з Уникальный комплекс
приборов
I
^ А.М.Хохлов,
кандидат технических наук ^ Институт биологического приборостроения РАН Пущино
%
Ш
ыне даже рядового обывателя нельзя удивить трансгенным растением или животным, клоном млекопитающего или направленным синтезом биологически активных веществ. Активно обсуждается и уже используется заместительная клеточная терапия, а про микроманипулятор, совершающий микронные перемещения, и говорить не приходится.
А ведь все это начиналось каких-то 40 лет назад и, по моему глубокому убеждению, все это предвидел Борис Николаевич Вепринцев, мой учитель в биологии и жизни и мой старший друг. Мне уже 70 лет и я имею право оценить вклад Бориса Николаевича и в клеточную биологию, и особенно в создание методов и приборов для исследования клеток.
Сейчас пересадить ядро в клетку, сделать микроинъекцию дозой 10—8 мл или снять с нее электрический потенциал может даже студент старшего курса университета. А 40 лет назад такие процедуры выполняли лишь единицы, начинающие развивать клеточную биологию. Они придумывали не только методики, но и своими руками создавали приспособления и приборы. Вепринцев, в отличие от таких асов, не только понимал, что эту аппаратуру нужно разрабатывать, изготавливать и оснащать исследующие клетку лаборатории, но и находил время
© Хохлов А.М. , 2008
для этого в своем плотном графике. В 1965 г. ему удалось пробить (советское слово!) постановление Совета Министров СССР и деньги на разработку микроманипулятора для микроэлектродных исследований клеток, где исполнителем работ было Ленинградское оптико-механическое объединение (ЛОМО). Оно выпускало тогда немецкий микроманипулятор Рейнита на скользящих плоскостях (мне кажется, документацию на него взяли в качестве трофея). В мире тогда было всего две модели: упомянутый немецкий прибор и микроманипулятор биолога П.Фонбрюна. Их использовали только для изолирования микробных клеток, но обеспечить длительное удержание микроэлектрода в нейроне они не могли.
Защитив кандидатскую диссертацию, Вепринцев в 1965 г. приехал в Пущино. Г.М.Франк, создатель и первый директор Пущинского научного центра биологических исследований, предложил молодому кандидату наук организовать в Институте биологической физики АН СССР лабораторию. Борис Николаевич назвал ее лабораторией биофизики нервной клетки. В тот же год я приехал в Пущино по приглашению В.В.Тихомирова в организуемое СКБ биологического приборостроения (СКБ БП АН СССР) для разработки приборов для научных исследований: физика и техника в биологию! Я уже был достаточно «матерый» инженер-конструк-
тор, имеющий стаж работы в оборонке около 10 лет, но совершенный профан в биологии.
Это было классное время! Мы были молодыми, но уже опытными инженерами (в СКБ нас было 130—150 человек) и энергичными спорщиками. Шло становление научного центра! Вспомните, какую аудиторию собирали доклады Франка о развитии Центра; столовую — барак возле трех берез, СКБ БП — в здании мастерских ИБФ! Наша встреча с Борисом Николаевичем состоялось в августе 1965 г., когда мне, заведующему сектором оптико-механических устройств, предложили заняться разработкой микроманипуляторов совместно с отделом Тихомирова, разрабатывающего универсальный комплекс для электрофизиологических исследований. Научное руководство осуществлял Вепринцев.
Борис Николаевич предложил встретиться в его квартире в доме №7 микрорайона «В», которую получил совсем недавно. Борис Николаевич недавно получил ее. В абсолютно пустой прихожей стояли два огромных рюкзака. Их обладатели (Г.А.Ку-релла и Вепринцев) только что вернулись из Окского заповедника. Начали обсуждать, какие требования предъявляются к подобным приборам. С изрядным скептицизмом смотрел я на маленькую коробочку, в которой лежала сделанная Куреллой микроманипуляционная головка типа П.Фонбрюна. После габаритов той военной техники,
над которой работал я прежде, мой скептицизм был объясним. Потом уже в лаборатории Бориса Николаевича составляли тех-задания, а я обучался новой технике и новым основам взаимоотношений.
Работу начали с энтузиазмом, и уже в 1967 г. изготовили опытный образец комплекта микроманипуляторов первой модели (КМ-1), а через два года, после испытаний в биологическом эксперименте, — первую опытную партию из пяти комплектов. Это была большая победа, так как пришлось освоить ряд новых прецизионных технологий, обучить рабочих и другой технический персонал. Исследователи, получившие прибор, сразу оценили его достоинства. Универсальный КМ-1 имел несколько сменных головок с различными характеристиками, легко компоновался с различными микроскопами под методику эксперимента, имел антивибрационное основание и не требовал в эксплуатации каких-либо дополнительных жестких столов и верстаков. Он помещался в небольшом экране для защиты объекта от электромагнитных помех. В 1972 г. на Лейпцигской ярмарке прибор получил Большую золотую медаль и диплом.
Такой международный успех вызвал огромный резонанс в Пущинском центре, в Академии наук, среди специалистов, изучающих клетку. Появилась потребность в сопутствующих приборах и в дальнейшем расширении возможностей КМ-1. Составили комплексную программу по созданию аппаратуры для клеточных исследований, которую опубликовали в 1973 г. (Б.Н.Вепринцев, А.М.Хохлов и Г.Р.Иваницкий). К 1978 г. разработали всю необходимую аппаратуру для оснащения клеточной лаборатории — от изготовления стеклянного капилляра для микроинструмента до обработки полученной информации. На выставке «СЭВ—Наука-1978» в Москве
Лауреаты Государственной премии СССР 1982 г. в области науки и техники за цикл работ «Разработка, создание и внедрение комплекса прецизионных приборов для микрохирургии и измерения электрических характеристик живой клетки». Стоят (справа налево): биологи Н.Чемерис и И.Крастс, конструкторы Е.Иванов и В.Решетников. Сидят (справа налево): руководители проекта Б.Вепринцев и А.Хохлов.
экспозиция клеточной лаборатории пользовалась огромным вниманием у наших и зарубежных исследователей. Через два года этот комплекс получил почетный диплом и золотую медаль ВДНХ СССР. Тогда же приняли решение о начале серийного производства на Экспериментальном заводе научного приборостроения в научном центре в Черноголовке. Первую партию серийных приборов выпустили в 1982 г., а сам комплекс приборов получил Государственную премию СССР.
Борис Николаевич уделял много времени освоению производства на заводе в Черноголовке, встречался с директором завода Б.С.Кононовым, главным инженером Л.П.Кокуриным, разъяснял цели исследований, беседовал с рабочими, собирающими микроманипуляторы, заражая их своим энтузиазмом.
В этот же период вышла статья Б.Н.Вепринцева и Н.Н.Ротт в журнале «Nature» об идее со-
хранения генетических ресурсов животных, находящихся на грани исчезновения, с использованием криоконсервации. Предлагались пути для разработки методов восстановления живых особей из размороженного материала.
Вепринцев поставил задачу создать комплекс приборов, необходимых для разработки экспериментальных подходов и методов для реконструкции клеток и эмбрионов. Полным ходом шло формирование криобанка клеток редких и исчезающих видов при ИБФ АН СССР.
Вместе с коллегами Веприн-цев подготовил Целевую программу эмбриогенетики, которую курировал вице-президент АН СССР Ю.А.Овчинников. Помимо лаборатории Вепринцева в Институте биофизики АН СССР, в ней участвовали кафедра эмбриологии Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова и Институт молекулярной генетики АН
ПРИРОДА
№ 6
2008
Изображение микроинструментов и программы управления микроманипулятором на экране дисплея персонального компьютера.
Комплект микроманипуляторов для инвертированного микроскопа «Карл Цейсс».
СССР (лаборатория К.Г.Газаря-на). Мы приступили к разработке прибора для микрохирургии яйцеклетки (ПМЯ-1), а также приборов для культивирования клеток и органных культур. В работе использовались новые подходы — магнитные носители, пористые мембраны и диффузные подложки. Работа проводилась в сотрудничестве с Э.И.Лежневым.
В течение года совместно с заводом в Черноголовке изго-
товили опытную партию приборов ПМЯ-1 из пяти штук: два прибора получил Институт биофизики АН СССР, один — Институт животноводства в Харькове, один — Институт медицинской генетики АН СССР и один — Овчинников. Большая часть приборов работает и сегодня.
В 80-е годы мы активно сотрудничали со странами СЭВ. Насосами фирмы «Техпан» (Польша) комплектовали приборы, обеспечивающие жизнедея-
тельность клеток. Вместе с Се-гедским биологическим центром (Венгрия) проектировали усилитель «раШс1ашр» с набором микроманипуляторов. Совместно с Институтом энтомологии ЧССР делали прибор для электрослияния клеток, а с фирмой «Карл Цейсс» (ГДР) — инвертированный микроскоп для микрохирургии клеток и эмбрионов. Уже к концу 80-х годов выпустили опытные образцы всех приборов и разработали новый микроманипулятор для инвертированного микроскопа.
Для дальнейшего развития клеточных исследований и обеспечивающей их аппаратуры нами была сформулирована концепция, которую опубликовали в 1990 г., когда Вепринцева уже не стало.
Более 60 научных учреждений АН СССР, ВАСХНИЛ, Мин-медпрома и других ведомств снабжались нашей аппаратурой, необходимой для микрохирургических и микроэлектродных работ с клеткой. Большой опыт работ вывел клеточные исследования на передовой уровень. Но это не было финалом. Необходимость в новой аппаратуре и совершенствовании созданной диктовалась прежде всего появлением новых методов исследований и объектов иной структурной организации; кроме того, повышением точности и воспроизводимости результатов измерения; применением вычислительной и микропроцессорной техники, созданием новой технологии, а также необходимостью учета требований быстро развивающейся биотехнологии, внедрения ряда методов и технических средств в сферу материального производства (скрининг и проверка на биологическую активность новых биохимических и лекарственных препаратов, перенос генетического материала и получение клеток с заданными свойствами, сохранен
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.