Центр магнитной томографии и спектроскопии (ЦМТС МГУ)
Создание, расцвет, реорганизация и обновление


Исследования в области ядерного магнитного резонанса (ЯМР) стали весьма популярными после обнаружения целого ряда принципиально новых фундаментальных и прикладных приложений этого физического эффекта. Сначала химики научились распознавать по спектрам ЯМР атомный состав и пространственную структуру молекул, затем был изобретен магнитно-резонансный томограф (МРТ), появились возможности для изучения в режиме in vivo объектов живой природы, обнаружилась реальная перспектива изучения с помощью МРТ функциональной деятельности головного мозга и определения морфологических (структурных) особенностей внутренних органов тела человека и животных применительно к биологии и медицине.
Необходимый набор весьма продвинутых методик ЯМР спектроскопии и томографии был практически полностью разработан к середине 1990-х годов. Надо отметить, что ЯМР тематика была достойно представлена на физическом факультет МГУ. Существовало 3 основных лаборатории, созданные в 1960-70-е годы: Н.М.Иевской в НИИЯФ, О.П.Ревокатова на кафедре молекулярной физики и Ю.С.Константинова на кафедре радиофизики. Пожалуй, наиболее продвинутой методически была группа Ю.С.Константинова, которой, кстати, было поручено в рамках межкафедральной проблемной лаборатории квантовой радиофизики (созданной ранее проф. С.Д.Гвоздовером) готовить по заданию Правительства по 5 специалистов в области ЯМР ежегодно. Первое время этот наказ выполнялся и ученики профессора Константинова стали работать во многих институтах страны, однако поддержка этого направления прекратилась, спектрометры ЯМР и релаксометры безнадежно устарели, а новые стали столь дорогими, что закупать их в те времена было не на что. С уходом руко-водителей обмелели все прежде широко известные лаборатории ЯМР.
И вот в это сложнейшее время середины 1990-х годов наш ректор Виктор Антонович Садовничий принимает решение при-обрести для МГУ первый в вузах России магнитно-резонансный томограф с полем 0.5 Тл с тем, чтобы развернуть в МГУ новую кросс-дисциплинарную научно-образовательную программу, в основном, биомедицинской направленности. Для этого в 1996 году был создан при ректорате специальный Учебно-научный межфакультетский и междисциплинарный центр магнитной томографии и спектроскопии (ЦМТС МГУ), директором-организатором которого по совместительству был назначен академик Р.З.Сагдеев, бывший директором Международного томографического центра в Новосибирске. Два года спустя ввиду необходимости ежедневной координации работ на приборах коллективного пользования ректор пригласил меня занять место директора ЦМТС, а Ренада Зиннуровича оставил на почетной должности Президента организованного им Центра.

Если томографические исследования в области медицины, биологии и психологических наук развернулись сразу же после установки томографа, то для спектроскопической науки у нас не было ни спектрометров, ни места для их размещения. И в этот момент (в 2000-м году) ректор принимает очередное кардинальное решение — выделить для отдела ЯМР спектроскопии ЦМТС площади в новом здании лабораторного корпуса Б с условием в течение ближайших 3-х лет закупить два спектрометра на 400 и 600 МГц для биомолекулярных исследований и 7-Тл биоспектротомограф для изучения малых животных. Лабораторные помещения требовали серьезной строительной доделки, а потому допустили перепланировку с переносом стен для создания двух больших приборных залов, препараторской комнаты, конференц-зала, компьютерных лабораторий и технических служб. На строительные работы и черновую меблировку в отделе спектроскопии ректор выделил солидную сумму, после чего нам было предложено (и пришлось) на все нужды ЦМТС зарабатывать самостоятельно. А дополнительные расходы оказались значительными: их требовали настилка полов, установка фальш-потолка и проводка коммуникаций, система климат-контроля, вытяжка и лабораторная мебель в препараторской, только жидкого гелия после полной комплектации Центра приходилось заливать во все приборы до 3000 л в год, плюс профилактика и ремонтные работы, оснащение инфраструктурой и мощной компьютерной техникой, бесконечные апгрейды, необходимые для поддержания исследований на мировом уровне и пр. С появлением 600-МГц спектрометра забот прибавилось, а вот после приобретения биоспектротомографа открылась перспек-тива серьезной грантовой поддержки. До этого выручали непрофильные работы Центра по разработке систем микроволнового радиовидения, начатые еще на физическом факультете. Однако даже на эти средства не было никакой возможности приобрести требуемые ЯМР приборы, стоимость которых составляла от 1.5 до 3.5 млн. Евро. Наши заявки в приборную комиссию МГУ всякий раз отклонялись в пользу крупных подразделений, несмотря на межфакультетский характер потребности ЦМТС. Пришлось находить нестандартные выходы из создавшегося положения: не будет приборов — помещения в корпусе Б отберут. К счастью, удалось договориться с потенциальными соисполнителями научных исследований в институтах РАМН и РАН, которые не имея квалифицированного персонала (а у нас работали радиофизики физфака!) согласились оплатить эти приборы и установить их в ЦМТС МГУ с условием коллективного ими пользования. Более того, все приборы на общую сумму более 300 млн. руб. академические коллеги передали через Росимущество на баланс МГУ бесплатно. Это явилось большим достижением, в результате которого в ЦМТС был создан уникальный комплекс ЯМР приборов, на которых можно было проводить биохимический анализ синтезированных веществ, отрабатывать новые методики спектроскопии и томографии, изучать воздействие разнообразных препаратов на малых животных, проводить медицинские исследования с пациентами-добровольцами на 0.5-Тл томографе. Столь универсального ис-следовательского комплекса в России до сих пор нет, да и в мировой практике такие примеры предельно редки. По крайней мере, два прибора — биоспектротомограф и твердотельный ЯМР спектрометр оказались единственными в России, а возможность комплексного применения приборной базы ЦМТС привлекла к сотрудничеству с МГУ около 100 российских организаций и полтора десятка зарубежных. Нормальными стали стажировки наших сотрудников и аспирантов в лучшие университеты Европы, Америки и Азии — Гарвардский ун-т, ун-т штата Вашингтон, Техасский, Лейденский, Утрехтский, Карлсруэ, Тайбейский, Бордо, Генуэзский и др. Ежегодно стали проводиться Международные лектории, был организован общемосковский научный семинар «Магнитный резонанс в биологии, физике, химии и медицине». На разработанные в ЦМТС новые методики и устройства было получено 15 патентов, один из которых (по нанолекарственной тематике со-вместно с РОНЦ) был включен в перечень 100 лучших изобретений России. В эти годы в ЦМТС были подготовлены и защищены 4 докторские диссертации, издано 4 монографии и 20 сборников научных трудов, опубликовано свыше 200 статей, в том числе, в журналах с максимальным импакт-фактором в России и за рубежом. Весьма полезными оказались связи с подобными центрами в других городах — Казани, Новосибирске, Санкт-Петербурге, Омске, Владивостоке, Красноярске, Ростове-на-Дону, в Подмосковье. Мы организовали обучение операторов-исследователей для полу-чателей новой ЯМР техники, стали принимать стажеров из других городов, сформировали в ЦМТС ряд комплексных установок, например, объединили в измерительный комплекс мощный 4-волновый лазер из Новосибирска и наш 600-МГц спектрометр с целью изучения внутренней динамики биомолекул посредством лазерного возбуждения химической поляризации ядер (ХПЯ).
Впервые в России началась разработка метода метаболомики — медицинской диагностики по ЯМР спектрам биофлюидов человека и животных, на биоспектротомографе был реализован метод молекулярной МРТ визуализации в процессе терапии мечеными стволовыми клетками инсультных образований в мозге малых животных, разработан способ магнитной гипертермии для лечения раковых образований нанокапсулированными препаратами, испытан способ адресной доставки в опухоль головного мозга крысы липосомных биоконтейнеров с лекарствами, на твердотельном спектрометре удалось расшифровать молекулярную структуру биокомплексов, внедренных в кремниевые и карбоновые нанотрубки 2-нм диаметра, а на 600-МГц спектрометре полу-чить и с помощью супер-компьютера НИВЦ МГУ «Чебышев» расшифровать спектры амилоидных образований при болезни Альцгеймера, установив тем самым их генезис.

Модель Zn-связанного амилоидного белка, формируемого при болезни Альцгеймера (результат расшифровки ЯМР спектра на супер-компьютере НИВЦ МГУ «Чебышев»)

Расшифровка структуры органических молекул внутри силиконовой нанотрубки на твердотельном ЯМР спектрометре

Кроме научной работы, в ЦМТС осуществлялась серьезная образовательная деятельность: читались семестровые и годовые курсы лекций для студентов-химиков (на открытые лекции по ЯМР-спектроскопии приходило до 150 слушателей), физиков, психологов, биологов, медиков, проводились практические занятия со студентами, экскурсионные посещения ЦМТС школьниками. На оборудовании ЦМТС выполнялись курсовые и дипломные работы, диссертационные исследования.
Состоялась серия замечательных защит кандидатских и докторских диссертаций по физике, химии, биологии и медицине, с.н.с. ЦМТС Н.В.Анисимов (ученик проф. Ю.С.Константинова) в ближайшее время защищает докторскую диссертацию по физике. Нам удалось воспитать целую плеяду молодых выдающихся ученых — физиков, химиков, биохимиков, которые, к сожалению, в большинстве отправились работать в зарубежные университеты Европы и Америки: наш университет не имеет реальных возможностей (достойные зарплата и жилье) удержать их даже при наличии экспериментального оборудования мирового класса и блестя-щих исследовательских перспектив. Только одного из них, 28-летнего физхимика Юру Колягина, единственного в России классного оператора-исследователя на твердотельном ЯМР приборе и уже приглашенного на должность профессора во Францию, в университет Монпелье с окладом до 100 тыс. евро, нам удалось сохранить, создав ему весьма нестандартные условия оплаты труда по грантам и возможность купить квартиру недалеко от МГУ.

Практикум по инъекции препарата в хвостовую вену мыши перед МРТ исследованием

ЦМТС приобрел заметную мировую известность и стал часто посещаем зарубежными учеными, включая Нобелевских лауреатов Жан-Мари Лена (отца супрамолекулярной химии) и Курта Вютриха (основоположника 3Д-спектроскопии биомолекул), которые прочли свои лекции и провели научные семинары в ЦМТС. В нашем Международном лектории традиционно выступает Почетный профессор Московского университета Уве Айххофф из Германии, в прошлом аспирант физфака МГУ из лаборатории О.П.Ревокатова.
Важным и также уникальным аспектом деятельности ЦМТС была социальная программа бесплатных медицинских МРТ об-следований сотрудников и студентов МГУ (после реорганизации ЦМТС она временно остановлена). Около тысячи таких бесплатных обследований проводилось ежегодно, избавляя наших весьма малообеспеченных людей проходить эту процедуру в платных клиниках Москвы. Достоинством диагностических приемов на томографе ЦМТС было применение разработанных нами уникальных методик получения и анализа МРТ изображений, не доступных пока ни одной другой лаборатории мира. Разработанный нами способ кардинального подавления сигналов нормальных тканей за счет селекции по временам релаксации возбужденных протонов с выделением МРТ образов патологий позволяет увидеть самые начальные стадии новообразований и детализировать их морфологические особенности. Особенно впечатляет при этом как бы вынутый из позвоночника спинной мозг или виртуально экстрагированная из головного мозга опухоль.
Несмотря на значительные успехи в научно-образоватльной деятельности, одно обстоятельство служило серьезным препятствием дальнейшему развитию ЦМТС — мы имели очень малый штатный состав основных работников, всего 9 единиц административного, научного и вспомогательного персонала. Университет не мог удовлетворить наши просьбы по увеличению штата, установленного еще вначале только для отдела томографии. Создалась ситуация, когда штатные сотрудники ЦМТС работали со значительной перегрузкой, а в отделе спектроскопии операторами-исследователями были прикомандированные из других организаций сотрудники, не несущие персональной ответственности за состояние вверенных им супердорогих приборов. К счастью, это были весьма квалифицированные и ответственные люди, но формальных оснований выполнять такие обязанности все же они не имели. Были и другие особенности: являясь по Положению само-стоятельным подразделением, ЦМТС не имел собственной бух-галтерии, научного и планового отделов, отдела кадров и, испытывая заметные организационные трудности, обслуживался подразделениями ректората, создавая им дополнительную нагрузку.
В этих условиях Ученый совет МГУ принял решение привести в соответствие штатные возможности и статус ЦМТС, преобразовав его в лабораторию магнитной томографии и спектроскопии с передачей оборудования ЦМТС в ведение факультета фундаментальной медицины. Руководителем лаборатории стал будущий директор Медицинского центра МГУ, проректор Московского университета академик Ю.Н.Беленков, известный кардиолог и специалист по медицинской МРТ кардиодиагностике. Несмотря на понижение статуса ЦМТС решением Ученого совета было предписано не только не сокращать, а напротив, расширять тематику научных исследований новой лаборатории. С переходом на медицинский факультет появились и дополнительные возможности использования в будущем 1.5-Тл томографа Медицинского центра, на котором в отличие от имеющегося 0.5-Тл прибора можно осуществлять функциональные МРТ исследования в об-ласти нейрофизиологии. Появляются и перспективы развития спектроскопической приборной базы за счет возможного использования лабораторных площадей в новых зданиях Медицинского центра и закупки новой, более совершенной измерительной техники, необходимой для современных биомолекулярных исследований.
И все же ставший теперь общеизвестным бренд «ЦМТС МГУ» удалось сохранить. На организованном научным управлением ректората семинаре университетских и академических пользователей приборов ЦМТС отмечалась незаурядная роль инициативы ректора МГУ, создавшего Центр магнитной томографии и спектроскопии и обеспечившего выполнение важнейших исследовательских работ. При этом было высказано принятое ректоратом общее пожелание закрепить наименование «ЦМТС МГУ» за сообществом ученых, выполняющих исследования на приборах вновь созданной лаборатории магнитной томографии и спектроскопии. Так что лаборатория создана, а Центр, хотя бы и виртуально, остался.


Профессор физического факультета Ю.А.Пирогов X br /> X em>

Назад