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 16-15-10073
НазваниеРазработка и использование нанокомпозитов для транспорта олигонуклеотидов в организме: применение для терапии экспериментальных патологических состояний
Руководитель Левина Ася Сауловна, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" , Новосибирская обл
Конкурс №13 - Конкурс 2016 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-109 - Клиническая лабораторная диагностика и нанотехнологии в медицине
Ключевые слова нанобиокомпозиты, антисмысловые олигонуклеотиды, токсичность, лабораторные животные ( крысы линии НИСАГ), гипертензия, блокирование экспрессии генов
Код ГРНТИ31.23.29, 34.15.00, 76.00.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Фундаментальной проблемой современной биологии и фундаментальной медицины, является поиск подходов к адресному воздействию на генетический материал in vivo. Магистральным направлением решения этой проблемы является использование олигонуклеотидов и их аналогов. Олигонуклеотиды и их производные, в отличие от используемых в медицине фармацевтических препаратов, за счет комплементарного распознавания молекулярных мишеней (НК-мишеней), действуют на генетическую первопричину заболевания. Это обеспечивает устранение побочных эффектов и пониженную токсичность. Также имеется возможность быстро перенацеливать олигонуклеотиды на любую НК-мишень, в то время как поиск новых низко-молекулярных фармацевтических препаратов может занимать годы. В настоящее время в мире вкладываются значительные средства и усилия в создание лекарств нового поколения. Десятки олигонуклеотидов и их аналогов находятся на разных стадиях клинических испытаний.
Одной из актуальных научных проблем медицины является необходимость исследования генетико-физиологических механизмов формирования индуцируемых стрессом гипертензивных состояний и поиск новых подходов к их профилактике и лечению.
Артериальная гипертензия является самым распространенным заболеванием сердечно-сосудистой системы. Порядка 40% людей имеют повышенное давление. Смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, вызванных гипертонической болезнью, выходит на первое место. У всех антигипертензивных препаратов имеется ряд побочных нежелательных эффектов, что иногда служит абсолютным препятствием к их назначению. В связи с этим поиск новых препаратов и новых подходов к лечению гипертонической болезни явдяется актуальной задачей.
Целью данного проекта является использование ген-направленных воздействий с применением антисмысловых олигонуклеотидов, модифицирующих функции систем регуляции артериального давления, для исследования основных патогенетических механизмов артериальной гипертонии и для поиска новых подходов к профилактике и коррекции стресс-индуцируемой артериальной гипертонии (крысы линии НИСАГ).
Методы получения и использования намеченных в данной работе антисмысловых олигонуклеотидов описаны в литературе.
Оригинальным является разработанный авторами проекта их способ доставки. Олигонуклеотиды (ODN) будут доставляться в клетки в составе уникальных не имеющих прямых российских и мировых аналогов TiO2•PL-ODN нанокомпозитов, состоящих из наночастиц диоксида титана (TiO2) и полилизин-содержащих олигонуклеотидов (PL-ODN).
К настоящему времени установлено, что предлагаемые TiO2•PL-ODN нанокомпозиты проникают в эукариотические клетки без использования трансфекционныхагентов и физических методов воздействия. Важно отметить, что в составе нанокомпозитов олигонуклеотиды защищены от действия внутриклеточных нуклеаз, поэтому обладают пролонгированным действием.
Оригинальным также является использование крыс линии НИСАГ, у которых артериальная гипертония является результатом выраженной наследственной предрасположенности к развитию гипертензивных реакций в условиях эмоционального стресса. Эта линия крыс была создана специально как модель стресс-чувствительной артериальной гипертонии, в связи с чем она дает уникальную возможность приблизиться к раскрытию генетико-физиологических механизмов, лежащих в основе формирования стресс-зависимых гипертензивных состояний. К настоящему времени установлен ряд генетических мишеней, которые могут быть использованы для ген-направленной терапии гипертонической болезни с использованием антисмысловых олигонуклеотидов.
Кроме природных олигонуклеотидов в проекте предполагется использование их тиофосфатных производных, более стабильных в клеточных условиях (ODN-S). Для осуществления ген-направленных воздействий с помощью ODN-S в проекте будет разработан cпособ получения соответствующих нанокомпозитов TiO2•PL-ODN-S. Таким образом, оба типа олигонуклеотидов будут транспортироваться в клетки в составе нанокомпозитов TiO2•PL-ODN и TiO2•PL-ODN-S без использования трансфекционныхагентов и физических методов воздействия. Установлено, что доставленные в составе TiO2•PL-ODN нанокомпозитов в клетки олигонуклеотиды эффективно взаимодействуют с внутриклеточными РНК.
В проекте запланировано проведение следующих работ.
Будут получены антисмысловые олигонуклеотиды (ODN) для ингибирования экспрессии генов белков, ответственных за проявление гипертензии: ангиотензиновых рецепторов АТ1, альфа-2В-адренорецепторов, ангиотензин превращающего фермента, ангиотензиногена, альфа-1-адренорецепторов и альфа-1А-адренорецепторов. Будут получены соответствущие нанокомпозиты TiO2•PL-ODN. Будет разработан метод синтеза нанокомпозитов TiO2•PL-ODN-S, несущих тиофосфатные производные олигонуклеотидов (ODN-S). Будут отработаны методы введения полученных препаратов в организм лабораторных животных. Исследования будут проведены на крысах линии НИСАГ. Будет исследована блокада экспрессии перечисленных выше генов с помощью предложенных нанокомпозитов на модели лабораторных животных. В результате исследования будут получены данные об онтогенетической динамике включения ренин-ангиотензиновой системы в патогенез стресс-зависимой артериальной гипертонии у крыс НИСАГ. Будут также получены сведения о соотношении почечных и нервных (мозговых) ангиотензин-регулируемых звеньев патогенеза артериальной гипертонии. Будет исследована динамика изменений сердечно-сосудистой системы в процессе развития гипертонии под влиянием введения антисенс-олигонуклеотидов и их нанокомпозитов. Результаты, полученные при выполнении данного проекта, позволят приблизиться к пониманию механизмов стресс-зависимой гипертонии
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Левина А.С., Репкова М.Н., Шикина Н.В., Исмагилов З.Р., Яшник С.А., Семенов Д.В., Савиновская Ю.И., Мазуркова Н.А., Пышная И.А., Зарытова В.Ф.
Non-agglomerated silicon-organic nanoparticles and their nanocomplexes with oligonucleotides: synthesis and properties
Beilstein J. Nanotechnol., 9, 2516–2525 (год публикации - 2018)
10.3762/bjnano.9.234
2. Левина А.С., Репкова М.Н., Климов Л.О., Рязанова М.А., Маркель А.Л., Зарытова В.Ф. Антисмысловые олигонуклеотиды, связанные с кремний-органическими наночастицами, как инструмент длительной коррекции гипертензивных состояний Бюллетень экспериментальной биологии и медицины (год публикации - 2018)
3. Левина А.С., Зарытова В.Ф., Репкова М.Н., Климов Л.О., Серяпина А.А., Шикина Н.В., Шевелев О.В., Маркель А.Л. Brain as a potential target for antisense oligonucleotide treatment of hypertensive disease. Experimental study on the hypertensive ISIAH rat strain Journal Basic & Clinical Pharmacology & Toxicology, p. 6-7 (год публикации - 2018)
4.
Регина О.Е., Маркель А.Л.
Stress, genes, and hypertension. Contribution of the ISIAH rat strain study
Current Hypertension Reports, 20(8), 66 (год публикации - 2018)
10.1007/s11906-018-0870-2
5.
Климов Л., Рязанова М., Левина А., Маркель А.
Antisense containing nanocomposites in hypertension treatment in ISIAH rats
Journal of Hypertension, 36, A2140, e18 (год публикации - 2018)
10.1097/01.hjh.0000548057.04930.3f
6.
Рязанова М., Климов Л., Серяпина А., Зарытова В., Репкова М., Левина А., Маркель А.
Nanocomposite (Si-ODN-II), containing antisense oligonucleotides targeted to mRNA of the beta-1-adrenoreceptors for hypertension therapy in rats with stress-sensitive arterial hypertension (ISIAH rats)
Journal of Hypertension, 36, A15069, e81-e82 (год публикации - 2018)
10.1097/01.hjh.0000548322.10394.eb
7.
Левина А.С., Репкова М.Н., Исмагилов З.Р., Зарытова В.Ф.
Methods of the synthesis of silicon-containing nanoparticles intended for nucleic acid delivery
Eurasian Chemico-Technological Journal, 20(3), 197-194 (год публикации - 2018)
10.18321/ectj720
8. Бабенко В., Бабенко Р., Гамиелдиен Дж., Маркель А. FTO haplotyping underlines high obesity risk for European populations BMC Medical Genomics (год публикации - 2018)
9. Левина А.С., Маркель А.Л. На пути к генотерапии гипертонической болезни Биомолекула (год публикации - 2018)
10. Репкова М.Н., Левина А.С., Серяпина А.А., Шикина Н.В., Бессуднова Е.В., Зарытова В.Ф., Маркель А.Л. На пути к генотерапии гипертонической болезни: экспериметальное исследование на гипертензивных крысах линии НИСАГ (ISIAH) журнал Биохимия, т. 82, вып. 4 (год публикации - 2017)
11. Шикина Н.В., Бессуднова Е.В., Рябчикова Е.И., Левина А.С., Зарытова В.Ф., Исмагилов З.Р. Stabilization of TiO2 sols dispersity at physiological conditions and decrease their cytotoxic properties Journal of Nanoscience and Nanotechnology, V. 17, No.12, P. 9312–9321 (год публикации - 2017)
12.
Левина А.С., Репкова М.Н., Челобанов Б.П., Бессуднова Е.В., Мазуркова Н.А,. Стеценко Д.А., Зарытова В.Ф.
Impact of delivery method on antiviral activity of phosphodiester, phosphorothioate, and phosphoryl guanidine oligonucleotides in MDCK cells infected with H5N1 bird flu virus
Molecular Biology, Vol. 51, No. 4, pp. 633–638. (год публикации - 2017)
10.1134/S0026893317040136
13. Климов Л.О., Серяпина А.А., Зарытова В.Ф., Левина А.С., Маркель А.Л. Антисмысловые олигонуклеотиды для исследований механизмов гипертонической болезни и ее терапии Вавиловский журнал генетики и селекции (год публикации - 2018)
Публикации
1.
Левина А.С., Репкова М.Н., Шикина Н.В., Исмагилов З.Р., Яшник С.А., Семенов Д.В., Савиновская Ю.И., Мазуркова Н.А., Пышная И.А., Зарытова В.Ф.
Non-agglomerated silicon-organic nanoparticles and their nanocomplexes with oligonucleotides: synthesis and properties
Beilstein J. Nanotechnol., 9, 2516–2525 (год публикации - 2018)
10.3762/bjnano.9.234
2. Левина А.С., Репкова М.Н., Климов Л.О., Рязанова М.А., Маркель А.Л., Зарытова В.Ф. Антисмысловые олигонуклеотиды, связанные с кремний-органическими наночастицами, как инструмент длительной коррекции гипертензивных состояний Бюллетень экспериментальной биологии и медицины (год публикации - 2018)
3. Левина А.С., Зарытова В.Ф., Репкова М.Н., Климов Л.О., Серяпина А.А., Шикина Н.В., Шевелев О.В., Маркель А.Л. Brain as a potential target for antisense oligonucleotide treatment of hypertensive disease. Experimental study on the hypertensive ISIAH rat strain Journal Basic & Clinical Pharmacology & Toxicology, p. 6-7 (год публикации - 2018)
4.
Регина О.Е., Маркель А.Л.
Stress, genes, and hypertension. Contribution of the ISIAH rat strain study
Current Hypertension Reports, 20(8), 66 (год публикации - 2018)
10.1007/s11906-018-0870-2
5.
Климов Л., Рязанова М., Левина А., Маркель А.
Antisense containing nanocomposites in hypertension treatment in ISIAH rats
Journal of Hypertension, 36, A2140, e18 (год публикации - 2018)
10.1097/01.hjh.0000548057.04930.3f
6.
Рязанова М., Климов Л., Серяпина А., Зарытова В., Репкова М., Левина А., Маркель А.
Nanocomposite (Si-ODN-II), containing antisense oligonucleotides targeted to mRNA of the beta-1-adrenoreceptors for hypertension therapy in rats with stress-sensitive arterial hypertension (ISIAH rats)
Journal of Hypertension, 36, A15069, e81-e82 (год публикации - 2018)
10.1097/01.hjh.0000548322.10394.eb
7.
Левина А.С., Репкова М.Н., Исмагилов З.Р., Зарытова В.Ф.
Methods of the synthesis of silicon-containing nanoparticles intended for nucleic acid delivery
Eurasian Chemico-Technological Journal, 20(3), 197-194 (год публикации - 2018)
10.18321/ectj720
8. Бабенко В., Бабенко Р., Гамиелдиен Дж., Маркель А. FTO haplotyping underlines high obesity risk for European populations BMC Medical Genomics (год публикации - 2018)
9. Левина А.С., Маркель А.Л. На пути к генотерапии гипертонической болезни Биомолекула (год публикации - 2018)
10. Репкова М.Н., Левина А.С., Серяпина А.А., Шикина Н.В., Бессуднова Е.В., Зарытова В.Ф., Маркель А.Л. На пути к генотерапии гипертонической болезни: экспериметальное исследование на гипертензивных крысах линии НИСАГ (ISIAH) журнал Биохимия, т. 82, вып. 4 (год публикации - 2017)
11. Шикина Н.В., Бессуднова Е.В., Рябчикова Е.И., Левина А.С., Зарытова В.Ф., Исмагилов З.Р. Stabilization of TiO2 sols dispersity at physiological conditions and decrease their cytotoxic properties Journal of Nanoscience and Nanotechnology, V. 17, No.12, P. 9312–9321 (год публикации - 2017)
12.
Левина А.С., Репкова М.Н., Челобанов Б.П., Бессуднова Е.В., Мазуркова Н.А,. Стеценко Д.А., Зарытова В.Ф.
Impact of delivery method on antiviral activity of phosphodiester, phosphorothioate, and phosphoryl guanidine oligonucleotides in MDCK cells infected with H5N1 bird flu virus
Molecular Biology, Vol. 51, No. 4, pp. 633–638. (год публикации - 2017)
10.1134/S0026893317040136
13. Климов Л.О., Серяпина А.А., Зарытова В.Ф., Левина А.С., Маркель А.Л. Антисмысловые олигонуклеотиды для исследований механизмов гипертонической болезни и ее терапии Вавиловский журнал генетики и селекции (год публикации - 2018)
Публикации
1.
Левина А.С., Репкова М.Н., Шикина Н.В., Исмагилов З.Р., Яшник С.А., Семенов Д.В., Савиновская Ю.И., Мазуркова Н.А., Пышная И.А., Зарытова В.Ф.
Non-agglomerated silicon-organic nanoparticles and their nanocomplexes with oligonucleotides: synthesis and properties
Beilstein J. Nanotechnol., 9, 2516–2525 (год публикации - 2018)
10.3762/bjnano.9.234
2. Левина А.С., Репкова М.Н., Климов Л.О., Рязанова М.А., Маркель А.Л., Зарытова В.Ф. Антисмысловые олигонуклеотиды, связанные с кремний-органическими наночастицами, как инструмент длительной коррекции гипертензивных состояний Бюллетень экспериментальной биологии и медицины (год публикации - 2018)
3. Левина А.С., Зарытова В.Ф., Репкова М.Н., Климов Л.О., Серяпина А.А., Шикина Н.В., Шевелев О.В., Маркель А.Л. Brain as a potential target for antisense oligonucleotide treatment of hypertensive disease. Experimental study on the hypertensive ISIAH rat strain Journal Basic & Clinical Pharmacology & Toxicology, p. 6-7 (год публикации - 2018)
4.
Регина О.Е., Маркель А.Л.
Stress, genes, and hypertension. Contribution of the ISIAH rat strain study
Current Hypertension Reports, 20(8), 66 (год публикации - 2018)
10.1007/s11906-018-0870-2
5.
Климов Л., Рязанова М., Левина А., Маркель А.
Antisense containing nanocomposites in hypertension treatment in ISIAH rats
Journal of Hypertension, 36, A2140, e18 (год публикации - 2018)
10.1097/01.hjh.0000548057.04930.3f
6.
Рязанова М., Климов Л., Серяпина А., Зарытова В., Репкова М., Левина А., Маркель А.
Nanocomposite (Si-ODN-II), containing antisense oligonucleotides targeted to mRNA of the beta-1-adrenoreceptors for hypertension therapy in rats with stress-sensitive arterial hypertension (ISIAH rats)
Journal of Hypertension, 36, A15069, e81-e82 (год публикации - 2018)
10.1097/01.hjh.0000548322.10394.eb
7.
Левина А.С., Репкова М.Н., Исмагилов З.Р., Зарытова В.Ф.
Methods of the synthesis of silicon-containing nanoparticles intended for nucleic acid delivery
Eurasian Chemico-Technological Journal, 20(3), 197-194 (год публикации - 2018)
10.18321/ectj720
8. Бабенко В., Бабенко Р., Гамиелдиен Дж., Маркель А. FTO haplotyping underlines high obesity risk for European populations BMC Medical Genomics (год публикации - 2018)
9. Левина А.С., Маркель А.Л. На пути к генотерапии гипертонической болезни Биомолекула (год публикации - 2018)
10. Репкова М.Н., Левина А.С., Серяпина А.А., Шикина Н.В., Бессуднова Е.В., Зарытова В.Ф., Маркель А.Л. На пути к генотерапии гипертонической болезни: экспериметальное исследование на гипертензивных крысах линии НИСАГ (ISIAH) журнал Биохимия, т. 82, вып. 4 (год публикации - 2017)
11. Шикина Н.В., Бессуднова Е.В., Рябчикова Е.И., Левина А.С., Зарытова В.Ф., Исмагилов З.Р. Stabilization of TiO2 sols dispersity at physiological conditions and decrease their cytotoxic properties Journal of Nanoscience and Nanotechnology, V. 17, No.12, P. 9312–9321 (год публикации - 2017)
12.
Левина А.С., Репкова М.Н., Челобанов Б.П., Бессуднова Е.В., Мазуркова Н.А,. Стеценко Д.А., Зарытова В.Ф.
Impact of delivery method on antiviral activity of phosphodiester, phosphorothioate, and phosphoryl guanidine oligonucleotides in MDCK cells infected with H5N1 bird flu virus
Molecular Biology, Vol. 51, No. 4, pp. 633–638. (год публикации - 2017)
10.1134/S0026893317040136
13. Климов Л.О., Серяпина А.А., Зарытова В.Ф., Левина А.С., Маркель А.Л. Антисмысловые олигонуклеотиды для исследований механизмов гипертонической болезни и ее терапии Вавиловский журнал генетики и селекции (год публикации - 2018)