|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Развитие крупной уникальной научной установки "Трехмерная электронная микроскопия и спектроскопия" МГУ имени М.В.ЛомоносоваНИР
Development of a large unique scientific facility "Three-dimensional Electron Microscopy and Spectroscopy", of Lomonosov Moscow State University
- Руководитель НИР: Кирпичников М.П.
- Ответственные исполнители: Полевова С.В., Рамонова А.А., Соколова О.С.
- Участники НИР: Армеев Г.А., Архипова А.Ю., Багров Д.В., Волох О.И., Карлова М.Г., Моисеенко А.В., Новоселецкий В.Н., Рамонова А.А., Соколов Д.Д., Соловченко А.Е., Станишнева-Коновалова Т.Б., Темерева Е.Н., Шайтан К.В.
- Подразделение: Биологический факультет
- Срок исполнения: 7 ноября 2019 г. - 30 сентября 2020 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 075-15-2019-1653 (05.619.21.0014)
- Номер ЦИТИС: АААА-А19-119120990081-5
- Тип: Прикладная
- Приоритетное направление научных исследований: Физико-химические основы биологии и биотехнологии
- ПН России: Науки о жизни
- Направление технологического прорыва России: Медицинские технологии и лекарственные средства
- Критическая технология России: Клеточные технологии
-
Рубрики ГРНТИ:
- 34.05.17 Методы биологических исследований
- 34.05.25 Методы и аппаратура для регистрации, обработки и хранения биологических данных
-
Ключевые слова:
детектор электронов, крио-электронная микроскопия, крио-держатель, сканирующая микроскопия
scanning microscopy, cryo holder, cryo-electron microscopy, electron detector -
Описание:
-Модернизация действующей уникальной научной установки "Трехмерная электронная микроскопия и спектроскопия" до уровня мировых аналогов, способных обеспечить решение фундаментальных и прикладных задач на переднем крае современной науки. -Развитие сотрудничества российских и зарубежных ученых в эксплуатации уникальных научных установок и вовлечение зарубежных исследователей в инфраструктурные проекты, реализуемые на территории Российской Федерации, и формирование устойчивого взаимодействия в этой сфере. -Обеспечение бесперебойного функционирования УНУ путем подготовки квалифицированных кадров, способных освоить новые методики исследований, и повышением открытости, доступности и востребованности УНУ для третьих лиц. -Получение с помощью УНУ новых данных мирового уровня, направленных на решение фундаментальных и прикладных научных задач и реализации приоритетов научно-технологического развития, определенных Стратегией научно-технологического развития Российской Федерации.
-
Планируемые результаты:
-Разработан проект модернизации действующей уникальной научной установки до уровня лучших мировых аналогов; -Составлены меморандумы (протоколы) с российскими и зарубежными организациями об участии в реализации Проекта; -Заключены проекты соглашений и (или) соглашения с зарубежными организациями об участии в реализации Проекта; -Проведена модернизация УНУ до уровня лучших мировых аналогов; -Предоставлен ресурс (время на приборе) УНУ для заинтересованных пользователей; -Проведена школа для молодых ученых по криоэлектронной микроскопии; -Изучены структуры образцов внеклеточных везикул, выделенных из различных физиологических жидкостей; -Изучены структуры вирусного шаперонина с субнанометровым разрешением; -Изучена структура ДНК-белкового комплекса; -Изучена морфология пыльцевых зерен и спор; -Изучено ультратратонкое строение головного отдела Oweniida - базальной группы кольчатых червей с уникальной сегментацией тела. -Изучено развитие цветка у одного из ключевых и таксономически изолированных представителей порядка Apiales; -Подготовлена публикация в российских или зарубежных журналах, индексируемых в международных базах данных WoS, Scopus и (или) иных международных системах научного цитирования.
-
Научный задел:
a) С использованием ПЭМ (JEOL JEM-2100) и современного метода анализа изображений одиночных частиц, были впервые получены трёхмерные структуры макромолекулярных комплексов, вовлечённых в различные процессы жизнедеятельности клетки. б) Использование оборудования УНУ позволило впервые провести микроструктурное сравнение видов-двойников в семействе одних из наиболее архаичных покрытосеменных растений – Hydatellaceae. в) На электронных микроскопах УНУ впервые получены значимые научные результаты об организации систем органов у ряда представителей животного царства. Детально исследовано строение целомической выстилки у двух видов брахиопод: Lingulaanatina и Hemithirispsittacea. Проведено детальное описание ультраструктуры церебрального ганглия и нервов лофофора и щупалец у двух видов мшанок: Amathiagracilis и Crisiaeburnea. г)Исследования, выполненные с помощью аналитического ПЭМ (JEOL JEM-2100) внесли существенный вклад в установление состава внутриклеточных полифосфатов в одноклеточных водорослях. Полученные данные позволили значительно углубить понимание их роли в метаболизме фосфора и азота в одноклеточных фототрофах, в особенности при избыточном поглощении этих элементов. Результаты работ опубликованы в международных журналах с высоким импакт-фактором из списков, входящих в Q1 по версиям WoS и Scopus. Активно проводятся работы по усовершенствованию УНУ. В работе УНУ принимают участие члены коллектива ведущей научной школы «ШКОЛА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ГЕНОМИКИ». Работы также ведутся под руководством академиков, член-корреспондентов и профессоров РАН. К работе на микроскопах активно привлекаются молодые ученые, студенты и аспиранты. За последние 3 года были защищены 1 докторская и 9 кандидатских диссертаций, 1 диссертация на соискание степени PhD и 26 дипломных работ, выполненных в том числе, с использованием оборудования УНУ.
- Добавил в систему: Соколова Ольга Сергеевна
Источник финансирования НИР
| ФЦП: Федеральная целевая программа, Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 - 2013 годы» |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 7 ноября 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Развитие крупной уникальной научной установки "Трехмерная электронная микроскопия и спектроскопия" МГУ имени М.В.Ломоносова |
| Результаты этапа: Уникальная научная установка «Трехмерная электронная микроскопия и спектроскопия» является не имеющим аналогов в РФ комплексом научного оборудования для проведения широкого спектра экспериментальных исследований в области просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии в науках о жизни. В рамках УНУ реализован доступ к уникальному оборудованию для пользователей из сторонних организаций. Оборудование комплекса используют исследователи из большого количества научных организаций для проведения исследований по перспективным направлениям наук о жизни, в том числе по структурной биологии, ботанике, зоологии, молекулярной биологии, физико-химической биологии, биотехнологии, вирусологии, клеточной биологии. Однако, в сравнении с мировыми аналогами в настоящем УНУ не реализован метод криоэлектронной микроскопии, а также метод высокоразрешающей СЭМ с ЭДС. В связи с этим одной из основных целей проекта является модернизация действующей УНУ в части криоэлектронного и спектроскопического оборудования до уровня мировых аналогов, способных обеспечить решение фундаментальных и прикладных задач на переднем крае современной науки. Для достижения целей проекта на первом этапе был проведен ряд научно-исследовательских, технических, технологических и административно-организационных работ. На начальном этапе были выполнены работы по разработке проекта модернизации действующей уникальной научной установки до уровня лучших мировых аналогов. Целью работы являлось расширение возможностей УНУ в области криоэлектронной микроскопии и автоматизированной подготовки образцов к исследованию данным методом. В ходе выполнения разработки проекта было произведено описание текущего состояния Уникальной Научной Установки «Трехмерная электронная микроскопия и спектроскопия», составлены перечни доступных экспериментальных методик и перечень экспериментальных методик, реализуемых в рамках проекта модернизации УНУ, перечень оборудования и ПО, необходимого для проведения модернизации. Разработаны подробные технические задания, содержащие требования по основным техническим параметрам, на поставку установки для быстрой заморозки образцов во вторичной криогенной среде, специального устройства для хранения криодержателей ПЭМ в вакууме в комплекте с крио трансфер-держателем и устройства прямого обнаружения электронов на базе цифровой камеры. Установлено ПО SerialEM для обеспечения возможности работы в режиме низкой дозы электронов. Данное ПО является важнейшим элементом в общей схеме эксперимента по сбору электронно-микроскопических изображений. Оно должно управлять большим количеством параметров электронно-оптической и механической систем ПЭМ, а также осуществлять сбор данных с детекторов и полностью автоматизировать процесс сбора данных на Крио-ПЭМ. Установленное ПО было протестировано. По результатам тестирования ПО составлен Акт тестирования ПО, включающий подтверждение выполнения программы тестирования, оценку результатов тестирования, выводы по результатам тестирования, заключение о возможности использования ПО. Согласно акту проведения тестирования программное обеспечение SerialEM полностью удовлетворяет требованиям, предъявленным в рамках проекта модернизации УНУ «Трехмерная электронная микроскопия и спектроскопия». Программное обеспечение SerialEM возможно использовать в проекте модернизации УНУ «Трехмерная электронная микроскопия и спектроскопия» в качестве управляющего ПО для автоматизации сбора данных в рамках эксперимента Single Particle Analysis. Заключены договора и соглашения об участии в реализации Проекта со следующими российскими научными организациями: ИБХ имени Шемякина и Овчинникова РАН, ФИЦ Химической физики им. Семенова, Государственный научный центр лазерной медицины им. О.К.Скобелкина ФМБА, ФГБНУ НИИ им. Мечникова; заключен договор на выполнение НИР с ООО «Коннектбиофарм» по теме «Исследование ультраструктурных характеристик биокомпозиционных материалов», а также соглашение с зарубежным партнером – Центр исследований рака Fox Chase, (333 Cottman Avenue, Philadelphia, PA 19111-2497) в лице руководителя программы Эпигенетики Рака Центра исследований рака Fox Chase, профессора Василия Михайловича Студитского. В соответствии с заключенными с указанными организациями Договорами, Стороны объединяют свои усилия для оказания взаимной помощи и осуществления совместных программ в области структурной биологии, физической химии, биоинженерии. Стороны, принимая во внимание взаимные интересы, договорились сотрудничать в следующих сферах: электронная микроскопия, получение реконструкций белков и нуклеиновых кислот с использованием УНУ «трехмерная электронная микроскопия и спектроскопия». В рамках указанных договоров, а также с целью обеспечения повышения открытости, доступности и востребованности УНУ для третьих лиц были проведены исследования на УНУ по заявкам пользователей из внешних организаций (14 организаций – ИБХ РАН, ИБР РАН, ММУ им Сеченова, НИЦ Эпидемиологии и микробиологии и др.), исследования проводились в области клеточной и молекулярной биологии, эмбриологии, микробиологии, вирусологии и т.д. В работе на микроскопах УНУ принимали участие 62 человек, из них 39 – исследователи моложе 39 лет. Все выполненные на данном этапе работы по Соглашению о предоставлении субсидии от «7» ноября 2019 года № соглашения ЭБ 075-15-2019-1653, Внутренний номер соглашения 05.619.21.0014, на этапе №1 выполнены в полном объеме и в установленный срок и удовлетворяют условиям данного Соглашения, в том числе Техническому заданию и Плану-графику исполнения обязательств. Достигнутые значения показателей результативности соответствуют требованиям Соглашения. По итогам выполнения подготовлена отчетная документация по 1 этапу в соответствии с требованием Заказчика. | ||
| 2 | 1 января 2020 г.-30 ноября 2020 г. | Развитие крупной уникальной научной установки "Трехмерная электронная микроскопия и спектроскопия" МГУ имени М.В.Ломоносова |
| Результаты этапа: В результате выполнения 2 этапа проекта, который посвящен развитию и модернизации уникальной научной установки в части спектроскопического оборудования, были выполнены следующие работы: разработано техническое задание для закупки сканирующего микроскопа с целью осуществления дальнейшей модернизации УНУ, проведены необходимые процедуры, связанные с закупкой данного оборудования, установлено и протестировано крио-оборудование, закупленное для модернизации УНУ на предыдущем этапе, выполнено освоение новых методик и расширение перечня услуг, оказываемых с использованием УНУ, информация об этих изменениях, связанных с расширением перечня услуг внесена на сайт УНУ, для внешних пользователей предоставлен ресурс на обновленной приборной базе УНУ. Сотрудниками МГУ проведены исследования внутриклеточной локализации наноразмерных отложений тяжелых металлов у микроводорослей гипераккумуляторов. За счёт софинансирования из собственных средств Получателя субсидии выполнено тестирование работы сканирующего микроскопа УНУ, сотрудниками биологического факультета МГУ получены данные о морфологии пыльцы и спор, в дистанционном формате проведены спецсеминары для операторов электронных микроскопов, заключены соглашения с организациями – заинтересованными пользователями УНУ, в рамках данных и ранее заключенных соглашений выполнены работы, сотрудниками МГУ с использованием модернизированной УНУ получены результаты мирового уровня, для студентов 1 курса биологического факультета МГУ проведен практикум, для всех заинтересованных лиц проведена школа по крио-электронной микроскопии для молодых ученых. За счет средств иностранного партнера, заинтересованного в развитии данной УНУ, в дистанционном формате в режиме реального времени были проведены консультации и обучения работе на крио-микроскопе. Также состоялось международное совещание по выбору объекта исследования для изучения с использованием УНУ. Были осуществлены подбор условий для очистки ДНК-белковых комплексов и подбор условий для изучения ДНК-белковых комплексов с использованием УНУ. Были проведены консультации и обучение работе на сканирующем электронном микроскопе. По итогам выполненных исследований состоялось международное совещание. Полученные с использованием УНУ результаты были опубликованы в международных индексируемых журналах. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".