Разработка технологии создания de novo рекомбинантных биологических антидотов пролонгированного действия для терапии нарушений деятельности нервной системы

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 16-14-00191

НазваниеРазработка технологии создания de novo рекомбинантных биологических антидотов пролонгированного действия для терапии нарушений деятельности нервной системы

Руководитель Смирнов Иван Витальевич, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №11 - Конкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по приоритетным тематическим направлениям исследований» (11)

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-209 - Биотехнология (в том числе бионанотехнология)

Ключевые слова Экспрессия генов в СНО клетках, локусы прикрепления к ядерному матриксу, MAR, модификация белков полисиаловыми кислотами, биокатализ, бутирилхолинэстераза, серпины, фармакокинетика, антидоты к фосфорорганическим отравляющим токсинам (ФОТ), пестицидам, нервно-паралитическим ядам, нокаутные мыши по гену бутирилхолиэстеразы.

Код ГРНТИ34.15.63

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Антитела обладают рядом неоспоримых преимуществ в качестве терапевтических препаратов, среди которых низкая иммуногенность, высокая стабильность в кровотоке и возможность вводить большие дозы препарата без заметных побочных эффектов. Благодаря этому на фармацевтическом рынке антитела занимают второе место по объему производства после вакцин. В настоящее время приняты для клинического применения около 40 препаратов антител. Создание гибридного антитела с интегрированным активным центром фермента, способного деградировать или нейтрализовать фосфорорганические нейротоксины, является уникальной фундаментальной задачей, имеющей при этом очевидное прикладное применение, что позволит вплотную подойти к проблеме «каталитической вакцины». Востребованность антидотов к фосфорорганическим токсинам (ФОТ) обусловлена все возрастающим бесконтрольным применением пестицидов, опасностью техногенных катастроф и достаточно высокой вероятностью террористических атак. До 10% всех случаев бытовых отравлений приходится на долю отравлений бытовыми инсектицидами, противомоскитными препаратами, которые так же относятся в ФОТ. За последние 60 лет исследований методы медикаментозного лечения отравлений фосфорорганическими токсинами активно развивались. Тем не менее, они все еще несовершенны, так как позволяют избежать смерти, но не потери трудоспособности и необратимых поражений головного мозга. Альтернативным подходом в терапии и профилактике отравлений ФОТ является использование биологических антидотов. Из всех антидотов против ФОТ только бутирилхолинэстераза плазмы крови человека получила статус «New development drug» от Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов США (FDA) в 2006 г. Согласно “амилоидной гипотезе” базовой причиной прогрессии болезни Альцгеймера являются отложения бета-амилоида. При болезни Альцгеймера, бутирилхолинэстераза и ацетилхолинэстераза, но в особенности бутирилхолинэстераза, выявляются в бета-амилоидных бляшках и нейрофибриллярных клубках. Есть все основания полагать, что снижение активности этих ферментов благотворно скажется на развитии патологического процесса. По всей видимости, при болезни Альцгеймера бутирилхолинэстераза является лучшей целью для ингибирования, чем ацетилхолинэстераза. Естественно, необходимо получить достаточно стабильные и нетоксичные ингибиторы фермента, действующие in vivo. Основная идея данного проекта заключается в создании подходов к регуляции in vivo активности холинэстераз. Повышение активности этих биокатализаторов в организме человека с одной стороны позволяет защитить индивида от воздействия фосфорорганических отравляющих веществ (ФОВ), боевых отравляющих веществ, пестицидов и инсектицидов, а с другой стороны функциональное ингибирование активности этих ферментов может быть оправдано при терапии ряда тяжелых патологией нервной системы, в частности таких, как болезнь Альцгеймера. Предлагаемая в данном проекте платформа будет базироваться на конкретных фармпрепаратах: (i) биокатализаторах с измененными кинетическими параметрами, позволяющими акцептировать и/или трансформировать нейротоксичные фосфорорганические отравляющие вещества (ФОВ) и (ii) ингибиторах холинэстераз, полученных с помощью подходов комбинаторной биологии на основе природных ингибиторов протеаз - серпинов. Работа требует создания препаратов на основе рекомбинантных белков с пролонгированным периодом полувыведения из организма. В этой связи одним из условий успешного выполнения проекта будет работа с животными, в частности с линейными мышами spf стауса со средне-статистическим уровнем бутирилхолинэстеразы и мышами, нокаутными по гену бутирилхолинэстеразы.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Злобин А., Мокрушина Ю., Терехов С., Залевский А., Бобик Т., Степанова А., Алисейчик М., Карцева О., Пантелеев С., Головин А., Белогуров А., Габибов А., Смирнов И. QM/MM Description of Newly Selected Catalytic Bioscavengers Against Organophosphorus Compounds Revealed Reactivation Stimulus Mediated by Histidine Residue in the Acyl-Binding Loop Frontiers in Pharmacology, Volume 9, Article 834 (год публикации - 2018)
10.3389/fphar.2018.00834

2. Костин Н., Бобик Т., Руденская Г., Смирнов И., Габибов А. A serpin from the red king crab Paralithodes camtschaticus inhibits R/K-specific peptidases in hosts hemocytes and plasma FEBS Open Bio, V 8, Suppl. S1, p 493 (год публикации - 2018)
10.1002/2211-5463.12453

3. Костин Н.Н., Бобик Т.В., Шурдова Е.М., Зиганшин Р.Х., Сурина Е.А., Шагин Д.А., Шагина И.А., Кнорре В.Д., Исаев В.А., Руденская Г.Н., Габибов А.Г., Смирнов И.В. Cloning and characterization of serpin from red king crab Paralithodes camtschaticus FISH & SHELLFISH IMMUNOLOGY, Volume 81, Pages 99-107 (год публикации - 2018)
10.1016/j.fsi.2018.07.014

4. Паликов В.А., Терехов С. С., Паликова Ю.А., Хохлова О.Н., Казаков В. А., Дьяченко И.А., С. В. Пантелеев, Мокрушина Ю. А., Кнорре В.Д., Шамборант О.Г., И. В. Смирнов, Габибов А. Г. Мышиная модель для оценки субхронической токсичности фосфорорганических пестицидов ACTA NATURAE, Т. 10. № 4 (39) (год публикации - 2018)

5. Пипия С., Мокрушина Ю., Головин А., Смирнов И., Габибов А. Peculiarities of the stereospecific interactions of catalytic antibodies A5 and A21 with arylphosphonate X FEBS Open Bio, V 8, Suppl. S1, pp 445-446 (год публикации - 2018)
10.1002/2211-5463.12453

6. Мокрушина Ю., Головин А., Степанова А., Пипия С., Данилов Д., Смирнов И., Габибов А. Kinetic and thermodynamic description of computer-designed mutants of reactibody A17 as improved scavenger of organophosphorus compounds FEBS Open Bio, V 8, Suppl. S1, pp 446 (год публикации - 2018)
10.1002/2211-5463.12453

7. Смирнов И., Мокрушина Ю., Терехов С., Карцева О., Залевский А., Головин А., Габибов А. Principles for creating biocatalysts with predefined functional activities FEBS Open Bio, V 8, Suppl. S1, p 410 (год публикации - 2018)
10.1002/2211-5463.12453

8. Паликов В.А., Терехов С. С., Дьяченко И.А., Пантелеев С. В., Мокрушина Ю. А., Кнорре В.Д., Шамборант О.Г., Смирнов И. В., Габибов А. Г. Мышиная модель для оценки субхронической токсичности фосфорорганических пестицидов Acta Naturae (год публикации - 2018)

9. Мокрушина Ю.А., Головин А.В., Степанова А.В., Смирнов И.В., Блэкберн Д.М., Габибов А.Г. МОДЕРНИЗИРОВАННЫЙ КМ/ММ МЕТОД: КАК УВЕЛИЧИТЬ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КАТАЛИТИЧЕСКИХ АНТИТЕЛ С ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ Acta Naturae, СПЕЦВЫПУСК, стр. 132 (год публикации - 2017)

10. Смирнов И.В., Степанова А.В., Терехов С.С., Мокрушина Ю.А., Залевский А.О., Карцева О., Александрова Н., Головин А.В., Габибов А.Г. Recombinant long-acting bioscavenger based on human butyrylcholinesterase for the treatment of nerve agent toxicity FEBS Journal, 283 (Suppl. 1) (2016) (год публикации - 2016)

11. Костин Н. Н., Пономаренко Н. А., Исаев В.А., Руденская Г. Н., Бобик Т. В., Габибов А.Г., Смирнов И.В. Получение препаратов рекомбинантного серпина камчатского краба Paralithodes camtscliaticus для биомедицинских исследований Бюллетень экспериментальной биологии и медицины (год публикации - 2017)

12. Костин Н.Н., Шурдова Е.М., Руденская Г.Н., Бобик Т.В., Смирнов И.В. ИССЛЕДОВАНИЕ СЕРПИНА PARALITHODES CAMTSCHATICUS Acta Naturae, Спецвыпуск, Т. 1, С. 210 (год публикации - 2016)

13. Костин Н.Н., Бобик Т.В., Смирнов И.В., Руденская Г.Н., Габибов А.Г. АНАЛИЗ СПЕЦИФИЧНОСТИ И ЛОКАЛИЗАЦИИ СЕРПИНА КАМЧАТСКОГО КРАБА PARALITHODES CAMTSCHATICUS Acta Naturae, СПЕЦВЫПУСК, стр. 23 (год публикации - 2017)

14. Залевский А.О., Головин А.В. Многоступенчатое гибридное QM/MM моделирование ферментов: дело BuChE Acta Naturae, Acta Naturae, Спецвыпуск, 2, с. 79 (год публикации - 2016)

15. Мокрушина Ю.А., Степанова А.В., Головин А.В., Смирнов И.В., Габибов А.Г. Computer-based rational design of improved functionality for antibody catalysts toward organophosphorus compounds FEBS Journal, FEBS Journal 284, (2017), 314 (год публикации - 2017)
10.1111/febs.14174

Публикации