Динамическое исследование активации тромбоцитов и лейкоцитов человека с целью выявления клеточных механизмов патогенеза микрососудистых осложнений сахарного диабета и создания новых неинвазивных методов их терапии

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 18-15-00049

НазваниеДинамическое исследование активации тромбоцитов и лейкоцитов человека с целью выявления клеточных механизмов патогенеза микрососудистых осложнений сахарного диабета и создания новых неинвазивных методов их терапии

Руководитель Москаленский Александр Ефимович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" , Новосибирская обл

Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-213 - Болезни периферических сосудов

Ключевые слова сахарный диабет, тромбоциты, лейкоциты, активация, оксид азота, микроваскулярные осложнения диабета

Код ГРНТИ76.03.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
За последние десятилетия количество лиц, страдающих сахарным диабетом, многократно увеличилась и продолжает расти во всем мире. Сахарный диабет продолжает занимать лидирующие позиции среди причин слепоты и сердечно-сосудистых катастроф. В основе осложнений сахарного диабета, таких как диабетическая ретинопатия, нефропатия, синдром диабетической стопы и другие, лежит поражение мелких и крупных сосудов (микро- и макроангиопатии). Процесс формирования диабетической микроангиопатии на молекулярном и клеточном уровне активно изучается в последние несколько десятилетий, при этом основная роль традиционно отводится дисфункции клеток эндотелия, изменению процессов клеточной адгезии, оксидативному (окислительному) стрессу. Однако, несмотря на длительную историю изучения, в настоящее время далеко не все механизмы развития ангиопатии понятны и рассмотрены в качестве мишени для терапии. Сравнительно хорошо изучены нарушения в работе эндотелиальных клеток, которые приводят к уменьшению продукции оксида азота. Однако гиперреактивность тромбоцитов и повышенная адгезия лейкоцитов к стенкам сосудов у больных сахарным диабетом остаются лишь частично объяснёнными, вероятно, в связи с отсутствием достаточно точных методов характеризации функционального состояния клеток. Между тем, эти механизмы, очевидно, вносят существенный вклад в развитие осложнений. Проект направлен на выяснение механизмов поражения микрососудистого русла при сахарном диабете. В частности, с помощью исследования ряда свойств клеток крови будет объяснена гиперреактивность тромбоцитов и лейкоцитов. В литературе имеются предварительные данные о нарушении динамики цитоскелета в результате влияния гипергликемии, что может являться причиной дисфункции клеток крови. Для подтверждения (или опровержения) данной гипотезы требуются новые подходы для экспериментального и теоретического исследования активации на малых временных масштабах. Для этого будут разработаны новые методы исследования клеток: методики их фотоактивации с помощью молекул-посредников и регистрации клеточного ответа с помощью оптических технологий высокого разрешения. Такие методики необходимы для точного пространственно-временного контроля активации, что, в свою очередь, нужно для детальной характеризации функционального состояния клеток. С использованием разработанных методов будут исследованы клетки крови здоровых доноров и лиц с диагностированным сахарным диабетом. Высокая точность методов позволит выявить нарушения, вызванные заболеванием, и разработать подходы к более эффективной антитромбоцитарной терапии. Будет проведена оценка возможности терапии микроваскулярных осложнений с использованием разработанных подходов для фотодинамической генерации биологически активных соединений. В частности, важнейшей задачей является создание локальной физиологической концентрации оксида азота в сосудистом русле, так как при сахарном диабете понижается его производство и ускоряется деградация. Для решения данной задачи будет создан новый класс соединений-доноров NO, активируемых излучением в видимом или инфракрасном диапазоне, способном проникать глубоко в ткани организма. Такие соединения позволят управлять локальной концентрацией NO in vivo. Применимость данной технологии будет продемонстрирована на лабораторных животных с использованием неинвазивных методов оценки кровотока и интенсивности обменных процессов на основе лазерной допплеровской флоуметрии и измерения флуоресценции. В случае невозможности использования подобных доноров NO будет предпринята попытка создания соединений, действующих непосредственно на эндотелиальные клетки или другие участки биохимической цепи деградации оксида азота.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Москаленский А.Е., Литвиненко А.Л. The platelet shape change: biophysical basis and physiological consequences Platelets (год публикации - 2018)
10.1080/09537104.2018.1514109

2. Воробьев А.Ю., Дранова Т.Ю., Москаленский А.Е. Visible light-triggered nitric oxide donors for applications in biology and medicine 2018 11th International Multiconference Bioinformatics of Genome Regulation and Structure/Systems Biology (BGRSSB) (год публикации - 2018)
10.1109/CSGB.2018.8544806

3. А.Ю. Воробьев, Д.В. Спирёва, О.Ю. Кармацких, А.Е.Москаленский Synthesis of caged NO and epinephrine compounds for optically controlled platelets activation SYSTEMS BIOLOGY AND BIOMEDICINE (SBioMed-2018) Symposium Abstracts 21–22 August, 2018 Novosibirsk, Russia, Novosibirsk: ICG SB RAS, 2018. - стр. 161 (год публикации - 2018)

4. А.Е. Москаленский, Д.В. Спирёва, О.Ю. Кармацких, А.Ю. Воробьев Studying calcium signaling in individual suspended platelets SYSTEMS BIOLOGY AND BIOMEDICINE (SBioMed-2018) Symposium Abstracts 21–22 August, 2018 Novosibirsk, Russia, Novosibirsk: ICG SB RAS, 2018. - стр. 95 (год публикации - 2018)

5. Воробьев А.Ю., Москаленский А.Е. Long-wavelength photoremovable protecting groups: On the way to in vivo application Computational and Structural Biotechnology Journal (год публикации - 2019)
10.1016/j.csbj.2019.11.007

6. Воробьев А.Ю., Дранова Т.Ю., Москаленский А.Е. Photolysis of dimethoxynitrobenzyl-"caged" acids yields fluorescent products. Scientific Reports, Sci Rep. 17;9(1):13421. (год публикации - 2019)
10.1038/s41598-019-49845-z

7. Спирёва Д.В., Воробьев А.Ю.,Климонтов В.В., Королева Е.А., Москаленский А.Е. Optical uncaging of ADP reveals the early calcium dynamics in single, freely moving platelets Biomedical Optics Express, 11(6), 3319-3330 (год публикации - 2020)
10.1364/BOE.392745

8. Дранова Т.Ю., Воробьев А.Ю., Писарев Э.В., Москаленский А.Е. Diaminorhodamine and Light-Activatable NO Donors: Photorelease Quantification and Potential Pitfalls Journal of Fluorescence (год публикации - 2020)
10.1007/s10895-020-02643-7

9. Спирёва Д.В., Воробьев А.Ю., Москаленский А.Е. Study of calcium signaling dynamics in single platelets using optical activation methods Proceedings of SPIE, J. Popp, & C. Gergely (Ред.), Biomedical Spectroscopy, Microscopy, and Imaging [113590U] (Proceedings of SPIE; Том 11359) (год публикации - 2020)
10.1109/CSGB51356.2020.9214621

10. Спирёва Д.В., Воробьев А.Ю., Москаленский А.Е. Dual-agonist Optical Stimulation of Platelets Results in Increased and Reliable Activation Proceedings - 2020 Cognitive Sciences, Genomics and Bioinformatics, CSGB 2020, Proceedings - 2020 Cognitive Sciences, Genomics and Bioinformatics, CSGB 2020 (стр. 106-109). [9214621] (год публикации - 2020)
10.1109/CSGB51356.2020.9214621

11. Спирёва Д.В., Воробьев А.Ю.,Климонтов В.В., Королева Е.А., Москаленский А.Е. Activating Blood Platelets with an Optical Pulse Optics and Photonics News, Optics and Photonics News 31:December 2020, p. 56 (год публикации - 2020)

Публикации