История МНЦИЭСО

Центр образован 1 декабря 1996 г. на основании Распоряжения № 15000-597 Президиума СО РАН от 21 октября 1996г.

Первым директором и основателем МНЦИЭСО был д.б.н.., профессор В.П. Нефедов.

 

Научную деятельность Владимир Прокопьевич Нефёдов начал еще в студенческие годы в Медицинском институте, когда по поручению профессора Владимира Давидовича Штибена выполнял методическую работу «Окраска жгутиков бактерий», которую давали начинающим для оценки их способностей к научной работе. В результате была разработана новая модификация, которая после публикации применялась в исследованиях ряда микробиологов (в том числе и под руководством классика микроскопии профессора М.А. Пешкова). 

 

Во время учебы в Красноярском медицинском институте Владимир Прокопьевич Нефёдов

 (в середине на фото)

  

После окончания медицинского института в 1961 г. поступил в аспирантуру по специальности биофизика. Под руководством Ивана Александровича Терскова и Иосифа Исаевича Гительзона была выполнена работа «Исследование физиологического состояния популяции животных клеток в культуре in vitro». Для оценки состояния популяции клеток использовались биофизические методы, которые приходилось адаптировать и модифицировать для решения задач, связанных с культивированием животных клеток in vitro.

 

1960-е годы В.П. Нефёдов на Столбах

1969 год, Операция по выделению грудины собаки под руководством известного хирурга Демихова, оперируют В.П. Нефёдов и Ишутин

В дальнейшем на основе этих культуральных исследований возникло и организовалось новое направление – культура изолированных органов, и теперь все усилия были направлены на разработку метода и аппаратуры для управляемого культивирования изолированных органов, которая выполнялась группой молодых сотрудников, аспирантов и дипломников Красноярского государственного университета (В. Нефёдов, В. Самойлов, А. Ивченко, И. Ясников, В. Петушков, И. Корякин и др.)

Первым образцом была установка «Гомеостат 1», которая представляла собой разомкнутую по физиологическим параметрам систему, где регулировались только некоторые физико-химические параметры перфузионной среды. Поддержание жизнедеятельности органа в такой системе было возможно в течение 6-12 ч. Объект исследования был традиционным для лаборатории биофизики Института физики тех времен – кровь.

1975-1977 год операторы установки  Гомеостат 2

 

Полученные результаты легли в основу докторской диссертации В.П. Нефёдова «Исследование регуляции системы крови методом перфузии изолированных органов», защищенной в 1975 г. в Институте физиологии им. И.П. Павлова.

 Установка «Гомеостат 1», оператор Ясников И.

 

Постепенно системы для культивирования органов развивались и появилась система второго поколения – «Гомеостат 2», в которую были внесены некоторые усовершенствования: применение «тренировочных» режимов ведения перфузии (по температуре, артериальному давлению и др.), введение соответствующих технических узлов, обеспечивающих указанные процессы. Специальные режимы позволяли оптимизировать условия перфузии, делая их максимально приближенными к условиям целостного организма, тем самым переводя эксперименты из статуса in vitro в статус in vivo. Длительность перфузии на этой установке была увеличена до 24-32 ч.

Существенно и то, что помимо увеличения срока перфузии была значительно повышена и ее адекватность, что позволило при культивировании изолированной почки собаки впервые получить алгоритм устойчивого воспроизведения сосудистой органной ауторегуляции. При этом был обнаружен ряд уровней ауторегуляции, обусловленных, вероятно, структурно-функциональным состоянием тканей, и высказана гипотеза о возможном механизме возникновения многоуровневой сосудистой ауторегуляции.

1 марта 1978 г., по инициативе академика И.А. Терскова, из состава лаборатории биофизики была выделена лаборатория Управления биосинтезом животных тканей (УБЖТ), которую возглавил д.б.н. В.П. Нефёдов.

 

Рига 1980 год В.П. Нефёдов, П. В. Алексеев и 30 рижских исследователей

 

В 1979-1980 гг. совместно с Институтом микробиологии им. Луи Пастера (г. Ленинград) на системе изолированной перфузии печени собак был репродуцирован вирус энцефалита лошадей. Вирусологическое направление было продолжено на базе Латвийского Всесоюзного гепатологического центра при участии Рижского института микробиологии и Рижского института травматологии: удалось репродуцировать вирус гепатита В на трупной печени человека (ранее культивирование вируса было возможным только на обезьянах шимпанзе).

 

слева на право В.П. Нефёдов, А.П. Рупенко, В. Казаков 1981 год, Алма-Ата, Медео

 

С применением метода культивирования органов решен ряд задач в области органного кровообращения и лимфооттока, получены новые данные в области пристеночного пищеварения (совместно с академиком А.М. Уголевым), а также доказано существование в желудочно-кишечном тракте малых регуляторных пептидов, выявлены особенности функции регуляторных пептидов и их связь с секрецией в различных отделах желудочно-кишечного тракта (совместно с профессором П.К. Климовым), оценен вклад печени в продукцию эритропоэтина при гипоксии.

Установлен рекорд в поддержании жизнедеятельности печени в условиях искусственного гомеостаза – нормальное функционирование органа сохранялось в течение 30 ч.

 

Установка Гомеостат 3, 1987 г.

 

Дальнейшим развитием ПС «Гомеостат» стало создание семейства установок «Гомеостат 3», один из представителей которого «Гомеостат 3М». Установка «Гомеостат 3М» содержит замкнутые контуры циркуляции жидкости (крови или кровезаменителей) с растворенными в ней газами, контуры термостатирования жидких и газовых фаз, контур подачи газов, контур регенерации перфузионной среды и забора проб на анализы. Аппарат обеспечивает гомеостаз органа, находящегося вне организма, в течение 24 часов. «Гомеостат 3М» успешно демонстрировался на семинарах и международных выставках в Будапеште, Праге и был куплен Институтом космической биологии и авиационной медицины (Венгрия).

 

Установка Гомеостат 3М, 1990 год (второй слева В.П. Нефедов, справа А.П. Рупенко

 

За период 1987-1992 гг. В.П. Нефедов совершил ряд научных поездок по странам ближнего и дальнего зарубежья (Казахстан, Грузия, Киргизия, Венгрия, Болгария, Чехословакия, Югославия, Норвегия, ФРГ, Швейцария, США, Франция), где выступал с научными докладами и лекциями. Одновременно с этим проводились совместные эксперименты с академиком К. Бодей, профессором Л. Ленгом (Словакия), с профессором Х.Й. Шуреком (Германия), К. Бауэром (Швейцария), профессором Х. Бенестадом (Норвегия).

Академик Коломан Бодя из Института физиологии сельскохозяйственных животных г. Братислава, Словакия в Красноярске (справа) и В.П. Нефедов

 

В 1987 г. ему вручена международная медаль им. Луи Пастера за исследования в области регуляции висцеральных систем организма. В 1989 г. В.П. Нефёдову присвоено звание профессора по физиологии человека и животных.

В 1994-1995 гг. одной из успешно разрабатываемых тем в лаборатории УБЖТ является исследование регуляторной роли серотонина в организме человека. На модели эктопического кроветворения летально облученных мышей доказано наличие рецепторов к серотонину на поверхности кроветворных клеток предшественников. Работа проводилась в группе, возглавляемой Валентиной Васильевной Нефёдовой совместно с профессором В. Павлович Кентерой (Югославия). В те же годы начато исследование физиологических эффектов препаратов из растительного сырья.

В период с 1995 по 2002 годы В.П. Нефедовым разрабатывалась схема и предлагались подходы к коррекции экстремальных состояний организма, согласно которым адаптационные возможности организма уменьшаются по мере возрастания тяжести его состояния, которая, в свою очередь, зависит от интенсивности и продолжительности действия экстремального фактора (Нефедов В.П., 2000; Нефедов В.П. и др., 2002).

Данная концепция лежит в основе научных исследований в МНЦИЭСО, связанных с изучением механизмов адаптации организма к действию различных неблагоприятных факторов. Позднее данная схема была распространена также на экосистемы.

 

Схема экстремальных состояний организма (по В.П.Нефедову)

Примечание – серые вертикальные стрелки – требуемый объем коррекции параметров организма; заштрихованная часть куба – адаптационные возможности; I – переходное состояние между нормой («здоровьем», ненарушенным гомеостазом) и болезнью; II-III – патологические состояния различной степени тяжести, включая экстремальные

 

В Красноярске по инициативе В.П. Нефедова проведено 10 всесоюзных, всероссийских и международных конференций по проблемам гомеостаза. По выполненным работам опубликовано 10 монографий в издательстве «Наука» и 4 – на английском языке во Франции.

Под руководством В.П. Нефедова защищено 15 кандидатских диссертаций.

 

Владимир Прокопьевич Нефедов со студентами и аспирантами

(слева направо: Крюкова (Круглик) О., Петухова Т., Пуртов К., Успенская Ю., Романова Т., Салмина (Егорова) А.), 1997 год. 

После смерти Владимира Прокопьевича Нефедова исполнительным директором МНЦИЭСО в 2002 году стал д.ф.-м.н., профессор Рем Григорьевич Хлебопрос, прошедший к этому времени длинный научный путь от физика-теоретика до математического эколога и биофизика.
 

Рем Григорьевич Хлебопрос доктор физико-математических наук, профессор, 2008 год

 
Р.Г. Хлебопрос в 1953 году закончил Киевский государственный университет по специальности теоретическая физика.
С 1953 по 1963 год Рем Григорьевич работал преподавателем физики в Нижнетагильском горнометаллургическом техникуме. Здесь в 1956 году при проведении научного эксперимента произошел взрыв стеклянной колбы и Р.Г. Хлебопрос полностью потерял зрение. Только в 1991 году после операции, проведенной в США, зрение было частично восстановлено.
В 1964 году вместе с семьей Рем Григорьевич переехал в Красноярск, где стал аспирантом, а затем научным сотрудником Института физики Сибирского отделения Академии наук. Здесь до 1976 года он занимался физикой магнитных явлений, успешно защитил в 1967 году кандидатскую диссертацию «Эффект запаздывания при движении магнитного момента, обусловленный электромагнитным излучением», а в 1975 году – докторскую на тему «Размерные и кинетические эффекты в слоистых ферромагнитных структурах».
С 1975 по 1988 год работал заведующим лабораторией математических методов исследования в красноярском Институте леса имени В.Н. Сукачёва. Благодаря математическому подходу Рема Григорьевича в лаборатории были получены новые результаты по описанию динамики численности и вспышек массового размножения лесных насекомых, статьи печатались в ведущих мировых изданиях.
Параллельно с научной деятельностью Р.Г. Хлебопрос активно преподавал в университетах Красноярска, его учениками защищено более 50 кандидатских и 12 докторских диссертаций. С 1978 года – профессор Красноярского государственного университета (позднее – Сибирского федерального университета), читал курсы студентам физикам, биофизикам, биологам и экономистам по математическому моделированию в экологии, по теории катастроф, катастрофам в природе и обществе, современным проблемам биофизики, взаимодействию экологии и бизнеса.
В 1990 и 1991 годах Рем Григорьевич читал курс лекций в Boston University, MIT, Harvard University (США); неоднократно (1989, 1990, 1997 годы) читал курс лекций в Университете Торонто (Канада); в 2002 году – курс лекций в Институте Куранта, Нью-Йорк (США); в 2002 и 2004 годах – курсы лекций в Институте высших научных исследований в Париже (Франция).
В 2009 году коллектив преподавателей и ученых СФУ под руководством Рема Григорьевича стал лауреатом Национальной экологической премии в номинации «Образование для устойчивого развития».
В 1988-2002 годах возглавлял вновь созданный теоретический отдел Института биофизики СО РАН, где он и его сотрудники занимались моделированием замкнутых систем и разработкой методов расчётов с помощью нейронных сетей.
Научные успехи Р.Г. Хлебопроса в этих, на первый взгляд, разных научных направлениях определили:
- подход к описанию и исследованию сложных систем различной природы, развиваемый в физике (пришедший от его учителя в Киевском университете академика Н.Н. Боголюбова),
- понимание того, что для описания системы не обязательно увеличивать число переменных в модели, иногда достаточно всего двух переменных – плотности популяции и ее коэффициента размножения, знание (пришедшее от Боголюбова), что необходимо выбрать, на каком характерном времени рассматривать объект,
- и, самое главное, талант, позволивший все эти физические принципы применить к биологическим, медицинским, геологическим и социальным объектам.
В должности директора МНЦИЭСО Рем Григорьевич сохранил научное наследие В.П. Нефедова, коллектив продолжил работы по исследованию гомеостаза изолированных перфузируемых органов, а привнесенный им подход математического моделирования позволил рассмотреть эти и многие другие биологические и медицинские явления в другой стороны.
Совместная работа теоретиков (математическое моделирование) во главе с Р.Г. Хлебопросом и экспериментаторов МНЦИЭСО позволила получить новые, нетривиальные результаты: так в исследованиях динамики образования опухолей в организме лабораторных животных были впервые применены методы моделирования динамики популяций, полученные теоретические результаты были подтверждены в экспериментах.
Долгие годы Рем Григорьевич с коллегами работал c практикующими врачами-онкологами. Так совместно с профессором А.Ю. Дыхно велись работы по теме онкологической заболеваемости в Красноярске. Интерес Р.Г. Хлебопроса к исследованию проблем зрения свел его с талантливым окулистом Г.М. Сычевым, который исследовал транспортные функции эпителия хрусталика. В 2006 году в МНЦИЭСО начат цикл работ по исследованию влияния электромагнитных полей на биологические объекты разного уровня организации (клетки, органы, организм).
За 14 лет руководства МНЦИЭСО Рему Григорьевичу удалось не только сохранить коллектив и ведущиеся исследования, но и расширить состав: так в 2006 году в состав Центра вошел сектор иммунологии под руководством к.б.н. Макарской Галины Владимировны, а в 2007 году – группа микробных взаимодействий (руководитель к.б.н. Попова Людмила Юрьевна) и группа экологической биотехнологии (руководитель д.ф.-м.н. Гуревич Юрий Леонидович) из Института биофизики СО РАН. В эти же годы сформировалась научная группа моделирования сложных систем различной природы, которую возглавил д.б.н., профессор Владислав Григорьевич Суховольский.
При руководстве Р.Г. Хлебопросом коллектив МНЦИЭСО продолжил организовывать Симпозиумы, традицию которых заложил В.П. Нефедов. В работе Симпозиумов «Сложные системы в экстремальных условиях» отражалась многогранность научных интересов Рема Григорьевича и его коллектива, здесь рассматривались проблемы функционирования сложных систем (физических, химических, биологических, экологических, медицинских, сельско-хозяйственных, социально-экономических, образовательных, технических, языковых, информационных, систем культуры и искусства) на разных уровнях организации. Мультидисциплинарность Симпозиумов позволяла представителям различных научных дисциплин находить в полученных решениях чужих задач возможность получить «подсказки» для решения своих собственных задач.
 
Заседание симпозиума Сложные системы в экстремальных условиях, 2012 г. (Доклад Р.Г. Хлебопроса От простого к сложному и от сложного к простому в истории науки)