The role of fluorescent dyes in studies of platelet calcium signaling 

Галкина С.В.1, Балабин Ф.А.2,3,# 

Galkina S.V.1, Balabin F.A.2,3,# 

1. Физический факультет, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, ул. Ленинские горы, д. 1, Москва, Россия, 119991 

2. ФГБУН центр теоретических проблем физико-химической фармакологии РАН, ул. Средняя Калитниковская 30, Москва, Россия, 109029 

3. ФГБУ «НМИЦ ДГОИ им. Дмитрия Рогачева, ул. Саморы Машела, 1, Москва, Россия, 117997 

# Автор для переписки: fa.balabin@physics.msu.ru 

1. Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University, 1/2 Leninskie gory, Moscow, Russia, 119991 

2. Center for Theoretical Problems of Physicochemical Pharmacology, Russian Academy of Sciences, 30, Srednyaya Kalitnikovskaya str., Moscow, Russia, 109029 

3. National Medical Research Centre of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology named after Dmitry Rogachev, 1 Samory Mashela St, Moscow, Russia, 117198 

Получено: 15.12.2021 Принято к публикации: 27.12.2021 Опубликовано: 30.12.2024 

EDN: YBWOBL 

DOI: 10.65189/2949-0758-2024-3-2-3-11  

Аннотация 

 Исследование кальциевой сигнализации в тромбоцитах — клетках крови, чьей основной функцией является остановка кровотечения и формирование тромба, — представляет собой важное направление фундаментальных исследований в области гемостаза. Однако такое исследование возможно только с применением кальциевых флуорофоров — низкомолекулярных соединений, которые проникают через мембрану тромбоцита благодаря своей гидрофобной -AM-группе, впоследствии гидролизуемой цитозольными эстеразами. В настоящей работе исследуется явление гетерогенной загрузки кальциевых флуорофоров в тромбоциты. 

 Мы использовали тромбоциты здоровых доноров, загруженные различными флуоресцентными зондами (CalBryte590, DiOC6(3), Fura Red и Fluo-4) и иммобилизованные на подложке из антител к CD31 в плоско-параллельных проточных камерах. Для регистрации флуоресценции применялась микроскопия полного внутреннего отражения (TIRF). 

 Было показано, что все имеющиеся флуоресцентные зонды загружаются неоднородно: примерно у 30% тромбоцитов уровень загрузки в 2–6 раз превышает медианное значение по популяции. На примере зонда CalBryte590 мы продемонстрировали, что снижение температуры инкубации, добавление в инкубационную среду Pluronic F-127 или истощение мембранного холестерина статистически значимо снижают гетерогенность распределения зонда в популяции. Также было установлено, что вероятность сильной активации, оцениваемой по интенсивности кальциевых осцилляций, коррелирует с количеством зонда в тромбоците. 

 Таким образом, тип используемого флуорофора и условия его загрузки в тромбоциты могут существенно влиять на результаты экспериментов по изучению кальциевой сигнализации. 

Ключевые слова: Кальциевая сигнализация, Тромбоциты, Микроскопия полного внутреннего отражения 

Annotation 

 The study of calcium signaling in platelets, blood cells whose main function is to stop bleeding and form a blood clot, is an important area of fundamental research in the field of hemostasis. However, such a study is possible only with the use of calcium fluorophores, low molecular weight compounds that penetrate the platelet membrane due to their hydrophobic AM group, which is subsequently hydrolyzed by cytosolic esterases. In this work, the phenomenon of heterogeneous loading of calcium fluorophores into platelets is investigated. 

 We used platelets from healthy donors loaded with various fluorescent probes (CalBryte590, DiOC6(3), Fura Red, and Fluo-4) and immobilized on a substrate of CD31 antibodies in plane-parallel flow chambers. Total internal reflection microscopy (TIRF) was used to register the fluorescence.It was shown that all available fluorescent probes are loaded heterogeneously: approximately 30% of platelets have a loading level 2-6 times higher than the median value in the population. Using the CalBryte590 probe as an example, we demonstrated that lowering the incubation temperature, adding Pluronic F-127 to the incubation medium, or depletion of membrane cholesterol significantly reduced the heterogeneity of the probe distribution in the population. 

 It was also found that the probability of strong activation, estimated by the intensity of calcium oscillations, correlates with the number of probes in the platelet.Thus, the type of fluorophore used and the conditions of its loading into platelets can significantly affect the results of experiments on the study of calcium signaling. 

Key words: Calcium signaling, Pletelets, Total internal reflection microscopy 

Study of the effects of plasma and platelet coagulation pathway inhibitors in an in vivo mouse organ puncture model 

Н.С. Никитин 1,2,#, Н.С. Сметанина 2

N.S. Nikitin 1,2,#, N.S. Smetanina 2

1.Центр теоретических проблем физико-химической фармакологии РАН, Москва, Россия 

2.Национальный медицинский исследовательский центр детской гематологии, онкологии и иммунологии им. Д. Рогачёва, Москва, Россия 

# Автор для переписки: ohtn1k1t@gmail.com

1.Center for Theoretical Problems of Physicochemical Pharmacology, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia 

2.Dmitry Rogachev National Medical Research Center of Pediatric Hematology, Oncology, and Immunology, Moscow, Russia 

Получено: 18.05.2026 Принято к публикации: 21.05.2026 Опубликовано: - 

EDN: URGUVS 

DOI: 10.65189/2949-0758-2026-5-1-3-10

Аннотация 

 Фибриновая сеть, формируемая системой свёртывания крови, является основным компонентом гемостатических сгустков. Их механические свойства, устойчивость к фибринолизу, а также роль в предотвращении инвазии патогенов и регенерации тканей определяются пространственной организацией фибрина. Формирование гемостатических сгустков при обширных травмах, характеризующихся повреждением множества сосудов, остаётся малоизученным в сравнении с внутрисосудистым тромбозом. В данной работе представлена экспериментальная модель проникающего повреждения почки у мышей, имитирующая условия низкого кровотока и доминирования плазменного свёртывания. Цель исследования — валидация новой экспериментальной модели гемостаза на основе глубокого проникающего повреждения почки у мыши для оценки пространственно-временной организации фибриновой сети и тромбоцитарных агрегатов, а также анализа чувствительности сгустка к ингибиторам плазменного и тромбоцитарного звеньев свёртывания крови в условиях, имитирующих обширную травму с повреждением множества сосудов и низким кровотоком. Методы включали гистологический анализ (иммунофлуоресценция фибрина и тромбоцитов), криофиксацию органа.Для статистической оценки данных использовали непараметрический критерий Манна Уитни. Результаты показали, что фибриновая сеть заполняла раневой канал (относительная площадь: 15,76 ± 22,80%), тогда как тромбоциты локализовались на периферии (3,77 ± 4,11%). Ингибирование тромбоцитарного звена снижало агрегацию тромбоцитов и фибриновый сигнал флуоресценции (p < 0,005 на 10-й минуте), в то время как гирудин вызывал формирование крупных тромбоцитарных агрегатов в раневом канале с минимальным фибрином (p < 0,005). Контрольная группа (NaCl 0,9%) не выявила значимых отличий от модели без введения веществ. Полученные данные подчёркивают роль условий кровотока в пространственной организации сгустка и открывают перспективы для изучения терапии, направленной на модуляцию гемостаза при сложных ранениях. 

Ключевые слова: фибрин, агрегация тромбоцитов, модель гемостаза, модель травмы.

Annotation

 The fibrin network formed by the blood coagulation system is a key component of hemostatic clots. Its mechanical properties, resistance to fibrinolysis, and role in preventing pathogen invasion and tissue regeneration are determined by fibrin’s spatial organization. The formation of hemostatic clots in extensive trauma involving multiple vessel injuries remains understudied compared to intravascular thrombosis. This work presents an experimental murine model of penetrating kidney injury, simulating large‑scale trauma with areas of high and low shear rates. The study aimed to validate of a novel experimental model of hemostasis based on deep penetrating kidney injury in mice to assess the spatiotemporal organization of the fibrin network and platelet aggregates, as well as to analyze clot sensitivity to inhibitors of the plasma and platelet components of the blood coagulation system under conditions mimicking extensive trauma with multiple vessel damage and low blood flow.Microscopy revealed that the fibrin network filled the wound channel (relative area: 15.76 ± 22.80%, mean ± SD), while platelets localized predominantly at the periphery (3.77 ± 4.11%). Inhibition of the platelet pathway reduced platelet aggregation and fibrin signal (p < 0.005 at 10 minutes), whereas hirudin (a plasma pathway inhibitor) induced large platelet aggregates in wound channel with minimal fibrin (p < 0.005). The control group (NaCl 0,9%) showed no significant differences from the model without infusion, confirming the specificity of the effects.These findings highlight the role of blood flow conditions in clot spatial organization and open avenues for therapies targeting hemostatic modulation in complex wounds. 

Key words: fibrin, platelet aggregation, hemostasis model, trauma model.

Mathematical modeling in solving complex biophysical problems 

Т.А. Коваленко1,2#. 

T.A. Kovalenko1,2#. 

1. Центp теоpетичеcкиx пpоблем физико-xимичеcкой фаpмакологии PАН, Россия, 109029, г. Моcква, ул.Средняя Калитниковская, д. 30 

2. Национальный медицинcкий иccледовательcкий центp детcкой гематологии, онкологии и иммунологии им.Д. Pогачева, Россия, 117997, г. Моcква, ул. Cамоpы Машела, д. 1 

# Автор для переписки: lsv89314@mail.ru 

1. Center for Theoretical Problems of Physico-chemical Pharmacology, Russian Academy of Sciences, 30 Sred-nyaya Kalitnikovskaya st., Moscow, 109029, Russia 

2. Dmitry Rogachev National Medical Research Centre of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology, 1Samory Mashela st., Moscow, 117997, Russia 

Получено: 20.12.2025 Принято к публикации: 30.12.2025 Опубликовано: 31.12.2025 

EDN: WDUTPM 

DOI: 10.65189/2949-0758-2025-4-1-35-37 

 В современной биофизике методы математического моделирования находят применение для решения широкого диапазона задач. Так, подобные подходы применяются для исследования сложных вне- и внутриклеточных систем биохимических реакций, таких как внутриклеточные каскады кальциевой сигнализации [1–5], метаболические пути [6–8], пути апоптоза клетки [9,10], внеклеточные реакции плазменного звена системы свертывания крови [11–14] или системы комплемента [15]. С помощью математических моделей исследуют клеточные системы: например, формирование, рост или контракцию тромба [16–22], агрегацию [23–25] и хемотаксис [26,27] клеток. Множество математических моделей различной сложности было предложено для исследования агрегации белков, формирования и механических свойств полимеров, кластеризации рецепторов на поверхности клетки [20,24,28]. 

 Достаточно детальные и точные математические модели позволяют определять механизмы протекания биологических процессов, предсказывать поведение моделируемой системы в условиях, реализующихся in vivo, но при этом труднодостижимых или сложных для наблюдения in vitro. В последние годы математическое моделирование активно применяется в области разработки и анализа действия новых лекарственных препаратов [29,30], что потенциально может значительно удешевить доклинические исследования. 

 В специальном выпуске журнала «Системная биология и физиология» представлены оригинальные исследования и обзорные статьи, посвященные применению математических моделей для исследования сложных биологических систем. В обзоре Кадырова Т.И. проведен анализ сходств и различий протеазных и киназных каскадов биохимических реакций, сравнены основные типы ответов, реализуемых в таких системах, и отмечены многие интересные аспекты функционирования каскадов, изученные при помощи математического моделирования. Работа Емельянова Н.С. смещает фокус от более общих вопросов устройства каскадов реакций к частным: краткий литературный обзор посвящен функционированию протеинкиназы С, фермента, участвующего во внутриклеточных сигнальных каскадах. В работе рассмотрены основные существующие модели этого фермента, указаны их преимущества и недостатки и приведены соображения относительно построения универсальной математической модели протеинкиназы С. 

 В оригинальной работе Болдовой А.Е. и соавторов составлена и исследована математическая модель кластеризации и активации трансмембранных рецепторов тромбоцита – гликопротеинов VI. При помощи модели было показано, что степень и характер таяния цитоскелета влияют на кластеризацию рецепторов. В работе Ведерникова Л.С. и соавторов математические подходы были использованы для реконструкции фазового пространства по известным экспериментальным данным для осцилляций внутриклеточной концентрации Са2+. В результате авторами показано, что метод оценки старшего показателя Ляпунова неприменим для анализа кальциевых осцилляций в клетке без предварительной обработки данных. 

 Объединенные в специальном выпуске работы будут интересны для широкой аудитории читателей, связанных с областью системной биологии. Представленные результаты вносят вклад как в понимание общих аспектов функционирования сложных биофизических систем, так и в оценку применимости отдельных методик в их исследовании. 

Mathematical models of Protein-Kinase C activation: current status andfuture prospects 

Н.С. Емельянов1#. 

N. S. Emelianov1#. 

1. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет, г. Москва,Россия 

# Автор для переписки: emelanovnikita53@gmail.com 

1. Lomonosov Moscow State University, Leninskiye Gory 1-2, Moscow, Russia, 119991 

Получено: 01.10.2025 Принято к публикации: 15.12.2025 Опубликовано: 31.12.2025 

EDN: HYNBUZ 

DOI: 10.65189/2949-0758-2025-4-1-30-34 

Аннотация 

 Протеин киназа С (PKC)– фермент, принадлежащий к семейству сериновых киназ. Этот белок участвует во множестве сигнальных каскадов по всему организму [1], поэтому неудивительно, что активацию PKC множество научных групп пыталось описать с помощью математических моделей.[2-5] Однако, большинство исследователей не вдавались в подробности протекания данной реакции, используя общие методы, например рассматривая ее как простую, или пропуская некоторые промежуточные стадии. Этот подход допустим при изучении определенного круга явлений, однако не подходит для построения более универсальной модели, способной описывать реакцию в широком спектре физиологических состояний живой клетки. 

Ключевые слова: математическая модель; протеин киназа С; активация; клеточная сигнализация; кальций; диацилглицерол.  

Annotation 

 Protein kinase C (PKC) is an enzyme belongingto the family of serine kinases. This proteinparticipates in a variety of signaling cascadesthroughout the body [1], so it is not surprising thatmany scientific groups have tried to describe PKCactivation using mathematical models.[2-5] However,most researchers did not go into details of thecourse of this reaction, using general methods, forexample, considering it as simple, or skipping someintermediate stages. This approach is acceptablewhen studying a certain range of phenomena, but it isnot suitable for constructing a more universal modelcapable of describing reactions in a wide range ofphysiological states of a living cell.

Key words: Mathematical model, Protein kinase C,Activation, Cell signaling, Calcium, Diacylglycerol.

Ultrasensitivity and thresholds in cascades of kinases and proteases 

Т.И. Кадыров1#. 

T. I. Kadyrov1#. 

1. Центp теоpетичеcкиx пpоблем физико-xимичеcкой фаpмакологии PАН, Россия, 109029, г. Моcква, ул.Средняя Калитниковская, д. 30 

# Автор для переписки: kadyrov.ti17@physics.msu.ru 

1. Center for Theoretical Problems of Physico-chemical Pharmacology, Russian Academy of Sciences, 30 Sred-nyaya Kalitnikovskaya st., Moscow, 109029, Russia 

Получено: 07.12.2025 Принято к публикации: 30.12.2025 Опубликовано: 31.12.2025 

EDN: UORTPS 

DOI: 10.65189/2949-0758-2025-4-1-22-29 

Аннотация 

 Понимание общих закономерностей регуляторных систем живых организмов представляет большой научный интерес. В настоящем обзоре литературы рассматриваются сходства и различия физиологических задач, механизмов преобразования сигнала и подходов, применяемых для моделирования киназных и протеазных каскадов. В то время как для киназных каскадов характерны обратимые реакции и квазистационарное поведение, каскады протеаз демонстрируют необратимые переходы и импульсную динамику. Таким образом, при схожести структуры и некоторых динамических особенностей, эти системы демонстрируют существенные динамические различия. 

Ключевые слова: ультрачувствительность, порог, киназы, протеазы, обратная связь, стационарные состояния, бистабильность.

Annotation 

 Understanding of general principles of regulatory systems in living organisms is of great scientific interest. This literature review examines the similarities and differences in the physiological tasks, signal transduction mechanisms, and approaches used to model kinase and protease cascades. While kinase cascades are characterized by reversible reactions and quasi-steady-state behavior, protease cascades exhibit irreversible transitions and excitable dynamics. Thus, despite similar structures and some dynamic features, these systems exhibit significant dynamic differences. 

Key words: ultrasensitivity, threshold, kinases, proteases, feedback loop, steady states, bistability. 

Limitations of the application of the method of estimating the highestLyapunov exponent for assessing the complexity of calcium oscillations 

Л.С. Ведерников1#, С.В. Галкина1,2, А.Н. Свешникова1,2,3. 

L.S. Vedernikov1#, S.V. Galkina1,2, A.N. Sveshnikova1,2,3. 

1. Центp теоpетичеcкиx пpоблем физико-xимичеcкой фаpмакологии PАН, Россия, 109029, г. Моcква, ул.Средняя Калитниковская, д. 30 

2. Национальный медицинcкий иccледовательcкий центp детcкой гематологии, онкологии и иммунологии им.Д. Pогачева, Россия, 117997, г. Моcква, ул. Cамоpы Машела, д. 1 

3. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Россия, 119991, г. Моcква, ЛенинcкиеГоpы, д. 1, корп. 2 

# Автор для переписки: lsv89314@mail.ru 

1. Center for Theoretical Problems of Physico-chemical Pharmacology, Russian Academy of Sciences, 30 Sred-nyaya Kalitnikovskaya st., Moscow, 109029, Russia 

2. Dmitry Rogachev National Medical Research Centre of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology, 1Samory Mashela st., Moscow, 117997, Russia 

3. Lomonosov Moscow State University, 1/2 Leninskiye Gory, Moscow, 119991, Russia 

Получено: 25.11.2025 Принято к публикации: 30.12.2025 Опубликовано: 31.12.2025 

EDN: XJGZXP 

DOI: 10.65189/2949-0758-2025-4-1-16-21 

Аннотация

Ионы кальция — ключевые вторичные мессенджеры в системе внутриклеточной сигнализации. Для верификации детерминированного хаоса в подобных динамических системах традиционно используется метод оценки старшего показателя Ляпунова (λₘₐₓ). Однако его применение требует тщательной предобработки экспериментальных данных, что ограничивает спектр задач, в которых может быть использована эта оценка. В данной работе мы рассмотрели применимость метода λₘₐₓ к временным рядам кальциевых осцилляций, экспериментально зарегистрированных в одиночных тромбоцитах человека. Нашей целью было показать, что комплексная сложность осцилляций варьируется в зависимости от агониста, и для этой задачи был предложен метод оценки старшего показателя Ляпунова. Однако анализ выявил, что полученные сигналы обладают выраженной нестационарностью, включающей дрейф амплитуды и длительные периоды отсутствия динамики. Это приводит к ложноотрицательным результатам при расчёте показателя Ляпунова. Построенные двухмерные фазовые портреты демонстрируют смещение и «сплющивание» траекторий, что отражает эволюцию статических свойств сигнала, а не устойчивую структуру аттрактора. В результате расчёт λₘₐₓ для таких данных приводит к артефактным результатам: визуально схожие временные ряды выдают противоположные значения: как положительные (указывающие на хаос), так и отрицательные (соответствующие устойчивой динамике). Таким образом, применение показателя Ляпунова к необработанным экспериментальным кальциевым сигналам тромбоцитам некорректно. Для получения достоверных результатов требуется предварительно устранить нестационарный компонент или использовать альтернативные методы анализа.

Ключевые слова: показатель Ляпунова, кальциевая сигнализация, тромбоциты.  

Annotation 

Calcium ions are key secondary messengers in intracellular signaling. The largest Lyapunov exponent (λₘₐₓ) is traditionally used to verify deterministic chaos in such dynamical systems. However, its application requires thorough preprocessing of experimental data, which limits the range of tasks for which this metric can be reliably used. In this work, we examined the applicability of λₘₐₓ estimation to time series of calcium oscillations experimentally recorded in individual human platelets. Our aim was to demonstrate that the structural complexity of oscillations varies depending on the agonist, and that the Lyapunov exponent could potentially serve as a quantitative metric for this purpose. However, the analysis revealed that the recorded signals exhibit pronounced nonstationarity—including amplitude drift and extended periods of minimal activity—leading to false-negative outcomes in Lyapunov analysis. The constructed two-dimensional phase portraits show shifting and “flattening” of trajectories, reflecting the evolution of the statistical properties of the signal rather than a stable attractor structure. As a result, λₘₐₓ computed for such data produces artefactual outcomes: visually similar time series yield opposite values, ranging from positive (indicating chaos) to negative (corresponding to stable dynamics). Thus, applying the Lyapunov exponent to raw experimental platelet calcium signals is inappropriate. Reliable results require prior removal of nonstationary components or the use of alternative analytical approaches. 

Key words: Lyapunov exponent, calcium signaling, platelets. 

Determining the role of cytoskeletal reorganization in clustering ofplatelet receptors (GPVI) to collagen using agent-based modeling 

А.Е. Болдова4, Д.Ю. Нечипуренко1,2,3, М.А. Пантелеев 1,2,3, А.Н. Свешникова1,2,3#. 

A. E. Boldova4, D. Yu. Nechipurenko1,2,3, M.A. Panteleev 1,2,3, A. N. Sveshnikova1,2,3#. 

1. Центp теоpетичеcкиx пpоблем физико-xимичеcкой фаpмакологии PАН, Россия, 109029, г. Моcква, ул.Средняя Калитниковская, д. 30 

2. Национальный медицинcкий иccледовательcкий центp детcкой гематологии, онкологии и иммунологии им.Д. Pогачева, Россия, 117997, г. Моcква, ул. Cамоpы Машела, д. 1 

3. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Россия, 119991, г. Моcква, ЛенинcкиеГоpы, д. 1, корп. 2 

4. ФГБУ Федеральный центр мозга и нейротехнологий ФМБА России, 117513, Москва, ул. Островитянова, 1,стр. 10 

# Автор для переписки: a.sveshnikova@physics.msu.ru 

1. Center for Theoretical Problems of Physico-chemical Pharmacology, Russian Academy of Sciences, 30 Sred-nyaya Kalitnikovskaya st., Moscow, 109029, Russia 

2. Dmitry Rogachev National Medical Research Centre of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology, 1Samory Mashela st., Moscow, 117997, Russia 

3. Lomonosov Moscow State University, 1/2 Leninskiye Gory, Moscow, 119991, Russia 

4.The FBSI “Federal Center of Brain Research and Neurotechnologies” of the Federal Medical and Biological Agen-cy, 117513, Moscow, Ostrovityanova st., 1, 10 

Получено: 28.04.2025 Принято к публикации: 29.10.2025 Опубликовано: 31.12.2025 

EDN: KJFYAJ 

DOI: 10.65189/2949-0758-2025-4-1-3-15 

Аннотация 

Передача внешнего стимула внутрь клеткиобычно осуществляется за счет работыклеточных рецепторов. Можно выделитьцелый класс рецепторов, для которых одним изважнейших этапов передачи сигнала являетсякластеризация. В качестве основных индукторовкластеризации чаще всего рассматриваютлибо их связывание с общим лигандом,либо изменение аффинности друг к другу.Регуляция процесса кластеризации мембранныхрецепторов происходит за счет целого рядафакторов, зависящих как от молекулы активатора(например, его структура и валентность), таки от микроокружения рецепторов в мембранеклетки (вязкость и текучесть локальногоучастка мембраны, определяемая липиднымсоставом). Однако, недавно стало известно, чтовозможно существование еще одного факторамикроокружения, влияющего на процесскластеризации, а именно: локальной перестройкицитоскелета клетки при активации рецепторов.Данный процесс приводит к увеличениюподвижности молекул в ограниченной области, врезультате чего возможно значительноеповышение вероятности столкновенияс другими рецепторами и их последующейактивации. 

В настоящей работе была разработанакомпьютерная модель активации тромбоцитарныхрецепторов GPVI от коллаген подобного пептида,учитывающая липидное микроокружениеи способность активированного рецептораинициировать перестройку цитоскелета. 

С помощью данной модели была проведенаоценка роли локальной перестройки цитоскелетав покое и при активации. Было показано, чтоколичество кластеризованных рецепторов как всостоянии покоя, так и при активации максимальнов том случае, когда изменения цитоскелета(и скорости диффузии, соответственно) носятлокальный характер. При постоянных значенияхскорости диффузии (как минимально, так имаксимально возможных), кластеризациянаблюдается для меньшего числа рецепторов. 

Таким образом, в данной работе былопоказано, что локальная перестройка цитоскелетаиграет одну из важных ролей в процессекластеризации и активации целого классамембранных рецепторов. 

Работа поддержана грантом РНФ 23-44-00082. 

Ключевые слова: Агентное моделирование,Кластеризация, Рецепторы, кортикальныйцитоскелет. 

Annotation 

The process of transmitting external stimuli intothe cell is typically achieved through the activity ofcellu-lar receptors. A significant number of receptorsare capable of clustering, which represents a crucialstep in the transmission of signals. The clusteringof receptors could be triggered by the binding of acommon ligand or a change in receptor affinity. Theregulation of membrane receptor clustering dependson multiple factors related both to the activatingmolecule (such as its structure and valency) and thelocal membrane environment around the receptors(e.g., the viscosity and fluidity of the membrane area,determined by its lipid composition). It has recentlybeen demonstrated that an additional environmentalfactor may exert an influence on clustering, namelythe local reorganization of the cell’s cytoskeletonupon receptor activation. This process increasesthe mobility of molecules within a restricted area,thereby significantly raising the likelihood of receptorcollisions and subsequent activation. 

In this study, a computational model wasdeveloped to investigate the activation of plateletGPVI receptors by a collagen-like peptide, taking intoaccount the lipid microenvironment and the ability ofthe receptor to in-duce cytoskeletal reorganisationupon activation. The model was employed to evaluatethe role of local cytoskel-etal reorganization in bothresting and activated states. 

The findings indicatedthat the greatest number of clus-tered receptors, bothin resting and activated states, was observed whencytoskeletal alterations (and, consequently, diffusionrates) were localised. When the diffusion rates weremaintained at a constant level, irrespective of whetherthey were at their minimum or maximum values, theclustering of receptors was observed to occur for asmaller number of receptors.The findings of this study illustrate that localcytoskeletal reorganization plays an important rolein the clustering and activation of platelet GPVIreceptors. 

The work was supported by the RSF 23-44-00082. 

Key words: Agent-based modeling, Clustering,Receptors, Cortical cytoskeleton.

Main approaches to the design of microfluidic chambers for hemostasis system analysis 

 А.Д. Шумко1#, А.И. Давыденко1. 

 A. D. Shumko1#, A.I. Davydenko1. 

1. Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, ул. Академическая 27, Минск, Республика Беларусь, 220072 

# Автор для переписки: artm.shummk@gmail.com 

1. Institute of Biophysics and Cell Engineering, National Academy of Sciences of Belarus,27 Akademicheskaya St., Minsk, Belarus, 220072. 

Получено: 12.10.2025 Принято к публикации: 23.11.2025 Опубликовано: 30.12.2025 

EDN: XAJOHR 

DOI: 10.65189/2949-0758-2025-4-2-30-37 

Аннотация 

 Эта работа посвящена разбору и сравнению различных подходов в изготовлении микрофлюидных устройств для анализа и исследования систем гемостаза. Описываются основные подходы как в их производстве, так и в их последующих модификациях.При анализе процессов гемостаза необходимо учитывать многие аспекты для грамотного изучения всех процессов, влияющих на него. Выбор материала микрофлюидной камеры определяет методы подготовки и функционализации поверхности, влияющие на адгезию и активацию тромбоцитов. Геометрия каналов отвечает не только за контроль потока, но и за корректное механическое взаимодействие клеток крови с поверхностью. Дополнительная модификация поверхности создаёт условия максимально приближенне к физиологическим. 

Ключевые слова: Микрофлюидные устройства; Гемостаз; Функционализация поверхности; Биомедицинские исследования; Анализ крови. 

Annotation 

 This paper examines and compares various approaches to the fabrication of microfluidic devices for the analysis and investigation of hemostasis systems. It describes the main methods both for their production and for their subsequent modification.When analyzing hemostasis, it is necessary to take into account many aspects for a proper study of all processes influencing it. The choice of the microfluidic chamber material determines the methods of surface treatment and functionalization, which affect platelet adhesion and activation. The geometry of the channels is responsible not only for flow control but also for the correct mechanical interaction of blood cells with the surface. Additional surface modification - creating conditions as close as possible to physiological ones. 

Key words: Microfluidic devices; Hemostasis; Surface functionalization; Biomedical research; Blood analysis. 

The role of platelet microRNAs in breast cancer 

В.А. Усова1#, И.А. Дремук2. 

V. A. Usova1#, I.A. Dremuk2. 

1. Белорусский государственный университет, пр. Независимости 4, Минск, Республика Беларусь, 220030 

2. Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, ул. Академическая 27, Минск, Республика Беларусь, 220072 

# Автор для переписки: usovavaleria.a05@gmail.com 

1. Belarusian State University, Nezavisimosti Avenue 4, Minsk, Belarus, 220030 

2. Institute of Biophysics and cell engineering of the national Academy of Sciences of Belarus, Akademicheskaya street 27, Minsk, Belarus, 220072 

Получено: 11.10.2025 Принято к публикации: 23.11.2025 Опубликовано: 30.12.2025 

EDN: OXUMNT 

DOI: 10.65189/2949-0758-2025-4-2-25-29 

Аннотация 

Тромбоцитарные микроРНК играют важную роль в развитии рака, в том числе рака молочной железы, оказывая онкогенное или опухолесупрессивное действие. В отличие от циркулирующих, тромбоцитарные микроРНК транспортируются тромбоцитами и отщепляющимися от них частицами, которые обеспечивают эффективную таргетную доставку микроРНК, которые могут стимулировать, либо подавлять рост опухоли, ангиогенез и метастазирование, оказывая влияние на опухолевое микроокружение и защиту опухоли от компонентов иммунной системы, что делает их перспективными в дальнейшем использовании в диагностике и терапии онкологических заболеваний. 

Ключевые слова: Тромбоцитарные микровезикулы, МикроРНК, Рак молочной железы. 

Annotation 

Platelet-derived microRNAs play a key role in the development of cancer, including breast cancer, exerting both oncogenic and tumor-suppressive effects. Unlike circulating microRNAs, platelet-derived microRNAs are transported by platelets and particles released from them (microvesicles, exosomes), enabling effective targeted delivery of microRNAs that can promote or suppress tumor growth, angiogenesis, and metastasis by influencing the tumor microenvironment and tumor protection from immune system components. This makes them promising for future use in cancer diagnosis and therapy. 

Key words: Platelet microvesicles, MicroRNA, Breast cancer.

Fluorimetric methods for molecular interaction analysis 

 И.А. Лифшиц 1,2,#. 

 I. A. Lifshits 1,2,#. 

1. ФГАОУ ВО Первый МГМУ имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), Трубецкая, д. 8, Москва, Россия, 119048 

2. МГУ им. М.В. Ломоносова, Ленинские горы, д. 1, Москва, Россия, 119234 

# Автор для переписки: IliaGrimm@yandex.ru 

1. I. M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University), Trubetskaya str. 8, Moscow, Russia, 119048 

2. Lomonosov Moscow State University, Leninskiye Gory 1-2, Moscow, Russia, 119991 

Получено: 11.10.2025 Принято к публикации: 28.11.2025 Опубликовано: 30.12.2025 

EDN: AGFDBM 

DOI: 10.65189/2949-0758-2025-4-2-18-24 

Аннотация 

Анализ параметров флуоресценции является давно известным и широко используемым подходом для описания молекулярных взаимодействий, поэтому знание сильных и слабых сторон различных флуориметрических методов значительно упростит поиск подходящего способа решения конкретной задачи. В данной работе описаны флуориметрические методы, основанные на измерениях интенсивности флуоресценции, анизотропии флуоресценции и эффективности Ферстеровского резонансного переноса энергии, а также экспериментально проиллюстрированы основные подходы к детекции молекулярных взаимодействий с их помощью. 

Ключевые слова: Флуоресценция; Анизотропия флуоресценции; FRET; Интенсивность флуоресценции. 

Annotation 

The analysis of fluorescence parameters is a well-known and widely used approach for identification of molecular interactions, therefore the knowledge of strengths and weaknesses of different fluorometric methods will greatly help with solution of specific problems. In this paper, fluorometric methods based on detection of fluorescence intensity, fluorescence anisotropy and efficiency of Forster resonance energy transfer (FRET) are described and experimentally illustrated. 

Key words: Fluorescence; Fluorescence anisotropy; FRET; Fluorescence intensity.