На развитие лаборатории электронной микроскопии в Смоленском государственном медицинском университете направлено внушительное финансирование – 10 000 000 рублей. Чем уникальна эта лаборатория и почему она имеет столь большое значение для развития современной науки?
Сегодня мы беседуем с известным специалистом в области медицины и биологии – Владимиром Александровичем Глотовым, президентом Смоленской ассоциации ученых, заведующим кафедрой анатомии человека СГМУ, профессором, доктором медицинских наук.
«Во всем мне хочется дойти до самой сути»
– Владимир Александрович, расскажите нам подробнее: почему именно такая значительная сумма выделена на оснащение вашей лаборатории? Ведь подобные затраты вызывают интерес у широкой аудитории учёных и студентов.
– Современная наука требует постоянного совершенствования исследовательского оборудования, ведь только обладая высококачественными инструментами, учёным удаётся ставить новые опыты и получать значимые научные открытия. Сегодня рынок электронных микроскопов представлен дорогостоящими моделями иностранного производства стоимостью от 60 до 150 миллионов рублей. Причём покупка подобного прибора накладывает ограничения на исследователя: даже простая поломка требует вмешательства квалифицированного мастера, которого придётся ждать из-за рубежа. Это означает полную зависимость от зарубежных компаний-производителей и поставщиков программного обеспечения.
Но наш университет пошёл другим путём. Мы развиваем собственные методики и оборудование, используя многолетнюю традицию уникальных ультраструктурных исследований. Именно поэтому создание собственной специализированной лаборатории является важным шагом вперёд для нашего университета и всей отечественной науки.
– Готовясь к сегодняшнему разговору, я обнаружила любопытный исторический факт: изучение внутриклеточной структуры с использованием электронного микроскопа началось на кафедре анатомии человека в конце шестидесятых годов двадцатого века.
– Первая советская серия электронных микроскопов производилась заводом в городе Сумы. Один из экземпляров попал к нам в Смоленский медицинский институт необычным путем. События тех лет заслуживают внимания. Всё началось с моего учителя профессора Петра Федоровича Степанова. Узнав о наличии неиспользованного микроскопа на кафедре микробиологии, он обратился к заведующему кафедрой Абраму Сауловичу Шевелеву с предложением перенести прибор к нам, на кафедру анатомии. Важную роль сыграл сотрудник кафедры Владимир Ильич Нечаев, взявший на себя ответственность за запуск лаборатории. Его энтузиазм позволил вдохнуть жизнь в старинный агрегат.
Однако обслуживание прибора осложнялось отсутствием штатного инженера и специализированных технических работников. Самостоятельный ремонт и настройку приходилось осуществлять вручную, что значительно тормозило проведение исследований. Хотя работы всё-таки начались, сделать качественные снимки не представлялось возможным.
Помню, как, будучи студентом медицинского института в 1976 году, я лично присутствовал в лаборатории, занимаясь подготовкой препаратов и осваивая тонкости работы с микроскопом. Уже тогда я ощутил магию возможностей, которые открывал перед нами этот уникальный прибор.
Три уровня реальности
– На что похожа работа с электронным микроскопом?
– Представьте себе: путешествие внутрь вещества подобно экспедиции космического корабля в неизвестные дали вселенной. Как и телескоп Хаббл, исследуя небесные пространства, даёт представление о строении галактик, так и микроскоп проникает в неизведанные глубины живого организма.
Современная наука выделяет три основных уровня познания материального мира:
1) Макроскопический уровень – визуальное восприятие объектов невооружённым глазом.
2) Микроскопический уровень – исследование отдельных клеток и крупных компонентов при помощи светового микроскопа.
3) Ультраструктурный уровень – использование мощнейшего электронного микроскопа, способного давать увеличение в сотни тысяч раз.
Электронный микроскоп раскрыл миру истинную красоту живого существа, демонстрируя сложность и гармоничность внутренней архитектуры каждой клетки. Видя макроструктуры органов, учёные осознали необходимость перехода на новый уровень познания, где главная задача – выявление фундаментальных законов функционирования человеческого организма на самом глубоком уровне.
Изучение непознанного: судьба научного прорыва
– Получается, что уже в середине двадцатого века у вас имелось уникальное оборудование, предназначенное для изучения мельчайших элементов живого организма. Почему же не получилось полноценно развернуть деятельность лаборатории, учитывая важность и перспективность подобных исследований?
– Иногда одно ключевое лицо определяет судьбу целого направления науки. История показывает, насколько важны личности, способные вести коллективы ученых к выдающимся результатам. Вспомним известных лидеров науки и техники: физик-ядерщик Игорь Курчатов, запустивший атомный проект СССР, конструктор космических аппаратов Сергей Королёв, возглавлявший программу освоения космоса. Без сильной руководящей руки любые амбициозные инициативы рискуют остаться нереализованными.
Наш случай не исключение. После передачи первого советского электронного микроскопа в центральную научно-исследовательскую лабораторию в конце семидесятых годов прошлого века возникла ситуация, типичная для многих инициатив в советской науке: отсутствие необходимых ресурсов и компетентных специалистов привело к тому, что дорогая техника оказалась простаивающей.
Спустя некоторое время руководство вуза приняло решение о возобновлении работ в этой области. Наш университет сумел заполучить редкий экземпляр второго поколения электронного микроскопа, принадлежавший Научно-исследовательскому институту «Техноприбор». Работа над запуском и адаптацией заняла немало усилий: специалисты создали специальную защищённую зону, обеспечившую устойчивость установки, и провели необходимые настройки. Лишь спустя долгие месяцы напряженной работы удалось наконец начать полноценные исследования.
Эти старания оправдали себя сполна: открытие возможности изучать внутреннее строение клеток на новом уровне дало мощный толчок развитию биохимии, генетики и медицины. Таким образом, судьба уникальной технологии оказалась неразрывно связана с судьбой всего научного коллектива, трудолюбием и упорством немногих увлеченных энтузиастов.
Путешествие в невидимое: история лаборатории электронной микроскопии
– Я правильно понимаю, что размеры вашего электронного микроскопа сопоставимы с космическим телескопом «Хаббл»?
– Верно. Подобные приборы занимают целые комнаты и требуют особых условий эксплуатации. Чтобы обеспечить стабильную работу микроскопа при колоссальном увеличении, приходится идти на крайние меры: полы заливают специальным прочным бетоном, а сами аппараты устанавливают на амортизационную резину. Любые вибрации – будь то проезжающая мимо машина или шаги по коридору – мгновенно искажают картину и превращают чёткое изображение в туманное пятно.
Задача состоит в исключении любых колебаний среды. Поэтому специальная подготовка помещения стала ключевым этапом подготовки лаборатории к началу полноценной работы.
– Работы со вторым электронным микроскопом тоже преследовали неудачи…
– К сожалению. Произошло непредвиденное событие: прорыв водопровода затопил лабораторию, уничтожив хрупкую электронную начинку аппарата. Восстанавливать технику оказалось бессмысленно – старый образец советских времён окончательно вышел из строя.
Тогда руководство вуза решило приобрести третий экземпляр непосредственно с завода-изготовителя в Сумах. Новый прибор немедленно ввели в эксплуатацию, сформировав полноценный научный коллектив. Во главе лаборатории встал талантливый специалист Владимир Владимирович Наперсников, чей вклад в науку трудно переоценить. Под его руководством сотрудники получили ценные знания и опыт, завершили ряд важных проектов и подготовили материал для будущих публикаций.
Однако трагедия снова настигла команду исследователей: Наперсникова не стало, лаборатория переехала в другое здание, наступили непростые времена перемен и испытаний. Специалисты покинули стены университета, оставив аппарат в одиночестве. Время безжалостно действовало против научного прогресса: старая техника приходила в негодность, элементы электроники отказывали. Вскоре микроскоп признали непригодным для дальнейшей работы, и исследования приостановились.
Прошли десятилетия. Наступил двадцать первый век, принесший надежду на возрождение утраченных традиций. Руководители университета приняли решение реанимировать старую лабораторию, привлекая специалистов и приобретая современное оборудование. В рамках крупного инновационного проекта «Франкенштейн» сотрудники возродили микроскоп, оснастив его новейшими технологиями и возможностями автоматизации. Модернизация старых устройств, разработанная специалистами в Курске, превращает старенький аппарат в современного помощника современных исследователей.
– Не думаете ли вы, что микроскоп, созданный много лет назад, пусть даже модернизированный, все же будет уступать современным электронным микроскопам, произведенным за рубежом?
– Российские разработки позволили создавать микроскопы, ничуть не уступающие зарубежным аналогам, но гораздо дешевле и эффективнее. Наш обновленный микроскоп вскоре готов будет служить отечественным учёным, помогая сделать важные открытия в медицине и биологии.
Новый старт
– Есть опасения, что после ремонта и восстановления вашего микроскопа ситуация повторится: вновь возникнет дефицит профессиональных кадров, способных эффективно управлять оборудованием?
– Отличный вопрос, однако теперь мы подошли к решению проблемы комплексно. Процесс восстановления лаборатории предусматривает обучение персонала ещё до начала полноценного запуска оборудования. Компания, ответственная за восстановление микроскопа, берёт на себя обязательство подготовить кадры, которые смогут профессионально эксплуатировать прибор. Важно отметить, что будущие операторы пройдут полный цикл подготовки: начиная от элементарных операций обслуживания и заканчивая проведением сложных исследований.
Мы планируем организовать совместную работу опытных специалистов и представителей команды предприятия-разработчика, создавая синергию, необходимую для эффективного запуска и последующей эксплуатации оборудования. Первый этап включает визит представителя компании, осуществляющего проверку состояния существующего оборудования и подготовке необходимой документации. Затем последует тщательная подготовка помещений, монтаж инженерных коммуникаций и выполнение требований по электробезопасности и санитарно-техническим нормам.
Это похоже на строительство корабля: команда формируется заранее, и экипаж участвует в каждом этапе строительства судна, знакомясь с устройством и особенностями будущей машины. Такой подход гарантирует готовность экипажа к управлению судном сразу после завершения постройки.
Именно так мы организовываем подготовку к введению в строй обновленного микроскопа. Оборудование будет модернизироваться одновременно с параллельным обучением операторов, гарантируя успешное начало новых научных изысканий.
Заглянув в прошлое, создать лучшее будущее
– Владимир Александрович, вы много говорили о ценности ваших исследований для фундаментальной науки. Но какую пользу сможет извлечь из этих достижений простой житель Смоленска?
– Давайте вспомним историю великих географических открытий: Колумб отправился в плавание, полагая, что найдет короткий путь в Индию, а обнаружил целый континент – Америку. Кто мог представить тогда, каким станет влияние Америки на мировую цивилизацию?
Так и фундаментальная наука похожа на экспедицию Колумба: отправляясь в неизведанное, мы сталкиваемся с новыми явлениями, описывая их впервые. Часто непонятно, какими последствиями это обернется в будущем. Возможно, открытие незначительной особенности клеточной структуры приведет к созданию принципиально новых лекарств, материалов или методов диагностики болезней.
Каждый научный эксперимент, каждая попытка взглянуть глубже – это инвестиция в завтрашний день человечества. Не исключено, что сегодняшний микроскоп откроет дверь в технологию будущего, многократно окупающую вложенные усилия и финансы.
Поэтому каждый маленький шаг в познании – это вклад в общее благополучие, залог здоровья и процветания будущих поколений жителей Смоленска и всей планеты.
Дорога к будущему: сила фундаментальной науки
– Владимир Александрович, расскажите, как ваши исследования могут повлиять на развитие фармацевтики и создание новых лекарственных препаратов?
– Фундаментальная наука подобна открытию новых земель. Она позволяет детально изучать биологические процессы, лежащие в основе жизнедеятельности клеток и организмов. Только поняв эти механизмы, мы сможем разработать эффективные методы лечения заболеваний.
Допустим, лекарство воздействует на митохондрии, влияя на энергоснабжение клетки. Исследования с помощью электронного микроскопа позволяют наглядно убедиться в правильности выбора мишени воздействия лекарственного соединения. Изучая причины болезни на молекулярном уровне, мы закладываем основу для разработки инновационных терапевтических подходов.
Фундаментальная наука двигает прогресс на десятки шагов впереди практической науки. Сначала мы делаем наблюдения, собираем факты, формулируем идеи и проверяем гипотезы. Постепенно выстраиваются причинно-следственные связи, выявляется закономерность явлений. Осознавая суть процессов, мы получаем возможность целенаправленно ими управлять.
Именно таким образом рождаются инновации: компьютерные чипы, смартфоны, медицинское оборудование и многие другие продукты, которыми мы ежедневно пользуемся. Вся современная медицина обязана успехам фундаментальной науки прошлых десятилетий.
Наука развивается методом проб и ошибок. Некоторые эксперименты оказываются бесперспективными, но каждое открытие формирует кирпичик фундамента для последующих свершений. Потраченные миллиарды на исследования могут принести прибыль лишь небольшой частью результатов, поскольку большая часть усилий направлена на преодоление препятствий и поиски верного пути.
Биология особенно сложна в этом плане. Её феномены трудно свести к простым формулам и схемам, как это возможно в физике. Многие концепции остаются скорее догадками, нежели законченными законами. Создание точной математической модели биологических процессов остаётся сложной задачей, решение которой потребует огромных интеллектуальных и финансовых вложений.
Тем не менее именно эти вложения создают базу для качественного рывка вперёд. Фундаментальная наука – двигатель прогресса, а инвестиции в неё обеспечивают здоровье и комфорт будущих поколений.
Справка МК в Смоленске
Историю работ с электронным микроскопом Владимир Глотов подробно описал в своей книге «История электронного микроскопа и электронно-микроскопических исследований в Смоленском государственном медицинском университете», вышедшей в 2023 году в Смоленске. Здесь, помимо служебных записок, дневниковых записей врачей и инженеров, включено более ста фотографий, сделанных с помощью электронного микроскопа.