріобіології та кріомедицини в Національній академії наук України Article published earlier |
| spellingShingle | Розвиток досліджень з проблем кріобіології та кріомедицини в Національній академії наук України Гольцев, А.М. Дембновецький, О.Ф. Бойко, В.І. Дудченко, Т.М. Пацюк, Ф.Н. Наукові напрями |
| title | Розвиток досліджень з проблем кріобіології та кріомедицини в Національній академії наук України |
| title_full | Розвиток досліджень з проблем кріобіології та кріомедицини в Національній академії наук України |
| title_fullStr | Розвиток досліджень з проблем кріобіології та кріомедицини в Національній академії наук України |
| title_full_unstemmed | Розвиток досліджень з проблем кріобіології та кріомедицини в Національній академії наук України |
| title_short | Розвиток досліджень з проблем кріобіології та кріомедицини в Національній академії наук України |
| title_sort | розвиток досліджень з проблем кріобіології та кріомедицини в національній академії наук україни |
| topic | Наукові напрями |
| topic_facet | Наукові напрями |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/37356 |
| work_keys_str_mv | AT golʹcevam rozvitokdoslídženʹzproblemkríobíologíítakríomedicinivnacíonalʹníiakademíínaukukraíni AT dembnovecʹkiiof rozvitokdoslídženʹzproblemkríobíologíítakríomedicinivnacíonalʹníiakademíínaukukraíni AT boikoví rozvitokdoslídženʹzproblemkríobíologíítakríomedicinivnacíonalʹníiakademíínaukukraíni AT dudčenkotm rozvitokdoslídženʹzproblemkríobíologíítakríomedicinivnacíonalʹníiakademíínaukukraíni AT pacûkfn rozvitokdoslídženʹzproblemkríobíologíítakríomedicinivnacíonalʹníiakademíínaukukraíni |