Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Белоруссии

В 1957 году из Института биологии в качестве самостоятельного научно-исследовательского подразделения с подчинением Президиуму АН БССР выделилась лаборатория биофизики и изотопов АН БССР. Возглавил лабораторию профессор Александр Аркадьевич Шлык ^[2].

В 1973 году на базе лаборатории биофизики и изотопов создан Институт фотобиологии, возглавляемый академиком Александром Аркадиевичем Шлыком ^[2].

В 2004 г. в связи со сменой основных направлений деятельности учреждение было переименовано в Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси ^[3].

С 2005 г. при Институте функционирует филиал кафедры биофизики физического факультета Белорусского государственного факультета – кафедра биофизики и клеточной биологии ^[4].

В 2014 г. в составе Института создан Республиканский научно-медицинский центр «Клеточные технологии» ^[5], а в 2021 г. – Центр иммунологии и аллергологии ^[6]и Центр экспериментальной и прикладной вирусологии ^[7].

В соответствии с уставом, основными направлениями научной деятельности Института являются ^[8]:

• молекулярная и клеточная биофизика,
• клеточные технологии и клеточная инженерия,
• иммунология и аллергология,
• вирусология,
• нанобиология,
• структурная биоинформатика.

В составе Институте 7 структурных подразделений:

• Лаборатория биофизики и биохимии растительной клетки (руководитель - канд. биол. наук Кабачевская Елена Михайловна)
• Лаборатория иммунологии и вирусологии (руководитель - канд. биол. наук Антоневич Наталья Георгиевна)
• Лаборатория медицинской биофизики (руководитель - канд. биол. наук, доц. Шамова Екатерина Вячеславовна)
• Лаборатория молекулярной биологии клетки (руководитель - канд. биол. наук Полешко Анна Григорьевна)
• Лаборатория нанобиотехнологий (руководитель - д-р биол. наук, доц. Щербин Дмитрий Григорьевич)
• Лаборатория прикладной биофизики и биохимии (руководитель - член-корр. НАН Беларуси, д-р биол. наук Кабашникова Людмила Федоровна)
• Отделение клеточной терапии.

Отделение клеточной терапии имеет лицензию на медицинскую деятельность по разным направлениям ^[9], что дает Институту возможность осуществлять полный цикл клеточной терапии от разработки клеточных продуктов до их производства и клинического применения на собственной базе ^[10].

• Получены новые знания о строении системы биосинтеза хлорофилла, создана ее молекулярно-мембранная модель, установлена природа ферментов, осуществляющих биосинтетические реакции, и выяснены механизмы регуляции их активности. Предложены новые подходы по использованию предшественников и продуктов растительных тетрапирролов в сельском хозяйстве;
• Предложена новая модель структурной организации биологической мембраны – твердо-каркасно-жидко-мозаичная и обоснованы представления о напряженных метастабильных состояниях мембран в живой клетке;
• Установлено, что индуцируемый физико-химическими факторами окислительный стресс в клетках крови человека, сопровождается сложными структурными и функциональными перестройками их мембран и ингибированием активности ряда мембраносвязанных ферментов, что лежит в основе патогенеза таких заболеваний человека как ишемическая болезнь сердца, миелодиспластический синдром, апластические анемии, а также патологий беременности;
• На основе белорусских сортов картофеля получены трансгенные линии с генами антимикробных пептидов с повышенной устойчивостью к фитофторозу;
• Разработана концепция взаимодействия между световыми и гормональными сигнальными каскадами в растительной клетке с участием циклического гуанозинмонофосфата как узлового элемента данного взаимодействия при физиологических условиях и в условиях абиотического стресса;
• Обнаружен индуцированный действием 5-аминолевулиновой кислоты синтез важнейших природных антиоксидантов антоцианов в растениях озимого рапса, что создает перспективы их использования в качестве нового альтернативного сырьевого источника антоцианов для нужд пищевой и фармакологической отраслей промышленности;
• Предложен способ генной терапии злокачественных клеток на основе дендримеров и смесей (коктейлей) миРНК, который станет основой разработки новых методов лечения злокачественных новообразований;
• Осуществлено структурное компьютерное моделирование проапоптотического и антиапоптотического действия белков семейства Bcl-2, опосредованного митохондриальными рецепторами VDAC2, TOM40, TOM20, TOM22, TOM70 и выявлены механизмы антиапоптотического действия белков семейства Bcl-2;
• Научно обоснован метод тестирования фитопатогенного заражения ярового ячменя Bipolaris sorokinianа (Sacc.) Shoem. с использованием показателей окислительного стресса, что существенно упрощает процедуру диагностики заболевания;
• Научно обосновано использование β-аминомасляной, салициловой кислоты и ее производных, β-1,3-глюкана в качестве иммуномодулирующих агентов, индуцирующих комплекс защитных реакций в растительных клетках, включая активацию салицилатного сигнального пути, и повышающих устойчивость растений овощных, зерновых и технических культур к фитопатогенам.
• Комплексно исследовано состояние системы иммунитета пациентов с пневмонией, вызванной вирусом SARS-CoV-2. На основании анализа более 100 показателей установлены основные закономерности функционирования иммунной системы, отмечена гиперактивация миелоидного звена иммунитета, анергия и истощение Т-клеток; выявлены предикторы неблагоприятного исхода коронавирусной инфекции ^[11].
• Изучена динамика состояния специфического гуморального и клеточного иммунитета у пациентов после перенесенной внебольничной пневмонии, вызванной вирусом SARS-CoV-2 для прогнозирования продолжительности иммунной защиты ;
• Разработан и стандартизирован высокоэффективный метод генерации in vitro индуцированных плюрипотентных стволовых клеток из унипотентных и мультипотентных соматических клеток человека ^[12];
• С использованием системы редактирования CRISPR/Cas9 была проведена генетическая модификация мезенхимальных стволовых клеток (МСК) человека с целью изучения возможности генетической терапии;
• Разработка методов генетической модификации дендритных клеток при помощи лентивирусных векторов, кодирующих опухолеспецифические антигены.
• Экспериментально разработаны наночастицы на основе графена, оксида железа, серебра и салициловой кислоты, а также амфифильные дендроны, способные проявлять антиоксидантную активность и противоопухолевое действие в комплексе с противоопухолевыми препаратами или миРНК на злокачественные клетки in vitro.

• Разработаны липосомальные формы лекарственных субстанций: рифампицина, бутаминофена, биена и триазавирина;

• Разработаны новые инкрустирующие составы и иммуностимулирующие препараты на основе 5-аминолевулиновой кислоты, β-аминомасляной, салициловой кислоты и ее производных, β-1,3-глюкана для повышения устойчивости растений овощных, зерновых и технических культур к фитопатогенам и устойчивости к действию экстремальных факторов среды;

• Разработаны технологии получения биологически активных добавок и сырья для производства лекарственных средств на основе микроводорослей спирулины и хлореллы ^{[13] [14]};

• Разработана технология очистки и обеззараживания питьевой бутиллированной воды методом озонирования ^[15];
•  Разработаны технологии производства и контроля качества 19 новых биомедицинских клеточных продуктов на основе стволовых и дифференцированных клеток для применения в  клеточной терапии: мезенхимальные стволовые клетки (МСК) костного мозга, жировой ткани, обонятельной выстилки, плаценты; МСК, преддифференцированные в остеогенном, хондрогенном и эндометриально-децидуальном направлении, внеклеточные везикулы, полученные из МСК; фоликулярные и лимбальные стволовые клетки, клетки пигментного эпителия сетчатки глаза, фибробласты и кератиноциты, паратироциты; моноцитарные дендритные клетки, толерогенные дендритные клетки, регуляторные Т-лимфоциты, цитокин-индуцированные киллерные клетки, естественные киллерные клетки.
• Зарегистрировано 7 биомедицинских клеточных продуктов разработки Института ^[16]:
  • клетки дендритные моноцитарные,
  • мезенхимальные стволовые клетки,
  • фибробласты кожи человека,
  • тканевой эквивалент кожи,
  • лимбальные эпителиальные стволовые клетки
  • клетки мезенхимальные стволовые, индуцированные к дифференцировке в остеогенном направлении,
  • клетки мезенхимальные стволовые пулированные.
• Совместно с ГУ «Республиканский научно-практический центр эпидемиологии и микробиологии» разработан прототип вакцины против COVID-19, в доклинических исследованиях показана ее безопасность и эффективность ^[17];
• Выполнен ряд разработок, направленных на преодоление негативных последствий пандемии коронавирусной инфекции COVID-19: метод лечения внебольничных пневмоний, вызванных вирусом SARS-CoV-2 с помощью аллогенных мезенхимальных стволовых клеток ^[18]; метод определения содержания в периферической крови Т-клеток, специфичных к вирусу SARS-CoV-2 ^[19]; метод определения предикторов развития тяжелой формы инфекции, вызванной SARS-CoV-2;
• Совместно с организациями Министерства здравоохранения Республики Беларусь разработано 16 инструкций, в которых изложены методы клеточной иммунотерапии онкозаболеваний (рак поджелудочной железы ^[20], рак мочевого пузыря ^[21]) и аутоиммунного заболевания системная красная волчанка ^[22]; на методы регенеративной медицины (лечение ожогов, длительно незаживающих ран, трофических язв, рубцовых дефектов кожи, недержания мочи у женщин и мужчин, кератитов и дистрофий роговицы глаза, рецессии десны, хронического периодонтита, внутриматочных синехий, синдрома Ашермана, послеоперационного рубца матки ^[21]);
• Разработаны и внедрены в практическую деятельность методы ммунологической и аллергологический лабораторной диагностики, в том числе, определение содержания циркулирующих опухолевых и раковых стволовых клеток в периферической крови у пациентов ^[23], диагностика лекарственной и пыльцевой аллергии при помощи теста активации базофилов ^[24]и др.;
• Создана биотехнологическая коллекция культур клеток человека, животных, высших растений, водорослей и цианобактерий ^[25], содержащая эталонные паспортизированные культуры клеток человека, животных и растений, а также их рабочий запас для обеспечения качественным охарактеризованным, стандартизированным клеточным материалом научных и учебных организаций, организаций здравоохранения, в том числе, диагностических лабораторий, фармакологических предприятий, сельскохозяйственных организаций и биотехнологических производств.

• В Институте с 70-х годов прошлого века осуществляется подготовка кадров высшей квалификации аспирантов и соискателей по специальности 03.01.02 («Биофизика»), 03.01.04 («Биохимия»), 03.01.05 («Физиология и биохимия растений»).
• С 2019 г. в Институте открыта специальность 03.03.04 («Клеточная биология, цитология, гистология»);
• C 2021 г. в Институте открыта специальность 14.03.09 («Клиническая иммунология, аллергология»).

• 1973—1984 — Александр Аркадьевич Шлык
• 1984—2010 — Игорь Дмитриевич Волотовский
• 2010—2018 — Людмила Вячеславовна Дубовская
• с 2018 — Андрей Евгеньевич Гончаров