ЛАБОРАТОРИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ БИОФИЗИКИ

Заведующий – к.ф.-м-.н. Андреев Сергей Григорьевич

Телефон: (495) 939-71-94

С.Г.Андреев – выпускник МИФИ (1974) и аспирантуры МИФИ, кандидат физ.-мат. наук (1981, научный руководитель - д.ф.-м.н., профессор В.И.Иванов). Работает в ИБХФ РАН с момента основания института в 1996 г., до этого времени работал в ИХФ АН СССР / РАН и МИФИ. Выступал как приглашенный докладчик и работал в ведущих научных центрах (Германия, Англия, США, Австрия, Италия). В частности, в Национальном Раковом Центре Германии, куда был приглашен проф. Х.Цур-Хаузеном, Лауреатом Нобелевской премии. С 2008 года избран вице-председателем Международного Агенства по исследованию космического пространства (COSPAR), научное направление Life Sciences. Член Президиума Научного Совета РАН по проблемам Радиобиологии. Член редколлегии журнала РАН «Радиационная Биология Радиоэкология». Лектор МФТИ и НИЯУ МИФИ.

Область научных интересов - радиационная физика и биофизика, биохимическая физика, молекулярная и системная биология, радиационная биология, биофизика и биология рака.

Основные направления исследований

Физико-химические принципы структурно-функциональной организации генома
Статистическая физика хроматина и хромосом
Радиационные исследования треков заряженных частиц, дозиметрия, микродозиметрия
Радиационная биофизика ДНК и хроматина
Многоуровневое моделирование радиобиологических процессов. Прогнозирование отдаленных последствий воздействия ионизирующей радиации на клетки
Исследование механизмов хромосомной и геномной нестабильности
Радиационно (химически) индуцированные повреждения хромосом и экологический мониторинг, оценки рисков воздействия окружающей среды на организм человека
Биофизика и системная биология канцерогенеза
Медицинская биоинформатика, разработка алгоритмов диагностики социально значимых заболеваний, прогнозирование эффективности терапии и исхода заболеваний

Лаборатория математической биофизики (до 2000 года - лаборатория математической иммунобиофизики) была образована в 1993 году д.ф-м.н. Кузнецовым В.А. на базе лаборатории биохимии лейкозов в отделе кинетики химических и биологических процессов ИХФ им. Н.Н. Семенова РАН. Направления ранних исследований лаборатории были связаны с разработкой методов ранней диагностики, профилактики и терапии лейкозов крупного рогатого скота. Помимо экспериментальных исследований, основным направлением теоретической деятельности была математическая иммунология злокачественных опухолей. Были разработаны основы динамической теории иммунных противоопухолевых реакций на молекулярном, клеточном и организменном уровне. Теория позволила объяснить ряд парадоксальных явлений онкоиммунологии, таких как «дремлющие» состояния опухолей, иммуностимуляцию опухолей и др. Начиная с 1996 г (зав. лаб. Андреев С.Г.) одним из основных направлений в работе лаборатории стали исследования физико-химических принципов структурно-функциональной организации хроматина и хромосом в клетках высших организмов. Высказанные ранее представления об организации хромосом в клетках человека по принципу полимерной глобулы (Андреев, Спитковский 1983,1986) сейчас находятся в центре внимания экспериментальных исследований методами захвата хромосомных конформаций (Lieberman-Eiden et al (2009), Dixon et al 2012, Eiden et al 2014) и теоретических исследований методами статистической физики полимеров (Zhang, Wolynes 2015, Pombo, Nicodemi 2014). Направление, тесно связанное с предыдущим, касается выяснения взаимосвязи структурной организации хромосом и всего генома с нарушениями структуры хромосом под действием повреждающих факторов, таких как ионизирующая радиация (Андреев, Эйдельман 1999) и которое также к настоящему времени получает серьезную экспериментальную поддержку (Zhang et al 2012). Методы биофизического моделирования позволяют исследовать тонкие детали механизмов образования хромосомных аберраций под действием радиации, включая высокоэнергетические заряженные частицы космических лучей (протоны, ионы железа). Такие исследования создают радиобиологические основы оценки отдаленных последствий действия радиации. Полученная информация имеет большое значение для прогнозирования опасности воздействия излучений на организм человека, в частности, космических лучей на космонавтов при краткосрочных и длительных космических полетах. Другое направление работ лаборатории связано с биомедицинской информатикой. Анализ больших массивов информации при медико-биологических исследованиях проводится с использованием статистических, логических, алгебраических, геометрических подходов. Их комбинации позволяют создавать высокоэффективные алгоритмы, применяемые для диагностики заболеваний, прогнозирования эффективности лечения (А.Кузнецова и др. 2014).

Начиная с 90х годов, в лаборатории также проводятся экспериментальные исследования действия ионизирующей радиации на геном человека. Повреждения хромосом (по критерию микроядер) характеризуют собой как уровень воздействия, так и как адаптивные возможности клеток (адаптивный ответ). В ходе работ были обследованы большие контингенты людей, жителей Москвы и Московской области, проживающих в районах с различной экологической обстановкой, а также жителей прибрежных сел реки Теча на Южном Урале, подвергшихся хроническому облучению. Хромосомные повреждения (микроядерный тест) проявили себя как информативный тест для биомедицинского мониторинга больших групп населения (I.Pelevina et al. 2014). Другое направление экспериментальных и теоретических работ лаборатории связано с изучением механизмов хромосомных нарушений в отдаленных потомках облученных клеток-хромосомной нестабильности. Хромосомная нестабильность считается одним из основных проявлений предраковых и раковых состояний генома. Результаты экспериментов (Пятенко и др.. 2013) и биофизического моделирования (Андреев и др. 2013) позволили установить новые закономерности, а именно, усиление хромосомной нестабильности по мере замедления темпов пролиферации клеточной пролиферации, тогда как согласно существующим представлениям, увеличение темпа пролиферации должно приводить к возрастанию уровня нестабильности хромосом у отдаленных потомков. Выяснение механизмов хромосомной и геномной нестабильности позволит лучше понять природу резистентности опухолей, что будет способствовать разработке индивидуализированных прогнозов последствий-эффективности радиационной и химио терапии злокачественных новообразований.

Состав лаборатории

Алещенко Алевтина Владимировна, к.б.н., с.н.с.

Кузнецова Анна Викторовна, к.б.н., с.н.с.

Андреев Сергей Григорьевич, к.ф.-м.н., зав. лаб.

Эйдельман Юрий Александрович, к.ф.-м.н., с.н.с.

Пятенко Валентина Семеновна, к.б.н., с.н.с.-совместитель

Сальников Илья Викторович, без ст., м.н.с.

Сланина Светлана Викторовна, к.б.н., с.н.с.-совместитель

15 избранных публикаций

Эйдельман Ю.А., Сланина С.В., Андреев С.Г. Исследование дозовой зависимости γ-индуцированных комплексных межхромосомных обменов методами биофизического моделирования. Радиационная Биология Радиоэкология, 2014, том 54, №2, стр.140-152
Бурлакова Е.Б., Аткарская М.В., Фаткуллина Л.Д., Андреев С.Г. Радиационно-индуцированные изменения структурного состояния мембран клеток крови человека. Радиационная Биология Радиоэкология, 2014, 54, №2, стр. 162-168
Эйдельман Ю.А., Сланина С.В., Андреев С.Г. «Pадиационно-индуцированная нестабильность хромосом. Исследование зависимости доза-эффект методами биофизического моделирования». Радиационная биология. Радиоэкология 2013, т.53, №4, стр.367-379.
Кузнецова A.В., Костомарова И.В., Сенько О.В. «Логико-статистический анализ связи клинико-лабораторных показателей с возникновением нарушения мозгового кровообращения у пациентов пожилого возраста с хронической ишемией головного мозга». Математическая биология и биоинформатика. 2013. Т. 8. N 1. С. 182–224.
Серебряный A.М., Антощина М.М., Алещенко А.В., Кудряшова О.В., Никонова М.Ф., Рябченко Н.И., Ярилин А.А.. Цитогенетические и иммунологические показатели стимулированных лимфоцитов периферической крови человека связаны со скоростью пролиферации клеток. Радиационная биология. Радиоэкология. 2013. Т. 53. № 6. С. 549-555.
Пелевина И.И., Алещенко А.В., Антощина М.М., Кудряшова О.В., Никонова М.Ф., Рябченко Н.И., Серебряный А.М., Ярилин А.А.. Индивидуальная вариабельность иммунологических маркеров, радиочувствительности и оксидативного статуса у жителей Москвы. Радиационная биология. Радиоэкология. 2013. Т. 53. № 6. С. 567-574.
Kuznetsova A.V., Kostomarova I.V., Senko O.V. Method of Data Analysis Based on Clustering in “Syndromes” Indicators Space". International Journal «INFORMATION TECHNOLOGIES & KNOWLEDGE», Vol. 7, 2013, pp.371-379.
Eidelman Y.A., Andreev S.G.. Computational model of dose response for low-LET induced complex chromosomal aberrations. Radiat. Prot. Dosim. (2015) v166, N1-4, pp80-85
Pyatenko V.S., Eidelman Y.A. Khvostunov I.K. Andreev S.G. Radiation-induced chromosomal instability under constrained growth of irradiated cells. Doklady Biochemistry and Biophysics, 2013, V.451, №1, pp.190-193
Andreev S.G., Eidelman Y.A. Slanina S.V., Salnikov I.V. Modeling study of dose-response relationships for radiation-induced chromosomal instability. Doklady Biochemistry and Biophysics, 2013, V.451, №1, pp.171-175
Eidelman Y.A. Slanina S.V., Salnikov I.V., Andreev S.G. Mechanistic Modelling Allows to Assess Pathways of DNA Lesion Interactions Underlying Chromosome Aberration Formation. Russian Journal of Genetics, 2012, V.48, №12, pp.1247–1256
Pelevina, G.G. Afanasjev, A.V. Aleshchenko, M.M. Antoshchina, V.Ya. Gotlib, A.A. Konradov, O.V. Kudryashova, E.Yu. Lizunova, A.N. Osipov, N.I. Ryabchenko, A.M. Serebryanyi « Мolecular-cellular consequences of the Chernobyl accident ».“The Lessons of Chernobyl: 25 Years Later”, Nova Science Publishers, N-Y,USA, 577-583
Pelevina I.I., Afanasjev G.G., Aleshchenko A.V., Antoshchina M.M., Gotlib V.Ya., Konradov A.A., Kudryashova O.V., Lizunova E.Yu., Osipov A.N., Ryabchenko N.I., Serebryanyi A.M.. «Мolecular-cellular consequences of the Chernobyl accident ». “The Lessons of Chernobyl: 25 Years Later”, Editors: Elena B. Burlakova and Valeria I. Naydich. Nova Science Publishers, N-Y, USA. 2012. P.65-67.
Akleyev А., Aleshchenko A., Kudryashova O., Semenova L., Serebryanyi A., Khudyakova O., Pelevina I.. Adaptive response of blood lymphocytes as a marker of hemopoiesis status in exposed persons. Health Physics, 2012. V. 103. №1. P.50-52.
Пелевина И.И., Алещенко А.В., Антощина М.М., Воробьева Н.Ю., Кудряшова О.В., Лашкова О.Е., Лизунова Е.Ю., Осипов А.Н., Рябченко Н.И., Серебряный А.М., Павлов В.В.. Молекулярно-биологические свойства лимфоцитов крови больных лимфомой Ходжкина. Предполагаемые возможности прогнозирования эффективности лечения. Радиационная биология. Радиоэкология. 2012. Т. 52. № 2. С. 142-148.

Публикации сотрудников лаборатории математической биофизики за 2015 год (зав. лаб. С.Г. Андреев)

- опубликованные статьи:

русские – 5

Кирилюк И.Л., Волынский А.И., Круглова М.С., Кузнецова А.В., Рубинштейн А.А., Сенько О.В. Эмпирическая проверка теории институциональных матриц методами интеллектуального анализа данных. Компьютерные исследования и моделирование, 2015, т. 7, № 4, с. 923-939.
Кирдина С.Г., Кузнецова А. В., Сенько О. В.. Климат и институциональные матрицы: межстрановой анализ. СОЦИС - Социологические исследования. 2015 г., №9, с.3-14.
Сурков Ф.А., Архипова О.Е., Лихтанская Н.В., Черногубова Е.А., Сенько О.В., Кузнецова А.В., Куролап Д.А., Матишов Д.Г. Оценка влияния качества окружающей среды на состояние здоровья населения // сб. Экология, экономика, информатика, т.1 Системный анализ и моделирование экологических и экономических систем. Изд. Южного федерального университета, Ростов-на-Дону. 2015. Т. 1. С. 283-287.
Пелевина И.И., Алещенко А.В., Антощина М.М., Бирюков В.А., Рева Е.В., Минаева Н.Г. Изменение радиочувствительности после облучения в малых дозах, возможные механизмы и закономерности // Радиационная биология. Радиоэкология. 2015. T. 55, № 1. С. 57–62.
И.И. Пелевина, А.В. Алещенко, М.М. Антощина, В.А. Бирюков, О.Б. Карякин, М.Ф. Никонова, Е.В. Рева, А.М. Серебряный. Изменение свойств лимфоцитов периферической крови доноров и больных раком предстательной железы: реакция лимфоцитов на облучение in vitro. Радиационная биология. Радиоэкология. 2015, Т. 55, №5, с. 485-494.

иностранные – 2

A.Eidelman, S.G.Andreev. Computational model of dose response for low-LET-induced complex chromosomal aberrations. Radiat. Prot. Dosim. 2015, v.166, #1-4, pp.80-85
Sherstnev VV, Gruden' MA, Elistratova EI, Karlina VP, Kuznetsova AV, Ryzhova TV, Ryzhov VM, Sen'ko OV. Molecular markers of arterial hypertension in patients with normotony, pre-hypertension and hypertension. Bull Exp Biol Med. 2015 Mar;158(5):604-606.