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 14-50-00060
НазваниеМолекулярная биология для медицины будущего
РуководительМакаров Александр Александрович, Доктор биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук, г Москва
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2014 г. - 2018 г. |
Конкурс№5 - Конкурс 2014 г. на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Реализация комплексных научных программ организаций».
СтатусУспешно завершен
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
«Мишени для биотерапии рака»
Проблема эффективной терапии злокачественных заболеваний, особенно отягощенных метастазами, остается нерешенной. Для лечения метастатического рака по-прежнему используются в основном цитостатические препараты с малой специфичностью и выраженным токсическим действием. Актуальной задачей биомедицины является выявление специфических мишеней, точек уязвимости раковых клеток и разработка подходов для их использования в терапии. Ключевым становится выявление как наиболее общих особенностей раковых клеток (утрата ими активности р53, противовирусной защиты, нарушения митохондриального дыхания), так и тканеспецифических мишеней, позволяющих избирательно воздействовать на злокачественные клетки – производные определенных тканей.
Утрата способности к р53-зависимой выбраковке патологических клеток отмечена практически при всех разновидностях рака. Однако недавно коллективом Института, а затем и другими исследователями, были обнаружены гомеостатические функции р53, способствующие лучшей адаптации клеток к стрессам. Важно выяснить, насколько эти функции могут препятствовать противоопухолевой терапии, что важно для выбора эффективного курса лечения. Одним из подходов к решению этой проблемы в запланированных исследованиях является использование в качестве средств биотерапии онколитических вирусов. Они способны избирательно убивать раковые клетки, не влияя на нормальные. Основная задача состоит в том, чтобы обеспечить безопасность использования этих вирусов и предсказуемость их терапевтического действия. Будут изучены механизмы, в результате активации которых злокачественные клетки приобретают чувствительность к онколитическим вирусам. Будет также изучаться возможность преодоления развития резистентности опухолевых клеток к противоопухолевой терапии. Представляется, что наиболее перспективный путь решения этой проблемы – использование пластичности генома, благодаря которой в ходе генетической конкуренции вирус будет адаптироваться к меняющимся клеткам быстрее, чем опухолевая клетка будет приобретать устойчивость к вирусу.
Исследование новых специфических мишеней для терапии опухолей, происходящих из клеток определённой ткани, важны для разработки новых средств борьбы со злокачественными заболеваниями. Одним из кандидатов на роль такой мишени является онкобелок MCTS1, участвующий в регуляции трансляции. Недавно нами была установлена роль нарушения экспрессии гена MCTS1 при возникновении лимфом у человека. В ходе реализации работ по проекту будет изучен терапевтический потенциал ингибиторов MCTS1 при лечении лимфом.
Ещё одной задачей современной биомедицины является изучение некодирующих РНК (нкРНК) и их роли в регуляции работы генов. Изменение репертуара длинных нкРНК при раке позволяет проводить экспресс-диагностику рака путем анализа сывороточной РНК, поступающей из клеток опухоли в составе секретированных экзосом. В то же время репертуар нкРНК позволит определить особенности опухоли конкретного пациента для назначения оптимального курса терапии. Будет изучен репертуар длинных нкРНК при раке толстого кишечника и разработан тест для серодиагностики на основе анализа длинных нкРНК.
Каждый из предлагаемых разделов направления характеризуется концептуальной новизной и базируется на оригинальных разработках и подходах, предложенных членами научного коллектива Института. Гомеостатические функции р53 были впервые открыты в ИМБ РАН. Связь утраты противовирусных механизмов с утратой функций опухолевого супрессора р53 ранее никем не изучалась. Идея использования принципа генетической конкуренции для преодоления индуцируемой устойчивости опухолевых клеток к терапии полностью оригинальна и никем ранее не выдвигалась. Изучение возможности использования онкобелка MCTS1 в качестве терапевтической мишени также предложена впервые коллективом заявителей. Наконец, использование анализа репертуара длинных нкРНК для персонифицированной диагностики базируется на оригинальных разработках коллектива и обладает новизной. Научные результаты, которые будут получены в ходе выполнения исследований, будут соответствовать самым высоким стандартам и отвечать насущным запросам медицины.
«Цитокины - ключ к пониманию механизмов и терапии заболеваний»
Актуальность исследования цитокинов объясняется тем, что они являются не только важными регуляторами иммунитета, но и внеклеточным компонентом хронических воспалительных реакций, приводящих к разнообразным заболеваниям человека. Появившиеся в последние годы новые лекарственные препараты, направленные на блокировку тех или иных цитокинов при различных патологических процессах, связанных с воспалением, открыли новые горизонты в иммунологии, онкологии и других областях медицины и произвели революцию, как в клинической медицине, так и в мировой фарминдустрии. Однако, несмотря на эти успехи, понимание молекулярных и клеточных механизмов действия цитокинов при заболеваниях остается весьма неполным, что приводит к нежелательным побочным эффектам. Предлагаемая программа создания экспериментальных моделей различных заболеваний, в том числе воспалительных, аутоиммунных и онкологических, ориентированных на изучение функций цитокинов, основана на многолетнем опыте исследований, проводимых в сотрудничестве с ведущими мировыми специалистами по биологии цитокинов. В работе будут использованы как недавно созданные уникальные линии генно-модифицированных мышей, так и новые мышиные модели, которые будут получены в ходе выполнения проекта. В частности, будет создана новая панель мышей с «гуманизированной» системой провоспалительных цитокинов, при которой гены как самих цитокинов, так и их рецепторов будут заменены в геноме мыши на соответствующие гены человека. На таких мышах можно изучать эффекты лекарств, разрабатываемых для клиники, которые неактивны в обычных мышах. Будут отработаны экспериментальные модели заболеваний, патогенез которых связывают с провоспалительными цитокинами. Кроме того, будут созданы панели мышей с отключением генов индивидуальных цитокинов в отдельных типах клеток. В совокупности, эти экспериментальные модели помогут установить молекулярные механизмы развития заболеваний под действием цитокинов и найти новые подходы к их терапевтической блокировке.
«Создание прототипов препаратов, направленных на компоненты клетки-хозяина, для лечения социально значимых инфекционных заболеваний»
Социально значимые инфекции, в том числе вызываемые вирусами иммунодефицита человека (ВИЧ) и гепатита С (ВГС), охватывают существенный процент населения и оказывают значительное воздействие на различные аспекты жизни общества. В настоящее время разработан ряд лекарств, достаточно эффективно блокирующих жизненные циклы возбудителей упомянутых заболеваний. Действие этих препаратов направлено, как правило, на компоненты вируса, что, в силу высокой генетической изменчивости последнего, неизбежно вызывает быстрое образование резистентных штаммов. Это в свою очередь требует частой смены препаратов и зачастую повышает стоимость лечения. Указанная проблема по-прежнему весьма актуальна и является центральной в практической инфекционной терапии.
Научная новизна и актуальность поставленной задачи заключается в создании нового подхода к разработке лекарственных препаратов, воздействующих на мишени, включающие компоненты клеток инфицированного организма (клетки-хозяина), принимающие прямое или опосредованное участие в патогенезе. Основным преимуществом этого подхода является то обстоятельство, что на лекарственные препараты такого типа не должно вырабатываться резистентности. Участие белков клетки-хозяина в жизненных циклах ВИЧ и ВГС изучено недостаточно, и препаратов, действие которых направлено на подавление их функций, пока не создано. Для реализации такого подхода необходимо глубокое изучение фундаментальных аспектов взаимодействия патоген-клетка. В настоящее время нами синтезирован ряд оригинальных соединений, блокирующих жизненные циклы ВИЧ и ВГС в клеточных системах и воздействующих на пока еще не выявленные мишени клетки-хозяина. Определение таких мишеней и дальнейшая оптимизация структуры и повышение эффективности полученных соединений позволит создать прототипы антивирусных препаратов нового типа.
Создание нового поколения безопасных и эффективных вакцин является актуальной проблемой здравоохранения и ветеринарии. В настоящее время активно разрабатываются препараты, основанные на ДНК-вакцинной технологии. Так, на мировом рынке уже представлено четыре ДНК-вакцинных препарата для применения в ветеринарии и один – для людей, а на стадии клинических испытаний находятся еще несколько десятков препаратов. Потенциал вакцин данного типа может быть значительно повышен за счет генно-инженерных модификаций ДНК-вакцинных антигенов. Новизна разрабатываемого нами подхода в конструировании ДНК-вакцин заключается в модификации антигенов сигнальными последовательностями, что позволяет сформировать у организма эффективный иммунитет.
Ситуация, сложившаяся в настоящее время в терапии туберкулеза, требует радикальной смены применяющихся лекарственных препаратов, поскольку большая часть из них не действует на повсеместно распространившиеся штаммы с множественной и широкой лекарственной устойчивостью. Ресурс т.н. препаратов «большой четверки» - изониазида, рифампицина, пиразинамида и этамбутола, введенных в практику более 40 лет назад, в значительной степени исчерпан. Эта ситуация требует поиска новых мишеней среди белков M. tuberculosis и создания соединений, специфически на них воздействующих. Научная новизна и актуальность поставленной задачи заключается в разработке прототипов новых противотуберкулезных препаратов на основе модифицированных нуклеозидов. До сих пор соединения этого класса в качестве противотуберкулезных средств не применялись. В наших предварительных экспериментах ряд таких соединений продемонстрировал значительную антимикобактериальную активность, в том числе против MDR-штаммов. Уникальность подхода заключается в наличии набора синтезированных в ИМБ РАН соединений, часть из которых запатентована в РФ.
Созданная в рамках направления наукоемкая продукция будет иметь высокий потенциал коммерческого использования в России и за рубежом.
«Молекулярные методы многопараметрического анализа белковых и ДНК-маркеров социально значимых заболеваний»
(i) Создание метода мультиплексного определения профилей иммуноглобулинов различных классов для молекулярной диагностики аллергических заболеваний.
Аллергические заболевания сопровождаются изменением относительного содержания иммуноглобулинов различных классов (IgE, IgG, IgM и др.), определяющих возникновение аллергических патологий и их симптоматику. Для понимания патогенеза аллергии необходимо с достаточной точностью определять концентрации аллерген-специфических иммуноглобулинов, причем делать это в условиях действия на организм десятков, а иногда сотен аллергенов. В дальнейшем, при проведении иммунотерапии необходимо осуществлять мониторинг содержания различных классов иммуноглобулинов, изменение уровня которых свидетельствует об адекватности проводимой терапии. До сих пор во всем мире выявление аллергена, спровоцировавшего заболевание, проводят путем внутрикожного введения набора индивидуальных аллергенов с последующим визуальным контролем размера воспаления. Это ‒ инвазивный, трудоемкий, недостаточно точный и не всегда безопасный для пациента метод. Существующие альтернативные методы in vitro не позволяют проводить одновременное определение общего IgE, индивидуальных sIgE и sIgG4 к набору природных аллергенов различных групп в одном образце сыворотки крови небольшого объема.
Научная новизна и актуальность поставленной задачи заключается в создании нового подхода к диагностике и контролю лечения аллергических заболеваний, основанного на проведении мультиплексного анализа чувствительности пациента к широкому спектру аллергенов и определении содержания более сотни иммуноглобулинов различных классов. Полученная информация о соотношении иммуноглобулинов различных классов позволит установить индивидуальный механизм развития аллергического заболевания для каждого конкретного пациента.
Уникальность подхода определяется использованием в качестве аналитического инструмента гидрогелевых белковых биочипов, изготавливаемых по технологии, разработанной и запатентованной в ИМБ РАН. Технология гидрогелевых биочипов обеспечивает гидрофильное окружение белков, иммобилизованных в ячейках биочипа, и сохранение белками исходной активности, что приводит к высокой чувствительности, воспроизводимости анализа и стабильности тест-систем на основе биочипов при хранении.
(ii) Персонализированная микросистема для анализа патогенеза возбудителя туберкулеза.
Последние исследования в области геномики и эпидемиологии возбудителя туберкулеза показали, что стремительное нарастание числа штаммов с различными профилями устойчивости (полирезистентные, мультирезистентные, суперустойчивые формы) вызвано неконтролируемым единовременным применением спектра противотуберкулезных препаратов первого и второго ряда, что привело к выработке микобактериями эффективных защитных механизмов. Препараты нового поколения с доказанным антибактериальным действием (перхлозон, бедаквилин, линеазолид, нитроимидазолы), уже поступившие в практику или находящиеся на последних этапах клинических испытаний, призваны преодолеть существующие проблемы лечения пациентов с лекарственно-устойчивыми формами. Однако их эффективность будет напрямую зависеть от применения молекулярно-диагностических инструментов, основанных на выявлении специфических генетических детерминантах устойчивости и других маркеров, имеющих прогностическое значение для течения болезни и персонифицированного излечения. Если для препаратов первой и второй линии терапии туберкулеза механизмы формирования устойчивости достаточно хорошо изучены, то для нового поколения лекарств т.н. «третьей линии», подобных данных в настоящее время нет.
Исследования в данном направлении, направленные на установление детерминант устойчивости к новым эффективным противотуберкулезным препаратам, а также на анализ клинической значимости генетических факторов патогенеза различных семейств возбудителя туберкулеза, будут выполнены на основе полногеномного секвенирования коллекций клинических изолятов M.tuberculosis. Используя полученные данные, будет разработан новый диагностический инструмент ‒ тест-система на основе гидрогелевого биочипа для комплексного анализа генома возбудителя туберкулеза. Эта тест-система позволит проводить эффективную персонализированную терапию и предотвратить возникновение и распространение новых высоковирулентных лекарственно-устойчивых форм туберкулеза.
Созданная наукоемкая продукция будет иметь высокий потенциал коммерческого использования в стране и за рубежом.
«Фундаментальные механизмы поддержания здоровья и долголетия»
Многие виды живых существ (губки, гребневики, плоские черви, гидры) не проявляют признаков старения. Старение не обнаруживается у некоторых видов млекопитающих – голого землекопа ( Heterocephalus glaber), летучей мыши ночницы Брандта (Myotis brandtii). Существуют виды млекопитающих, максимальная продолжительность жизни которых в два раза превышает таковую у человека. Известны примеры экспериментального продления жизни модельным животным с помощью генетических модификаций и с помощью других интервенций, таких как низкокалорийная диета; в частности, нормальную продолжительность жизни круглого червя C. elegans удавалось продлить до 10 раз. Эти результаты показывают, что процессом старения возможно управлять с помощью генетических манипуляций и изменений условий содержания.
(i) Для изучения механизмов старения и факторов, ограничивающих продолжительность жизни, весьма перспективны планируемые нами исследования структуры и функционирования генома имеющихся в нашем распоряжении линий дрозофилы, резко различающихся по продолжительности жизни. Другим модельным объектом для этого направления будет серый кит (Eschrichtius robustus), отличающийся своим долголетием среди группы родственных видов китов. Сопоставление транскриптомов таких отдаленных организмов впервые позволит описать консервативные гены-кандидаты, участвующие в регуляции долгожительства, и создать трансгенные линии мух, содержащие эти гены.
(ii) Актуальность исследования молекулярного механизма репарации ДНК определяется важной ролью этого процесса в старении организмов. Показано, что проявление синдрома преждевременного старения обусловлено генетическими повреждениями различных систем репарации, среди которых главенствующую роль играет сопряженный с транскрипцией путь эксцизионной репарации ДНК (TCR). Новизна планируемых исследований состоит в детальном изучении выявленного нами недавно нового молекулярного механизма TCR, обеспечивающего координацию транскрипции и репарации ДНК, которое будет проводиться на модели бактерий, а также клонирование и характеристика ряда генов дрозофил, контролирующих аналогичные процессы репарации. Таким образом, можно будет выявить новые пути стимуляции механизмов репарации и тем самым препятствовать старению организмов.
(iii) Возможности нормальной человеческой деятельности чрезвычайно ограничены в условиях экологического загрязнения, а также постоянного психологического стресса. Поэтому поиск нетоксичных агентов, способных модулировать стрессовые состояния человека, снижать уровень окислительного стресса и в результате увеличивать продолжительность и качество жизни становится все более актуальной задачей. Известно, что при различных формах стресса происходит индукция ряда стресс-белков, главным из которых является т. н. БТШ70. Этот белок является универсальным адаптогеном, снижающим вредные последствия старения и различных протеинопатий, в частности, возникающих в результате окислительных процессов. В работе ставится задача создания нового антистрессового препарата на основе рекомбинантного человеческого БТШ70. Использование этого препарата позволит повысить работоспособность и увеличить продолжительность активного творческого периода жизни человека.
Ожидаемые результаты
«Мишени для биотерапии рака»
Будут получены приоритетные результаты по разработке новых методов биотерапии рака для персонифицирования существующих методов лечения. Изучение гомеостатических функций опухолевого супрессора р53, которые часто сохраняются в опухолях после использования химиотерапевтических препаратов, позволит разрабатывать индивидуальные терапевтические схемы для случаев, когда в опухоли экспрессируется р53 дикого типа. Гомеостатические функции р53 определяются рядом р53-регулируемых генов, которые могут стать новыми мишенями для терапии рака. Установление механизмов повреждений систем противовирусной защиты клеток в опухолях и их вариаций, идентификация возникающих нарушений в сигнальных путях, их связь с функцией опухолевого супрессора р53 даст мощный импульс для персонифицированного использования онколитических вирусов, позволит подбирать оптимальные для данного пациента терапевтические штаммы. Развитие и экспериментальное тестирование гипотезы о возможности внутриопухолевой адаптации онколитического вируса к размножению на ранее нечувствительных компонентах опухоли откроет широкие возможности для разработки новых онколитических вирусов широкого спектра действия, позволяющих преодолевать проблему приобретенной устойчивости к терапии. В ходе выполнения проекта будет проведён скрининг ингибиторов онкобелка MCTS1, тесно связанного с регуляторными функциями р53 в системах in vitro и in vivo, с использованием библиотеки низкомолекулярных соединений, потенциально блокирующих взаимодействие MCTS1 с белком-регулятором трансляции DENR, рибосомой или тРНК. Будут найдены специфические мРНК-мишени MCTS1 в клетке, которые позволят разработать более адекватную терапию лимфом, спровоцированных амплификацией этого гена, на основе уже имеющихся лекарственных препаратов. Эти исследования также позволят выявить фундаментальные механизмы функционирования этого онкобелка и его детальную роль в регуляции трансляции.
Установление конкретных репертуаров длинных нкРНК, секретируемых в составе экзосом из клеток рака толстого кишечника, позволит не только разработать быстрый диагностический ПЦР тест на образце крови, но и поможет выявлять индивидуальные особенности опухоли пациента, определяя специфические мишени для персонифицированной терапии.
«Цитокины - ключ к пониманию механизмов и терапии заболеваний»
Будет завершен цикл исследований, устанавливающий вклад TNF из различных типов клеток в развитие экспериментального артрита, а также при туберкулезной инфекции. Будет определен профиль экспрессии цитокинов в моделях острого и хронического воспаления кожи, установлен вклад этих цитокинов в канцерогенез. Будет определена «сигнальная ось», включающая мембранный лимфотоксин и его рецептор при химически-индуцированном колите и экспериментальной ишемии кишечника. На основании «гуманизированных» мышей будет разработана экспериментальная платформа для изучения последствий анти-цитокиновой терапии, в том числе для оценки эффектов терапии на микробиоту. Будут созданы новые мышиные модели со специфической инактивацией IL-1a, IL-1b и RelB компонента транскрипционного фактора NFkB в отдельных типах клеток и установлена их роль в онкогенном воспалении кишечника. Совместно с фармацевтическими компаниями новые мышиные модели заболеваний человека, созданные в ходе выполнения проекта, найдут применение при разработке инновационных анти-цитокиновых препаратов и для кардинального улучшения прогнозирования результатов анти-цитокиновой терапии.
«Создание прототипов препаратов, направленных на компоненты клетки-хозяина, для
лечения социально значимых инфекционных заболеваний»
Будет установлена функциональная роль ряда белков клетки-хозяина в жизненных циклах ВИЧ и ВГС. Будут синтезированы соединения – прототипы антивирусных препаратов, специфически связывающиеся с данными белками и блокирующие репродукцию вирусов. Применение таких препаратов не будет приводить к возникновению резистентности, что позволит в значительной степени упростить и удешевить применяемые методы терапии. Будут созданы прототипные ДНК-вакцинные препараты против вирусных заболеваний человека и животных (клещевой энцефалит, парагрипп и вирусная диарея). Разработка таких препаратов особо востребована в здравоохранении и ветеринарии.
Будут созданы новые соединения на основе модифицированных нуклеотидов и установлены мишени их действия у M. tuberculosis. Эти соединения будут представлять собой прототипы антитуберкулезных препаратов, одинаково эффективно действующие как на штаммы M. tuberculosis дикого типа, так и на штаммы с множественной лекарственной устойчивостью.
На последнем этапе работы все полученные в рамках направления соединения будут переданы с целью проведения предклинических и клинических испытаний в соответствующие профильные учреждения, включая ЦНИИ туберкулеза РАМН, ФГБУ «ИПВЭ им.М.П.Чумакова» РАМН, ФГБУ «НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского» Минздрава России, ФКП "Курская биофабрика - фирма "БИОК", а также в коммерческие фармкомпании.
По своим фармакодинамическим и фармакокинетическим характеристикам созданные соединения будут соответствовать мировому уровню и тенденциям развития исследований в данной области. Препараты будут защищены авторским правом и, являясь полностью отечественной продукцией, будут содействовать практике импортозамещения лекарственных средств и выходу на международный рынок.
«Молекулярные методы многопараметрического анализа белковых и ДНК-маркеров социально значимых заболеваний»
Будет разработан метод мультиплексного иммунофлуоресцентного анализа профилей аллерген-специфических иммуноглобулинов классов sIgE, sIgG4 на гидрогелевых биочипах. На основе разработанного метода будет создана диагностическая тест-система, позволяющая проводить одновременное количественное определение не менее 60-ти sIgE и не менее 60-ти sIgG4 для аллергенов различных классов (пыльцевые, домашняя пыль, эпидермальные, пищевые, грибковые, яды насекомых), а также определение концентрации общего IgE в ходе одного анализа на гидрогелевом биочипе. В гидрогелевых ячейках биочипа будут иммобилизованы как рекомбинантные аллергены, так и белковые экстракты, выделенные из природных источников. Параллельный анализ иммунокомплексов между иммобилизованными аллергенами и антителами разных классов будет проводиться с использованием смеси антивидовых IgE- и IgG4-специфичных антител, конъюгированных с различными флуоресцентными красителями.
Будет разработана персонализированная тест-система на основе гидрогелевого биочипа, позволяющая идентифицировать ДНК возбудителя туберкулеза, определять его генотип и выявлять клинически значимые факторы патогенеза возбудителя, включая мутации, определяющие устойчивость к перхлозону, бедаквилину, линеазолиду, нитроимидазолам, а также мутации, повышающие бактериальный фитнесс и закрепляющие таким образом устойчивое состояние штамма. Биочип, являющийся ключевым детектирующим элементом микросистемы, будет содержать интегрированный персональный электронный идентификатор (ПЭИ), включающий данные о пациенте и результаты анализа клинического образца. Будет разработан аппаратный комплекс, обеспечивающий автоматизированную обработку результатов анализа, запись информации в ПЭИ и обмен данными с базой данных, установленной в локальной сети медицинского учреждения.
На последнем этапе работы обе системы будут регистрироваться как медицинские изделия для диагностики in vitro в Федеральной службе по надзору в сфере здравоохранения РФ. С целью проведения клинических испытаний будут привлечены медицинские учреждения: ФГБУ Поликлиника №1 Управления делами Президента РФ, ФГБУ “ГНЦ “Институт иммунологии” ФМБА России, учреждения противотуберкулезной службы МЗ РФ. Разработанная техническая документация будет передана дочерней компании ИМБ РАН – ООО «БИОЧИП-ИМБ» для выпуска и коммерциализации тест-систем.
По своим диагностическим характеристикам заявляемые системы будут соответствовать мировому уровню и тенденциям развития исследований в данной области, являясь надежными и информативными инструментами лабораторной диагностики для скрининга аллергии и туберкулеза. Применение систем в повседневной практике лабораторной службы позволит получить значительный социально-экономический эффект за счет назначения эффективной персонализированной терапии, сокращения сроков нетрудоспособности, пребывания больных в стационаре и их излечения на ранних стадиях заболевания.
«Фундаментальные механизмы поддержания здоровья и долголетия»
В результате секвенирования транскриптома линий дрозофилы, отличающихся по продолжительности жизни, будут выявлены гены-кандидаты, влияющие на этот показатель. Будет также проведено секвенирование и сборка генома серого кита, являющегося видом-долгожителем. Полученные данные будут сопоставлены с имеющимися у авторов материалами по другим видам-долгожителям, и на основании этого анализа будут получены трансгенные линии дрозофилы, содержащие адаптогены с геропротекторными свойствами.
Будут проведены эксперименты по искусственному блокированию ретротранспозиции с помощью малых интерферирующих РНК в мозгу у модельных животных и исследованы последствия такой блокады на продолжительность жизни.
С использованием разработанной нами экспериментальной системы будет изучена роль хеликазы UvrD в разных типах репарации ДНК и осуществлен поиск новых белковых факторов и метаболитов, пролонгирующих активность систем репарации в процессе старения. Кроме того, будут разработаны новые способы защиты организмов от действия окислительного стресса в результате стимуляции системы TCR (сопряженной с транскрипцией эксцизионной репарации ДНК). В итоге будет представлен список сигнальных молекул, способных оказывать позитивный эффект на продолжительность жизни модельных объектов за счет усиления активности систем репарации ДНК.
Кроме того, в ходе реализации данного проекта будут исследованы на различных моделях протективные и шаперонные свойства препаратов рекомбинантного человеческого антистрессового белка БТШ70. В рамках проекта будут проведены доклинические испытания препарата БТШ70 для дальнейшего использования в качестве антистрессового фармацевтического средства.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2014 году
-
Публикации
Аннотация результатов, полученных в 2015 году
В рамках направления «Мишени для биотерапии рака» установлено, что активности р53 проявляются при участии родственных генов ТР63 и ТР73. Показано, что один из генов, регулируемых остаточными активностями р53, контролируется также транскрипционным фактором ATF4, повышая выживаемость опухолевых клеток при митохондриальном стрессе. Установлено, что опухолевые клетки часто утрачивают механизмы противовирусной защиты, однако клетки экспрессирующие «дикий» р53, обладают лучшей сохранностью интерфероновой системы. Обработка HPV-положительных клеток рака шейки матки рибонуклеазой биназой сопровождается усилением чувствительности к интерферону за счет подавления активности вирусных белков Е6 и Е7. Установлена принципиальная возможность адаптации онколитических энтеровирусов к росту на ранее малочувствительных к вирусу клетках при пассировании в смешанных культурах, что открывает возможность для создания противоопухолевых средств, не вызывающих лекарственной устойчивости. Подготовлены конструкции, тест-системы и клеточные модели для выяснения онкогенной активности трансляционного фактора MCTS1. Показано прямое взаимодействие продуктов двух генов-супрессоров – CTDSPL и pRB. Идентифицированы микроРНК, модулирующие функцию гена CTDSPL. Создан регистр длинных нкРНК, транскрибируемых в опухолях толстой кишки, определены формы длинных нкРНК, уровень синтеза которых повышается по сравнению с нормальными тканями, и формы, экспрессия которых изменяется параллельно с MYC. Выявлена регуляторная петля, образуемая MYC и длинной нкРНК HOTAIR.
Исследования в рамках направления «Цитокины – ключ к пониманию механизмов и терапии заболеваний» посвящены изучению роли цитокинов и запускаемых ими сигнальных каскадов в контексте воспалительных, аутоиммунных заболеваний и рака на мышиных моделях. Изучено влияние фактора некроза опухолей (TNF) на течение экспериментальных инфекций у мышей, вызванных Mycobacterium tuberculosis и Mycobacterium avium. Показана роль TNF, производимого В-клетками, в формировании В-клеточных инфильтратов в легких при туберкулезной инфекции. В модели аутоиммунного артрита, индуцированного антителами к коллагену, показано, что мыши с инактивацией TNF в макрофагах устойчивы к развитию этого заболевания. Показана роль TNF, продуцируемого тучными и миелоидными клетками, в индукции воспаления. Определен профиль экспрессии TNF и родственного ему лимфотоксина, а также других цитокинов, в моделях острого и хронического воспаления кожи, установлен вклад этих цитокинов в канцерогенез. Изучена роль цитокиновых сигнальных каскадов при инфекционном воспалении кишечника, вызванном Citrobacter rodentium. Показано, что генетическая инактивация лимфотоксина во врожденных лимфоидных клетках повышает чувствительность мышей к развитию заболевания, что свидетельствует о важной роли этого сигнального каскада в защите от инфекционного колита. Созданы новые мышиные модели с тканеспецифической инактивацией генов интерлейкинов IL-1a и IL-1b, а также транскрипционного фактора RelB, играющего ключевую роль в передаче сигналов от рецептора лимфотоксина. На основании «гуманизированных» мышей разработана экспериментальная платформа для изучения последствий анти-цитокиновой терапии при сопутствующих инфекциях.
В рамках направления «Создание прототипов препаратов, направленных на компоненты клетки-хозяина, для лечения социально значимых инфекционных заболеваний» выявлен ряд клеточных мишеней, опосредующих действие ингибиторов репликации вируса гепатита С. Среди этих мишеней – гистонацетилазы, матриксные металлопротеиназы и рецептор ретиноевой кислоты (RARb2). Показано, что белки капсида и NS5A вируса гепатита С усиливают экспрессию пероксиредоксинов 1, 3 и 5 в клетках гепатокарциномы Huh7. Впервые обнаружено, что метиленбисфосфонаты, при практическом отсутствии цитостатичности, проявляют антивирусный эффект в ВИЧ-инфицированных клетках МТ4 за счет подавления ферментов биосинтеза холестерина. На основе консенсусной последовательности белка NS1 Сибирского субтипа вируса клещевого энцефалита (ВКЭ) получено несколько вариантов прототипа ДНК-вакцинного препарата против ВКЭ. Исследования на культуре клеток показали, что экспрессия NS1 активирует иммунные каскады в клетке. Осуществлен дизайн, синтез и тестирование производных модифицированных нуклеозидов, способных специфично блокировать рост Mycobacterium tuberculosis, в том числе штаммов с множественной лекарственной устойчивостью (МDR). Одной из физиологических мишеней этих соединений является тимидилатсинтаза Х туберкулеза.
В рамках направления «Молекулярные методы многопараметрического анализа белковых и ДНК-маркеров социально-значимых заболеваний» были получены следующие результаты по созданию молекулярно-диагностических систем на основе гидрогелевых биочипов для (i) определения аллергостатуса человека и (ii) анализа патогенеза возбудителя туберкулеза (ТБ). (i) Собран и охарактеризован набор иммунореагентов, включающий экстракты аллергенов и рекомбинантные белки. Проведен сравнительный анализ эффективности использования для диагностики аллергии экстрактов аллергенов и входящих в их состав индивидуальных компонентов на примере экстрактов эпителия кошки, пыльцы березы, тимофеевки луговой и их рекомбинантных белков. Произведена адаптация метода иммуноанализа на гидрогелевом биочипе для одновременного количественного определения sIgE к 38 аллергенам различных классов, показана принципиальная возможность проведения количественного определения sIgE и sIgG4 в формате биочипа. (ii) Сформирована коллекция ДНК изолятов ТБ, включающая штаммы с множественной и широкой лекарственной устойчивостью. Установлен мутационный профиль штаммов, показана ассоциация отдельных семейств ТБ с устойчивыми и чувствительными формами. Определены фенотипические характеристики штаммов, устойчивых к бедаквилину, линезолиду, перхлозону. Показана связь мутаций в репрессорном гене Rv0678, вовлеченном в эффлюксную систему выведения клофазимина и эконазола, с высоким уровнем устойчивости к бедаквилину. Выявлены генетические детерминанты устойчивости ТБ к линезолиду, изменяющие структуру пептидил-трансферазного центра рибосомы. Предложена концепция аналитической микросистемы, основанная на процедуре высокочувствительной мультиплексной амплификации с множественными «пульсами» на стадии элонгации и флуоресцентного маркирования, с последующей гибридизацией на биочипе. Разработан макет биочипа с интегрированным персональным электронным идентификатором, содержащим технологическую информацию о стадиях производства биочипа и процедурах контроля качества.
В рамках направления «Фундаментальные механизмы поддержания здоровья и долголетия» получены долгоживущие линии дрозофилы с повышенной активностью генов различных видов репарации ДНК. Обнаружена геропротекторная роль противовоспалительных препаратов на этой же модели. Определён ключевой путь воздействия этих препаратов через сигнальный каскад Pkh2/ypk/lem3/tat2. Секвенирован геном и транскриптом долгоживущего серого кита. Получены данные о роли репарации ДНК в поддержании стабильности генома при действии неблагоприятных факторов и при старении организма, в частности, идентифицированы гены репарации ДНК Hus1, mnk, mei-9, mus210, spn-B и WRNexo, сверхэкспрессия которых оказывает значительный геропротекторный эффект. Выявлена новая роль бактериального алармона ppGpp в качестве эффектора сопряженной с транскрипцией эксцизионной репарации ДНК, усиливающего UvrD-зависимое возвратное смещение РНК-полимеразы. Показано, что суперэкспрессия генов katG и gshA обеспечивает максимальную устойчивость бактерий к летальному действию активных форм кислорода. Выделен препарат основного человеческого «стресс белка» БТШ70 с оптимальным набором защитных свойств. Определена эффективная доза введения препарата БТШ70 как при интраназальном, так и при внутривенном введении. Установлено, что при интраназальном введении БТШ70 быстро проникает в мозг мышей. Показано, что действие БТШ70 зависит от возраста и пола животных, оказывая положительный эффект на двигательную активность и когнитивные показатели преимущественно у старых животных. Одноразовые внутривенные инъекции БТШ70 самцам крыс приводят к мобилизации ряда адаптационных механизмов, повышают выносливость и сокращают время восстановления после стресса.
Публикации
1. Александрова Л.А., Чехов В.О., Шмаленюк Э.Р., Кочетков С.Н., Эл-Асрар Р.А., Хердвайн П. Synthesis and evaluation of C-5 modified 2'-deoxyuridine monophosphates as inhibitors of M. tuberculosis thymidylate synthase Bioorganic and Medicinal Chemistry, 23(22): 7131-7137 (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1016/j.bmc.2015.09.053
2. Арефьева А.С., Смолдовская О.В., Тихонов А.А., Рубина А.Ю. Аллергия и аутоиммунитет: механизмы развития, молекулярная диагностика и терапия Молекулярная биология, - (год публикации - 2016)
3. Бенезек C., Луу Н.Т., Уокер Д.A., Круглов А.А. ... Велдхоен М., Недоспасов С.А., Маккензи А.Н., Каамано Д.Г. Inflammation-induced formation of fat-associated lymphoid clusters Nature immunology, 16(8): 819-28 (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1038/ni.3215
4. Гараева А.А., Ковалева И.Е., Чумаков П.М., Евстафьева А.Г. Mitochondrial dysfunction induces SESN2 gene expression through the Activating Transcription Factor 4 Cell Cycle, 15 (1), 64-71 (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1080/15384101.2015.1120929
5. Данилов А., Шапошников М., Шевченко О., Земская Н., Жаворонков А., Москалев А. Influence of non-steroidal anti-inflammatory drugs on Drosophila melanogaster longevity Oncotarget, 6(23):19428-44 (год публикации - 2015) https://doi.org/10.18632/oncotarget.5118
6. Дудек Я., Гоус С.М., Лехман К.Х.К., Хоппе А., Шуберт Н., Недоспасов С.А., Дудзяк Д., Дудек А. Mast-cell-derived TNF amplifies CD8 dendritic cell functionality and CD8 T cell priming Cell Reports, 13(2): 399-411 (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1016/j.celrep.2015.08.078
7. Зименков Д.В., Кулагина Е.В., Антонова О.В., Журавлев В.Ю., Грядунов Д.А. Simultaneous drug resistance detection and genotyping of Mycobacterium tuberculosis using low-density hydrogel microarray Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 71(6): 1520-1531 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1093/jac/dkw015
8. Зименков Д.В., Кулагина Е.В., Антонова О.В., Краснова М.А., Черняева Е.Н., Журавлев В.Ю., Кузьмин А.В., Попов С.А., Заседателев А.С., Грядунов Д.А. Evaluation of a low-density hydrogel microarray technique for mycobacterium species identification Journal of clinical microbiology, Volume 53, Number 4, pages 1103-14 (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1128/JCM.02579-14
9. Королева Е.П., Гальперин С., Губернаторова Е.О., Мачо-Фернандез Е., Спенсер С.М., Туманов А.В. Citrobacter rodentium-induced colitis: A robust model to study mucosal immune responses in the gut Journal of immunological methods, 421: 61-72 (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1016/j.jim.2015.02.003
10. Кузьменко Ю. В., Стародубова Е. С., Карганова Г. Г., Тимофеев А. В., Карпов В. Л. Неструктурный белок 1 вируса клещевого энцефалита активирует экспрессию субъединиц иммунопротеасомы Молекулярная биология, 2, 50, 353-359 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.7868/S0026898416020129
11. Кулаковский И.В., Воронцов И.Е., Евшин И.С., Соболева А.В., Касьянов А.С., Ашур Х., Ба-алави В., Баджи В.Б., Медведева Ю.А., Колпаков Ф.А., Макеев В.Ю. HOCOMOCO: expansion and enhancement of the collection of transcription factor binding sites models Nucleic Acids Research, pii: gkv1249. [Epub ahead of print (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1093/nar/gkv1249
12. Матюгина Е., Новиков М., Бабков Д., Озеров А., Черноусова Л., Андреевская Л., Смирнова Т., Карпенко И., Чижов А., Мурту П., Лютс Л., Кочетков С., Сили-Радке К., Хандажинская А. 5-Arylaminouracil Derivatives: New Inhibitors of Mycobacterium tuberculosis Chemical Biology and Drug Design, 86(6): 1387–1396 (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1111/cbdd.12603
13. Митькевич В.А., Pace C.N., Koschinski A., Макаров А.А., Ильинская О.Н. Механизм цитотоксичности катионных мутантов РНКазыSa включает ингибирование калиевого тока через Са2+-активируемые каналы. Молекулярная биология, Том 49, №6, страницы 1041-1047 (год публикации - 2015) https://doi.org/10.7868/S0026898415060191
14. Митькевич В.А., Ильинская О.Н., Макаров А.А. Antitumor RNases: killer’s secrets Cell Cycle, Том 14, стр. 931-932 (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1080/15384101.2015.10109722.9.
15. Шапошников М., Прошкина Е., Шилова Л., Жаворонков А., Москалев А. Lifespan and Stress Resistance in Drosophila with Overexpressed DNA Repair Genes Scientific Reports, 5:15299 (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1038/srep15299
16. Лисицын Н.А., Чёрный А.А., Карпов В.Л., Берестень С.Ф. Роль длинных некодирующих РНК в процессе канцерогенеза Молекулярная биология, Том 49, № 4, страницы 561–570 (год публикации - 2015) https://doi.org/10.7868/S0026898415040102
17. Омелянчук Л.В., Шапошников М.В., Москалев А.А. Drosophila nervous system as a target of aging and anti-aging interventions Frontiers in genetics, 6:89 (год публикации - 2015) https://doi.org/10.3389/fgene.2015.00089
18. Прошкина Е.Н., Шапошников М.В., Садритдинова А.Ф., Кудрявцева А.В., Москалев А.А. Basic mechanisms of longevity: A case study of Drosophila pro-longevity genes Ageing Research Reviews, 24(Pt B):218-31 (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1016/j.arr.2015.08.005
Аннотация результатов, полученных в 2016 году
Цитокины – ключ к пониманию механизмов и терапии заболеваний
В рамках направления проводится изучение роли цитокинов и запускаемых ими сигнальных каскадов в этиологии воспалительных, аутоиммунных и раковых заболеваний. Предложена концепция, в которой как защитная, так и патологическая формы цитокина могут продуцироваться разным спектром типов клеток. На модели артрита, индуцированного антителами к коллагену, показано, что фактор некроза опухоли TNF, производимый миелоидными клетками, играет патогенную роль, так как мыши, дефицитные по продукции TNF только миелоидными клетками, устойчивы к развитию заболевания. Проведена оценка эффективности фармакологической блокировки TNF би-специфическим антителом MYSTI, избирательно блокирующим этот цитокин на макрофагах в мышах с гуманизацией по гену TNF, в сравнении с системными блокаторами (Efimov G. et al., 2016, Proc Natl Acad Sci U S A). Открытие этого специфичного блокатора TNF, как потенциального препарата для лечения артрита, широко освещалось в научном мире, в том числе, в Nature Reviews Rheumatology (http://www.nature.com/nrrheum/journal/v12/n4/full/nrrheum.2016.38.html) и ScienceDaily (https://www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160229182536.html). Показано, что TNF, производимый миелоидными клетками, необходим для индукции роста волосяных фолликул при регенерации полнослойных ран кожи у мышей, а в экспериментальной модели ишемической болезни сердца TNF из миелоидных клеток выполняет защитную функцию (Clausen B. et al., 2016, Scientific Reports). TNF, производимый клетками гладкомышечной ткани, регулирует миогенную активность сосудов и системное кровяное давление (Sauve M. et al., 2016, Diabetes). TNF, продуцируемый клетками эпителия почки, повышает чувствительность к цисплатину, что может приводить к острой почечной недостаточности при химиотерапии.
Продолжены исследования цитокинов как медиаторов воспалительных заболеваний кишечника в экспериментальной модели острой ишемии кишечника. Показано, что мыши, дефицитные по гену LTβR, более устойчивы к ишемическому повреждению слизистой кишечника. Разработан новый метод детекции активных форм кислорода при ишемическом повреждении кишечника.
Установлен механизм регуляции врожденных лимфоидных клеток в процессе воспаления кишечника лимфотоксином, активация которого происходит в ответ на сигналы комменсальной микробиоты через MyD88-зависимый механизм, запуская IL-22-опосредованную защиту от воспаления кишечника. Показано, что ослабленный ответ на стимуляцию Т-клеточного рецептора в Th2 клетках связан с пониженным уровнем экспрессии киназы Lck.
Определен высокий уровень экспрессии IL22RA2 в линии клеток рака молочной железы человека MDA-MB-468. Получены репортерные конструкты, содержащие необходимые регуляторные элементы генов IL22R2A человека и мыши, и проведено предварительное тестирование их активности в клетках рака молочной железы человека MDA-MB-468.
Мишени для биотерапии рака
Выявлены новые детали механизмов противоопухолевой защиты и их нарушений при злокачественных заболеваниях. Показано, что ген адреномедуллина 2, обеспечивающий контроль тканевых реакций, в том числе метастазирования опухолевых клеток, регулируется транскрипционным фактором ATF4, который вместе с опухолевым супрессором р53 активируется при митохондриальном стрессе (Kovaleva I. et al., 2016, Gene). Обнаружено, что активность контролируемых p53 совместно с p73 генов гомеостатической регуляции обеспечивает повышенную выживаемость опухолевых клеток, сохранивших неповрежденный ген р53, при малых дозах химиотерапевтических препаратов. Утрата опухолевыми клетками функции р53 сопровождается потерей чувствительности к интерферону, при этом восстановление функции р53 не приводит к реверсии дефекта интерфероновой системы. В то же время, обработка рибонуклеазой биназой клеток рака шейки матки, в которых подавление р53 поддерживается активностью вирусных генов Е6 и Е7, обеспечивает восстановление функции p53 и чувствительности к интерферону, что вызывает гибель опухолевых клеток. Изучение динамики процесса адаптации онколитических энтеровирусов в условиях культуры клеток и на мышиных моделях опухолей человека позволило предположить, что для адаптационного перенацеливания вирусов на малочувствительные опухолевые клетки может потребоваться искусственная дестабилизация вирусного генома.
С целью изучения онкогенной функции белков MCT1/DENR получены кристаллы данного комплекса белков с 40S субчастицей рибосомы, построена их пространственная модель (Akulich K. et al., 2016, Scientific Reports).
Установлен экспрессионный профиль генов малых сериновых фосфатаз CTDSPL/1/2 в зависимости от стадии светлоклеточного рака почки, выявлены микро-РНК – потенциальные регуляторы данных генов.
Получены условия для детекции длинных некодирующих РНК (днРНК) в сыворотке пациентов при раке толстого кишечника, отобраны наиболее информативные днРНК, в том числе для анализа опухолевых стволовых клеток, разработана методика их мониторинга у пациентов.
Фундаментальные механизмы поддержания здоровья и долголетия
Проведена функциональная аннотация генома и транскриптома серого кита. Установлены молекулярно-генетические особенности долгоживущей линии Drosophila melanogaster со сверхэкспрессией гена Gclc. Созданы лентивирусные векторы, направленные на подавление возраст-зависимой активности ретротранспозона MusD. Выявлены механизмы противоопухолевых и геропротекторных свойств препарата Абисил (ООО «Инитиум-Фарм», Россия). Разработаны критерии геропротектора (Moskalev A. et al., 2016, Aging cell). Создана онлайн-база механизмов старения Aging Chart (Moskalev A. et al., 2016, Nucleic Acids Res).
Предложен новый механизм репарации ДНК, основанный на взаимодействии белковых факторов UvrD и DksA в комплексе с ppGpp с РНК-полимеразой (Kamarthapu V. et al., 2016, Science). Выявлена важная роль аминокислоты цистеина и ее производных в защите бактерий от окислительного стресса. Сконструирован штамм E.coli с повышенной продукцией глутатиона – одного из наиболее эффективных антиоксидантов.
По результатам транскриптомных и гистологических исследований мозга мышей линии 5XFAD (модель болезни Альцгеймера) установлено, что хроническое интраназальное введение человеческого рекомбинантного белка теплового шока БТШ70 оказывает защитный «омолаживающий» эффект на различные области мозга. Показана роль БТШ70 в функционировании системы РНК-интерференции (Funikov S. et al., 2016, Open Biology). Разработан способ получения человеческого рекомбинантного БТШ70 в молоке трансгенных мышей (Gurskiy G. et al., 2016, Cell Stress Chaperon).
Создание прототипов препаратов, направленных на компоненты клетки-хозяина, для лечения социально значимых инфекционных заболеваний
Продемонстрировано, что стабилизация в клетке репликона вируса гепатита С (HCV) фактором роста TGF-β1 происходит за счет активации неканонических сигнальных путей. Мультипотентные ингибиторы матриксных металопротеиназ эффективно подавляют как ферментативную активность последних, так и блокирование активации TGF-β1. Обнаруженное ранее противовирусное действие тубастатина А состоит как в ингибировании активности гистондеацетилазы 6, так и в подавлении экспрессии данного фермента. Получен новый аналог тамибаротена TamHA, охарактеризованы его свойства как лиганда рецептора ретиноевой кислоты, при этом его анти-HCV активность повышена в сравнении с исходным тамибаротеном. Установлено, что репликоны HCV приводят к избирательному увеличению экспрессии генов антиоксидантов пероксиредоксинов (Magri A. et al., 2016, Scientific reports).
В результате структурно-функционального анализа полученных ранее метиленбисфосфонатов выявлены структурные элементы необходимые для проявления ингибирующей активности. Синтезировано и испытано 11 новых соединений с улучшенными свойствами (Yanvarev D. et al., 2016, Biochimie). Совместно с американскими коллегами созданы наночастицы на основе сополимера метоксиэтиленгликоля и полилизина, способные подавлять активность обратной транскриптазы ВИЧ-1 и репликацию вируса в ВИЧ-инфицированных клетках (Leporati A., et al., 2016, Nanomedicine: NBM).
Проведены испытания полученных прототипов ДНК-вакцинных препаратов против вируса клещевого энцефалита (ВКЭ) в культурах клеток и на лабораторных животных. В тестах на мышах показано, что ДНК-иммунизация препаратами на основе неструктурного белка 1 (NS1) способна обеспечить частичную защиту развития заболевания. Обнаружено, что модифицированные варианты NS1, искусственно направленные на протеасомную деградацию, увеличивают среднюю продолжительность жизни зараженных животных.
Проведена оптимизация структур и осуществлен синтез флексимерных аналогов 9-дезазопуриновых оснований и 5’-норкарбоциклических аналогов нуклеозидов как потенциальных антибактериальных агентов и ингибиторов роста M. tuberculosis.
Молекулярные методы многопараметрического анализа белковых и ДНК-маркеров социально-значимых заболеваний
Разработаны биочипы, содержащие 60 иммобилизованных экстрактов аллергенов, относящихся к различным группам. На основе биочипов разработан метод мультиплексного иммуноанализа для измерения концентраций специфических иммуноглобулинов класса E и G4 в сыворотках крови пациентов (Feyzkhanova G. et al., 2016. Clin Proteomics). Определены аналитические характеристики метода, показана эффективность его использования для выявления гиперчувствительности I типа. Разработаны макеты тест-системы. Продемонстрировано, что гидрогелевые биочипы позволяют сохранять активность иммобилизованных аллергенов в течение 1 года. Создан модернизированный вариант анализатора для количественного анализа белковых биочипов (заявка на патент РФ 2016148663, приоритет от 12.12.2016).
Установлены механизмы формирования устойчивости к бедаквилину и линезолиду в изолятах от больных туберкулезом с лекарственно-устойчивыми формами (Nosova E. et al. 2016. PLos ONE). Резистентность к бедаквилину преимущественно обусловлена инактивацией транскрипционного репрессора генов mmpL5 и mmpS5, продукты которых обеспечивают эффлюкс препарата из клетки. Впервые в изолятах от пациентов найдены мутации в гене atpE, кодирующем трансмембранную С-субъединицу АТФ-синтазы, ассоциированные с высоким уровнем устойчивости к бедаквилину. Формирование резистентности к линезолиду связано с заменами в гене 23S рРНК и рибосомном белке L3, изменяющими структуру пептидил-трансферазного центра рибосомы. Разработаны и успешно испытаны макет гидрогелевого биочипа с иммобилизованными зондами для идентификации генетических детерминант резистентности к бедаквилину и линезолиду, макет анализатора для бесконтактной записи и считывания результатов гибридизации из персонального электронного идентификатора биочипа.
Публикации
1. Акулич К.А., Андреев Д.Е., Теренин И.М., Смирнова В.В., Анисимова А.С., Макеева Д.С., Архипова В.И., Столбушкина Е.А., Гарбер М.В., Прокофьева М.М., Спирин П.В., Прасолов В.С., Шацкий И.Н., Дмитриев С.Е. Four translation initiation pathways employed by the leaderless mRNA in eukaryotes. Scientific Reports, 6, № 37905 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1038/srep37905
2. Александрова Л.А., Ефременкова О.В., Андронова В.Л., Галегов Г.А., Сольев П.Н., Карпенко И.Л., Кочетков С.Н. 5-(4-Алкил-1,2,3-триазол-1-ил)метильные производные 2’-дезоксиуридина – ингибиторы роста бактерий и вирусов. Биоорганическая химия, 42, 6, 746-754 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.7868/S013234231605002X
3. Андреева Н.В., Зацепина О.Г., Гарбуз Д.Г., Евгеньев М.Б., Белявский А.В. Recombinant HSP70 and mild heat shock stimulate growth of aged mesenchymal stem cells. Cell Stress and Chaperones, 21, 4, 727-733 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1007/s12192-016-0691-7
4. Анисимова А.С., Рубцов П.М., Акулич К.А., Дмитриев С.Е., Фролова Е., Тюльпаков А. Late Diagnosis of POMC Deficiency and in vitro evidence of residual translation from allele with c.-11C>A mutation The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, - (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1210/jc.2016-3318
5. Антонова А.В., Грядунов Д.А., Зименков Д.В. Молекулярные механизмы лекарственной толерантности Mycobacterium tuberculosis Молекулярная биология, - (год публикации - 2017)
6. Бениаминов А.Д., Краснов Г.С., Дмитриев А.А., Пузанов Г.А., Снопок Б.А., Сенченко В.Н., Кашуба В.И. Взаимодействие двух супрессоров опухолевого роста фосфатазы CTDSPL и белка Rb Молекулярная биология, том 50, № 3, 504-508 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.7868/S0026898416030022
7. Воронцов И.Е., Химуля Г., Лукьянова Е.Н., Николаева Д.Д., Елисеева И.А., Кулаковскай И.В., Макеев В.Ю. Negative selection maintains transcription factor binding motifs in human cancer BMC Genomics, 17, 395, 263-276 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1186/s12864-016-2728-9
8. Губернаторова Е.О., Перез-Ханона Е., Королева Е.П., Джобин К., Туманов А.В. Murine Model of Intestinal Ischemia-reperfusion Injury. Journal of Visualized Experiments, (111), e53881e53881 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.3791/53881
9. Гурский Ю.Г., Гарбуз Д., Сошникова Н.В., Краснов А.Н., Дейкин А., Лазарев В.Ф., Сверчинский Д., Маргулис Б.А., Зацепина О.Г., Карпов В.Л., Белжеларская С., Феоктисова Е, Георгиева С.Г, Евгеньев М.Б. The development of modified human Hsp70 and its production in the milk of transgenic mice. Cell Stress and Chaperones, 21, 1055-1064 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1007/s12192-016-0729-x
10. Ефимов Г.А., Круглов А.А., Хлопчатникова З.В., Розов Ф.Н., Мохонов В.В., Розе-Джон С., Шеллер Ю., Гордон С., Стаси М., Друцкая М.С., Тиллиб С.В., Недоспасов С.А. Cell-type-restricted anti-cytokine therapy: TNF inhibition from one pathogenic source. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 113(11): 3006-3011 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1073/pnas.1520175113
11. Зацепина О.Г., Пржиборо А.А., Яшенова И.А., Шилова В., Зеленцова Е.С., Шостак Н.Г., Евгеньев М.Б, Гарбуз Д.Г. A Drosophila heat shock response represents an exception rather than a rule amongst Diptera species. Insect Molecular Biology, 25, 4, 431-449 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1111/imb.12235
12. Камарсапу В., Эпштейн В., Бенджамин Б., Прошкин С., Миронов А., Кашел М., Нудлер Е. ppGpp couples transcription to DNA repair in E. coli. Science, 352, 6288, 993-996 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1126/science.aad6945
13. Клаузен Б.Х., Дегн М., Сивасараванапаран М., Фогтман Т., Андерсен М.Г., Трояновский М.Д., Гао Х., Хвидстен С., Баун К., Дееборг Т., Финсен Б., Кристенсен Б.В., Бак С.Т., Мейер М., Ли Ж., Недоспасов С.А., Брамбилла Р., Ламбертсен К.Л. Conditional ablation of myeloid TNF increases lesion volume after experimental stroke in mice, possibly via altered ERK1/2 signaling. Scientific Reports, 6:29291 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1038/srep29291
14. Ковалева И.Е., Гараева А.А., Чумаков П.М., Евстафьева А.Г. Intermedin/adrenomedullin 2 is a stress-inducible gene controlled by activating transcription factor 4 Gene, Том 590, № 1, 177-185 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1016/j.gene.2016.06.037
15. Козлов М.В., Клейменова А.А., Кондукторов К.А., Маликова А.З., Камарова К.А., Новиков Р.А., Кочетков С.Н. Синтез (Z)-N-гидрокси-3-метокси-3-фенилакриламида – нового селективного ингибитора репликации вируса гепатита С. Биоорганическая химия, 42, 2, 191-197 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1134/S1068162016010076
16. Кудрявцева А., Краснов Г., Липатова А., Алексеев Б., Маганова Ф., Шапошников М., Федорова М., Снежкина А., Москалев А. Effects of Abies sibirica terpenes on cancer- and aging-associated pathways in human cells. Oncotarget, - (год публикации - 2016) https://doi.org/10.18632/oncotarget.13467
17. Кузьменко Ю.В., Смирнова О.А., Иванов А.В., Стародубова Е.С., Карпов В.Л. Nonstructural protein 1 of tick-borne encephalitis virus induces oxidative stress and activates antioxidant defense Nrf2/ARE pathway. Intervirology, 59, 111-117 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1159/000452160
18. Лепорати А., Новиков М.С., Валуев-Эллистон В.Т., Королев С.П., Хандажинская А.Л., Кочетков С.Н., Гупта С., Годин Ю., Болотин И., Готтих М.Б., Богданов А. Hydrophobic-core PEGylated graft copolymer-stabilized nanoparticles composed of insoluble non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors exhibit strong anti-HIV activity. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine, 12, 8, 2405-2413 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1016/j.nano.2016.07.004
19. Марги А., Озеров А.А., Туницкая В.Л., Валуев-Эллистон В.Т., Вахид А., Пириши М., Саймондс П., Иванов А.В., Новиков М.С., Патель А.Х. Exploration of acetanilide derivatives of 1-(ω-phenoxyalkyl) uracils as novel inhibitors of Hepatitis C Virus replication. Scientific reports, 6, 29487 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1038/srep29487
20. Москалев А., Жикривецкая С., Шапошников М., Добровольская Е., Гуринович Р., Курян О., Пашук А., Желен Л.К., Алипер А., Жаворонков А. Aging Chart: a community resource for rapid exploratory pathway analysis of age-related processes. Nucleic Acids Research, 44, D894-D899 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1093/nar/gkv1287
21. Москалев А., Шапошников М., Прошкина Е., Краснов Г., Белый А., Фединцев А., Жикривецкая С., Садритдинова А., Снежкина А., Жаворонков А., Гуватова З., Кудрявцева А. The influence of pro-longevity gene Gclc overexpression on the age-dependent changes in Drosophila transcriptome and biological functions BMC Genomics, - (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1186/s12864-016-3356-0
22. Носова Е, Зименков Д, Хахалина А, Исакова А, Крылова Л, Макарова М, Галкина К, Краснова М, Сафонова С, Литвинов В, Грядунов Д, Богородская Е A comparison of the Sensititre MycoTB Plate, the Bactec MGIT 960, and a microarray-based molecular assay for the detection of drug resistance in clinical isolates of Mycobacterium tuberculosis in Moscow, Russia. PLoS One, PONE-D-16-28365R2 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1371/journal.pone.0167093
23. Прошкин С.А., Миронов А.С. Остановленная РНК-полимераза – мишень фактора Mfd. Молекулярная биология, 50, 2, 332-335 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1134/S0026893316020199
24. Сауве М., Хью С.К., Динх Д.Д., Фольтц В.Д., Момен А., Недоспасов С.А., Офферманс С., Хусейн М., Кроетш Ж.Т., Лидингтон Д., Больц С.С. Tumor Necrosis Factor/Sphingosine-1-Phosphate Signaling Augments Resistance Artery Myogenic Tone in Diabetes. Diabetes, 65(7):1916-1928 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.2337/db15-1450
25. Смолдовская О., Фейзханова Г., Арефьева А., Волошин С., Ивашкина О., Резников Ю., Рубина А. Allergen extracts and recombinant proteins: comparison of efficiency of in vitro allergy diagnostics using multiplex assay on a biological microchip Allergy, Asthma and Clinical Immunology, том 12, № 9 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1186/s13223-016-0117-1
26. Фейзханова Г., Волошин С., Смолдовская О., Арефьева А., Филиппова М., Барский В., Павлушкина Л., Бутвиловская В., Тихонов А., Резников Ю., Рубина А. Development of microarray-based method for allergen-specific IgE and IgG4 detection Clinical Proteomics, - (год публикации - 2017)
27. Фуников С.Ю., Рязанский С.С., Канапин А.А., Логачева М.Д., Пенин А.А., Снежкина А.В., Шилова ВЮ, Гарбуз Д.Г., Евгеньев М.Б., Зацепина О.Г. The effect of severe heat shock on microRNA expression pattern in Drosophila melanogaster. Open Biology, 6 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1098/rsob.160224
28. Чжан Ж., Рудимиллер Н.П., Пател M.Б., Вэй К., Карлович Н.С., Джеффс А.Д., Ву M., Спаркс M.A., Привратский Ж.Р., Херейра M., Герли С.Б., Недоспасов С.А., Кроули С.Д. Competing Actions of Type 1 Angiotensin II Receptors Expressed on T Lymphocytes and Kidney Epithelium during Cisplatin-Induced AKI. Journal of the American Society of Nephrology, 27(8):2257-2264 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1681/ASN.2015060683
29. Юринская М.М., Кочеткова О.Ю., Шабарчина Л., Антонова О.Ю., Сусликов А.В., Евгеньев М.Б., Винокуров М.Г. Encapsulated Hsp70 decreases endotoxin-induced production of ROS and TNFα in human phagocytes. Cell Stress and Chaperones, - (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1007/s12192-016-0743-z
30. Январев Д.В., Коровина А.Н., Усанов Н.Н., Хомич О.А., Вепсалайнен Й., Пулюла И., Куханова М.К., Кочетков С.Н. Methylene bisphosphonates as the inhibitors of HIV RT phosphorolytic activity. Biochimie, 127, 153-162 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1016/j.biochi.2016.05.012
31. Январев Д.В., Коровина А.Н., Усанов Н.Н., Хомич О.А., Вепсалайнен Й., Пулюла И., Куханова М.К., Кочетков С.Н. Data on synthesis of methylene bisphosphonates and screening of their inhibitory activity towards HIV reverse transcriptase. Data in Brief, 8, 1157-1167 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1016/j.dib.2016.07.039
32. Гарбуз Д.Г. Регуляция экспрессии генов теплового шока в ответ на стрессовое воздействие. Молекулярная биология, - (год публикации - 2017)
33. Иванов А.В., Валуев-Эллистон В.Т., Иванова О.Н., Кочетков С.Н., Стародубова Е.С., Бартош Б., Исагулянц М.Г. Oxidative stress during HIV infection: mechanisms and consequences. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, - (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1155/2016/8910396
34. Иванов А.В., Валуев-Эллистон В.Т., Тюрина Д.А., Иванова О.Н., Кочетков С.Н., Бартош Б., Иссагулянц М.Г. Oxidative Stress, a trigger of hepatitis C and B virus-induced carcinogenesis Oncotarget, - (год публикации - 2016)
35. Москалев А, Чернягина Е, Цветков В, Фединцев А, Шапошников М, Крутько В, Жаворонков А, Кенеди БК. Developing criteria for evaluation of geroprotectors as a key stage toward translation to the clinic. Aging Cell, 15, 3, 407-415 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1111/acel.12463
36. Лысов Ю.П., Барский В.Е., Юрасов Д.А., Юрасов Р.А., Черепанов А.И., Мамаев Д.Д., Егоров Е.Е., Чудинов А,В., Смолдовская О.В., Рубина А.Ю., Заседателев А.С. Флуориметрический анализатор биологических микрочипов -, 2016148663 (год публикации - )
37. - Autoimmune diseases: Novel drug for arthritis sciencedaily.com, 29.02.2016 (год публикации - )
38. - Революция в онкологии. Какие вирусы могут убивать рак (Петр Чумаков) Еженедельник "Аргументы и Факты", 20.03.2016 Еженедельник "Аргументы и Факты" № 11 16/03/2016 (год публикации - )
39. - Cell-type-specific approach to TNF inhibition (ORIGINAL ARTICLE Efimov, G. A. et al. Cell-typerestricted anti-cytokine therapy: TNF inhibition from one pathogenic source. Proc. Natl Acad. Sci. USA http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1520175113) Nature Reviews Rheumatology, 17.03.2016 (год публикации - )
40. - Ученые обсудят, как продлить жизнь и победить старость Интернет-портал Наука и технологии РФ (STRF), 22.04.16 (год публикации - )
41. - Онколитические вирусы Телеканал «1Медтв» Авторская программа Марины Аствацатурян «Медицина в контексте», 12.05.2016 (год публикации - )
42. - Рак уже не приговор? Какие методы диагностики и лечения существуют Еженедельник "Аргументы и Факты", 05.06.2016, Журнал «АиФ Про Здоровье» №6 (104), июнь 2016 (год публикации - )
43. - Онколитические вирусы (повтор) Телеканал «1Медтв» Авторская программа Марины Аствацатурян «Медицина в контексте», 14.06.2016 (год публикации - )
44. - Революция в онкологии. Какие вирусы могут убивать рак Независимое интернет-издание «Новостная лента», 20.03.2016 (год публикации - )
45. - Recombinant allergens show similar diagnostic accuracy to natural extracts (по материалам статьи Smoldovskaya O, et al. Allergy Asthma Clin Immunol. 2016;doi:10.1186/s13223-016-0117-1) Healio.com, 29.04.2016 (год публикации - )
46. - ГЗК П-53 - страж генома, регулирующий судьбу наиважнейших процессов в клетках, от которого зависит здоровье или нездоровье человека Телеканал Культура Программа Черные дыры. Белые пятна, 7.04.2016 (год публикации - )
47. - Двурушничество как точная наука_ Сайт РНФ, 15.03.16 (год публикации - )
48. - Выпуск новостей Телеканал Россия 1, 15.03.16 (год публикации - )
49. - Результаты первого года Комплексной научной программы, финансируемой РНФ и выполняемой ИМБ РАН Пресс-служба Российского научного фонда, о результатах первого года Комплексной научной программы, финансируемой РНФ и выполняемой ИМБ РАН., Фильм демонстрировался на заседании представителей попечительского и экспертного советов РНФ в Нижнем Новгороде 24-25 февраля 2016 г. Результаты работы сотрудников ИМБ РАН получили высокую оценку со стороны руководства Фонда (год публикации - )
50. - Двурушничество как точная наука Интернет-портал Сноб, 15.03.16 (год публикации - )
51. - Ученые создали прототип лекарства против артрита и псориаза Интернет-портал Наука и технологии РФ (STRF), 1.03.2016 (год публикации - )
52. - Ученые создали прототип лекарства против артрита, псориаза Интернет-портал Газета.ru, 1.03.2016 (год публикации - )
Аннотация результатов, полученных в 2017 году
Направление «Цитокины – ключ к пониманию механизмов и терапии заболеваний» продолжает изучение цитокинов и запускаемых ими сигнальных каскадов как возможных мишеней для терапии аутоиммунных, воспалительных заболеваний и рака. Установлены новые свойства биспецифичных блокаторов TNF человека, показана эффективная доза блокатора, при которой наблюдается полная и частичная защита hTNF KI мышей в экспериментальной модели артрита. Показана эффективность применения биспецифичного блокатора TNF в экспериментальной модели аутоиммунного энцефаломиелита. Установлены новые функции цитокинов, в частности, регуляция TNF из миелоидных клеток в активности волосяных фолликул при заживлении кожи и, не связанная с иммунной системой, роль TNF в регуляции мышечной активности и системного кровяного давления. Исследования мышей с генетическими дефектами в цитокинах и цитокиновых сигнальных каскадах показали, что TLR4, экспрессируемый миелоидными клетками, в отличие от TNF, не является критическим для развития LPS/D-Gal-индуцированной гепатотоксичности. Мыши с кондиционным нокаутом TNF в макрофагах и в Т-клетках устойчивы к развитию ишемического повреждения кишечника.
"Мишени для биотерапии рака"
Выявлен ряд механизмов, принимающих участие в процессах выживаемости опухолевых клеток в ответ на цитотоксическую терапию. Установлен механизм относительной резистентности опухолевых клеток к химиотерапевтическим препаратам, обусловленный индукцией р53-зависимых генов, участвующих в процессе аутофагии. Выявлено три новых гена, участвующих в преодолении последствий стресса эндоплазматического ретикулума и контролируемых транскрипционным фактором ATF4. Установлен механизм регуляции функции митохондрий посредством микроРНК hsa-miR4485, играющий роль в опухолевой супрессии. Локализован дефект сигнальных путей интерферонового ответа в линии клеток глиобластомы, связанный со снижением уровня белка STAT2 и обуславливающий приобретение чувствительности к онколитическим вирусам. Путем биоселекции на клетках ранее малочувствительных к онколитическому вирусу Коксаки В6 получен ряд штаммов, способных эффективно реплицироваться и обладающих расширенным тропизмом в отношении разнообразия опухолевых клеток человека. Установлено, что апоптогенное действие цитотоксической рибонуклеазы биназы на опухолевые клетки обусловлено изменениями редокс-баланса, связанного с изменениями уровня глутатионилирования белков, участвующих в дифференцировке и контроле пролиферативных сигнальных путей. За счет этого механизма биназа повышает чувствительность к препаратам противораковой терапии. Получены клеточные линии с подавленной экспрессией генов MCTS1, DENR, eIF2D, в данных клетках проведён анализ транскриптома, позволивший выявить существенные изменения в активности генов, которые ассоциированы с регуляцией трансляции а также с регуляцией транскрипции генов, ассоциированных со злокачественным перерождением. Также с помощью технологии CRISPR/Cas9 получены линии клеток с нокаутом указанных генов. Линии будут использованы при создании тест-системы для поиска ингибиторов комплексов белков на основе флуоресцентной комплементации для анализа комплексообразования белков в экстрактах. Определена структура комплекса гетеродимера MCTS1/DENR с человеческой рибосомой. Это позволило предложить модель, описывающую роль этих факторов трансляции в реинициации трансляции и рециклировании рибосом. Обнаружена длинная некодирующая РНК LINC00973 – новый биомаркер для прогностики рака толстой кишки, являющийся перспективной мишенью для химиотерапии наиболее распространённых видов опухолей.
"Фундаментальные механизмы поддержания здоровья и долголетия"
1.7.1. Создана классификация геропротекторов по способности обеспечивать гомеостаз организма: устраняющие последствия нарушения гомеостаза; повышающие возможности собственных гомеостатических систем организма; нейтрализующие повреждающие агенты внешней и внутренней среды, приводящие к нарушению гомеостаза; подавляющие избыточные гомеостатические реакции, ведущие к еще большей потере гомеостаза. Изучены показатели возрастной динамики стрессоустойчивости, плодовитости, нейромышечной активности, циркадных ритмов и транскриптомных изменений при действии на дрозофил потенциального геропротектора фукоксантина. Изучены геропротекторные эффекты при хроническом воздействии флавоноидов кверцетина и (-)-эпикатехина. Создана аналитическая математическая модель оценки биологического возраста на основании анализа возрастной динамики 89 биомаркеров старения. Выявлены отличия генов ответа на гипоксию и повреждение ДНК у серого кита по сравнению с другими коротко- и долгоживущими млекопитающими. Выявили новые компоненты системы марганцевого гомеостаза дрожжей, гомологичные генам человека.
1.7.2. Выявлено нарушение репарации ДНК через вырезание азотистых оснований (Base Excision Repair, BER) у штамма дефектного по синтезу ppGpp, а также у штамма с делетированным геном dksA, что указывает на существование двух независимых путей BER, один из которых сопряжен с транскрипцией (TCR). В результате исследования взаимосвязи между метаболизмом цистеина, активностью гена mstA и генерацией активных форм кислорода выявлен механизм защитного действия сероводорода от окислительного стресса. Показано, что сероводород секвестрирует свободное железо в реакции Фентона и, тем самым, предотвращает образование токсичного для клеток гидроксил-радикала.
1.7.3. Проведено комплексное исследование препаратов человеческого рекомбинантного БТШ70, определены оптимальные условия хранения. Описаны механизмы протеолиза при введении БТШ70 в клеточные культурах и при интраназальном введении в мозг. Определена активная доза препарата БТШ70 как при введении в культуру клеток, так и при введении интраназально. Показано, что при хроническом интраназальном введении модельным животным препарат БТШ70 не проявляет аллергизирующих или иммунотоксических свойств, что позволит использовать его для разработки лекарственных препаратов нового поколения.
Создание прототипов препаратов, направленных на компоненты клетки-хозяина, для лечения социально значимых инфекционных заболеваний
Показано, что гистондеацетилазы классов I, IIa и IIb поддерживают пролиферацию репликона вируса гепатита С в культуре гепатоцитов. Антивирусное действие синтезированных нами 4-пиридокси-производных коричной гидроксамовой кислоты направлено на гистонацетилазы нескольких классов и сопровождается деградацией вирусных ферментов NS3 и NS5B.
Получены генноинженерные конструкции и выделены ферменты, необходимые для создания клеточной системы для анализа влияния низкомолекулярных ингибиторов на биосинтез терпеноидов в условиях ВИЧ-инфекции.
Проведен сравнительный анализ разработанных прототипов ДНК-вакцин против вируса клещевого энцефалита на основе его неструктурного белка 1 в экспериментах в культурах клеток и на мышах. Предложен дизайн ДНК-вакцины против вируса Ласса и протестирован прототипный препарат против вируса бешенства.
Осуществлен синтез новых биологически активных соединений, обладающих одновременно антиВИЧ и антитуберкулезной активностями и низкой цитотоксичностью. Cинтезированные 5'-норкарбциклическиие пиримидиновые нуклеозиды ингибировали рост паразитов Trypanosoma brucei и Leishmania mexicana
"Молекулярные методы многопараметрического анализа белковых и ДНК-маркеров социально-значимых заболеваний"
В результате исследования профилей sIgE и sIgG4 у пациентов с различными аллергическими заболеваниями выявлен рост частот встречаемости детектируемых уровней sIgE и sIgG4 к ингаляционным аллергенам с увеличением возраста пациентов. Показано также, что sIgG4 ответ к ингаляционным аллергенам развивается преимущественно при повышенных уровнях sIgE к этим аллергенам. Это объясняет более частую встречаемость повышенных уровней sIgG4 при аллергическом рините и бронхиальной астме по сравнению с атопическим дерматитом.
Разработан метод мультиплексного анализа IgG, IgA и IgM на биочипе для изучения вклада аллерген-специфических иммуноглобулинов в развитие аллергических реакций. Получены положительные результаты предварительных лабораторных испытаний макета тест-системы для определения уровней sIgE к 44 аллергенам различных групп.
Полученные нами данные о генетических детерминантах устойчивости возбудителя туберкулеза к бедаквилину и линезолиду свидетельствуют о необходимости анализа как локусов mmpR, atpE, rrl, rplC, непосредственно вовлеченных в формирование резистентности, так и других геномных маркеров, влияющих на фенотип изолятов, для которых зафиксировано состояние толерантности посредством перехода к дормантной фоме и персистированию, либо за счет активации схем базальной резистентности к новейшим противотуберкулезным препаратам. К числу последних следует отнести мутации в регулонах, вовлеченных в метаболизм и синтез клеточной стенки, активацию транспортных белков и контроль транскрипции генов системы метаболизма липидов. С целью первичного скрининга мутаций в локусах Rv0678, atpE, rrl, rplC разработан и успешно испытан макет тест-системы «ТБ-Биочип-IV» на основе гидрогелевого биочипа.
Публикации
1. Александрова Л., Зикари С., Матюгина Е., Хандажинская А., Смирнова Т., Андреевская С., Черноусова Л., Ванпуль К., Кочетков С., Маргулис Л. Dual-targeted anti-TB/anti-HIV heterodimers Antiviral Research, 145, 175-183 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2017.07.011
2. Альзарани К.Д., Матюгина Е.С., Хандажинская А.Л., Кочетков С.Н., Сили-Радтке К.Л., де Конинг Г.П. Evaluation of the antiprotozoan properties of 5’-norcarbocyclic pyrimidine nucleosides Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, 27, 3081–3086 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2017.05.052
3. Андреева Н., Кулаковская Е., Звонарев А., Пенин А., Елисеева И., Тетерина А., Ландо А., Кулаковский И.В., Кулаковская Т. Transcriptome profile of yeast reveals the essential role of PMA2 and uncharacterized gene YBR056W-A (MNC1) in adaptation to toxic manganese concentration Metallomics, Volume: 9 Issue: 2 Pages: 175-182 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1039/c6mt00210b
4. Бутвиловская В.И., Смолдовская О.В., Фейзханова Г.У., Филиппова М.А., Павлушкина Л.П., Волошин С.А., Рубина А.Ю. Изменение профилей антигликановых антител классов G и M при аллергическом воспалительном процессе Молекулярная биология, - (год публикации - 2018)
5. Ванг Х., Чен Х., Тиан Р., Жанг Ю., Друцкая М.С., Ванг К.., Ге Д., Фан З., Конг Д., Ванг Х., Цай Т., Джоу Ю., Ванг Дж., Ванг Дж., Ванг С., Яин З, Йиа Х., Ву Ю., Лиу Дж., Недоспасов С.А., Тредгет Е.Е., Лин М., Лиу Дж., Джианг Ю., Ву Ю. Macrophages induce AKT/b-catenin-dependent Lgr5þ stem cell activation and hair follicle regeneration through TNF Nature Communications, 8, 14091 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1038/ncomms14091
6. Гаман М.С., Матюгина Е.С., Новиков М.С., Бабков Д.А., Сольев П.А., Кочетков С.Н., Хандажинская А.Л. New benzophenone phosphonate derivatives Mendeleev Communications, 27, 346–348 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1016/j.mencom.2017.07.008
7. Губернаторова Е.О., Лиу Х., Отман А., Мураока B.Т., Королева Е.П., Андрееску С., Туманов А.В. Europium-doped cerium oxide nanoparticles limit reactive oxygen species formation and ameliorate intestinal ischemia–reperfusion injury Advanced Healthcare Materials, 6, 14,1700176 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1002/adhm.201700176
8. Евгеньев М.Б., Краснов Г.С., Нестерова И.В., Гарбуз Д.Г., Карпов В.Л., Морозов А.В., Снежкина А.В., Самохин А.Н., Сергеев А., Бобкова Н.В. Molecular mechanisms underlying neuroprotective effect of eHsp70 in transgenic 5XFAD mice Journal of Alzheimer’s disease, Volume: 59 Issue: 4 Pages: 1415-1426 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.3233/JAD-170398
9. Зименков Д. Mutation in luxR family transcriptional regulator Rv0890c is not a marker of linezolid resistance Antimicrobial Agents and Chemotherapy, - (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1128/AAC.02087-17
10. Зименков Д., Носова Е., Кулагина Е., Антонова О., Арсланбаева., Исакова А., Крылова Л., Перетокина И., Макарова М., Сафонова С., Борисов С., Грядунов Д. Examination of bedaquiline- and linezolid-resistant Mycobacterium tuberculosis isolates from the Moscow region Journal of Antimicrobial Chemotherapy, Volume: 72 Issue: 7 Pages: 1901-1906 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1093/jac/dkx094
11. Зиновьева О.Л., Гринева Е.Н., Прокофьева М.М., Карпов Д.С., Краснов Г.С., Прасолов В.С., Машкова Т.Д., Лисицын Н.А. Противоопухолевые препараты вызывают сильные изменения содержания длинных некодирующих РНК в клетках рака толстой кишки Молекулярная биология, Том 51, № 5, с. 841 - 848 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.7868/S0026898417050123
12. Краснов Г.С., Пузанов Г.А., Кудрявцева А.В., Дмитриев А.А., Бениаминов А.Д., Вишнякова Х.С., Кондратьева Т.Т., Сенченко В.Н. Differential expression of an ensemble of the key genes involved in cell-cycle regulation in lung cancer Молекулярная биология, Том 51 № 5 Pages: 849-856 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.7868/S0026898417050135
13. Кроетч Дж.Т., Леви А.С., Жанг Х., Асчар-Собби Р., Лидингтон Д., Офферманнс С., Недоспасов С.А., Бакх П.Х., Хексимер С.П., Болз С.С. Constitutive smooth muscle tumour necrosis factor regulates microvascular myogenic responsiveness and systemic blood pressure Nature Communications, 8, 14805 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1038/ncomms14805
14. Кузьменко Ю.В., Стародубова Е.С., Шевцова А.С., Чернохаева Л.Л., Латанова А.А., Преображенская О.В., Тимофеев А.В., Карганова Г.Г., Карпов В.Л. Intracellular degradation and localization of NS1 of tick-borne encephalitis virus affect its protective properties Journal of General Virology, 98, 50-55 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1099/jgv.0.000700
15. Ломакин И.Б., Столбушкина Е.А., Вайдья А.Т., Жао Ч., Гарбер М.Б., Дмитриев С.Е., Стейц Т.А. Crystal structure of the human ribosome in complex with DENR-MCT-1 Cell Reports, Volume: 20 Issue: 3 Pages: 521-528 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1016/j.celrep.2017.06.025
16. Лысов Ю., Барский В., Юрасов Д., Юрасов Р., Черепанов А., Мамаев Д., Егоров Е., Чудинов А., Суржиков С., Рубина А., Смолдовская О., Заседателев А. Microarray analyzer based on wide field fluorescent microscopy with laser illumination and a device for speckle suppression Biomedical Optics Express, Volume: 8 Issue: 11 Pages: 4798-4810 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1364/BOE.8.004798
17. Миронов А., Серегина Т., Нагорных М., Лухачак Л.Г., Королькова Н., Лопес Л.Е., Котова В., Завильгельский Г., Шакулов Р., Шаталин К., Нудлер Е. Mechanism of H2S-mediated protection against oxidative stress in Escherichia coli Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Volume: 114 Issue: 23 Pages: 6022-6027 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1073/pnas.1703576114
18. Митькевич В.А., Бурнышева К.М., Петрушанко И.Ю., Аджубей А.А., Шульга А.А., Чумаков П.М., Макаров А.А. Binase treatment increases interferon sensitivity and apoptosis in SiHa cervical carcinoma cells by downregulating E6 and E7 human papilloma virus oncoproteins Oncotarget, Volume: 8 Issue: 42 Pages: 72666-72675 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.18632/oncotarget.20199
19. Морозов А.В., Астахова Т.М., Гарбуз Д.Г., Краснов Г.С., Бобкова Н.В., Зацепина О.Г., Карпов В.Л., Евгеньев М.Б. Interplay between recombinant Hsp70 and proteasomes: proteasome activity modulation and ubiquitin-independent cleavage of Hsp70. Cell Stress & Chaperones, Volume: 22 Issue: 5 Pages: 687-697 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1007/s12192-017-0792-y
20. Москалев А., Чернягина Е., Кудрявцева А., Шапошников М. Geroprotectors: A Unified Concept and Screening Approaches Aging and Disease, Volume: 8 Issue: 3 Pages: 354-363 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.14336/AD.2016.1022
21. Москалев А.А., Кудрявцева А.В., Графодатский А.С., Беклемишева В.Р., Сердюкова Н.А., Крутовский К.В., Шаров В.В., Кулаковский И.В., Ландо А.С., ... , Феранчук С.И., Шапошников М.В., Фрайфельд В.Е., Торен Д., Снежкина А.В., Ситник В.В. De novo assembling and primary analysis of genome and transcriptome of gray whale Eschrichtius robustus BMC Evolutionary Diology, - (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1186/s12862-017-1103-z
22. Носенко М.А., Атреткханы К-С.Н., Мохонов В.В., Ефимов Г.А., Круглов А.А.., Тиллиб С.В., Друцкая М.С., Недоспасов С.А. VHH-based bispecific antibodies targeting cytokine production by distinct cell types Frontiers in Immunology, 8, 1073 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.3389/fimmu.2017.01073
23. Прошкина Е., Лашманова Е., Добровольская Е., Земская Н., Кудрявцева А., Шапошников М., Москалев А. Geroprotective and Radioprotective Activity of Quercetin, (-)-Epicatechin, and Ibuprofen in Drosophila melanogaster Frontiers in Pharmakology, Volume: 7 Article Number: 505 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.3389/fphar.2016.00505
24. Савватеева-Попова Е.В., Журавлев А.В., Бразда В., Захаров Г.А., Каминская А.Н., Медведева А.В., Никитина Е.А., Токмачева Е.В., Долгая Ю.Ф., Куликова Д.А., Зацепина О.Г., Фуников С.Ю., Рязанский С.С., Евгеньев М.Б. Drosophila Model for the Analysis of Genesis of LIM-kinase 1-Dependent Williams-Beuren Syndrome Cognitive Phenotypes: INDELs, Transposable Elements of the Tc1/Mariner Superfamily and MicroRNAs Frontiers in Genetics, Volume: 8 Article Number: 123 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.3389/fgene.2017.00123
25. Святченко В.А., Терновой В.А., Киселев Н.Н., Демина А.В., Локтев В.Б., Нетесов С.В., Чумаков П.М. Bioselection of Coxsackievirus B6 strain variants with altered tropism to human cancer cell lines Archives of Virology, Volume: 162 Issue: 11 Pages: 3355-3362 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1007/s00705-017-3492-0
26. Спирин П., Лебедев Т., Орлова Н., Морозов А., Пойменова Н., Дмитриев С.Е., Буздин А., Стокинг К., Ковальчук О., Прасолов В. Synergistic suppression of t(8;21)-positive leukemia cell growth by combining oridonin and MAPK1/ERK2 inhibitors Oncotarget, Volume: 8 Issue: 34 Pages: 56991-57002 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.18632/oncotarget.18503
27. Фединцев А., Каштанова Д., Ткачева О., Стражеско И., Кудрявцева А., Баранова А., Москалев А. Markers of arterial health could serve as accurate non-invasive predictors of human biological and chronological age Aging-US, Volume: 9 Issue: 4 Pages: 1280-1292 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.18632/aging.101227
28. Хомич О.А., Январев Д.В., Новиков Р.А., Корнеев А.Б., Пильюла Э., Вепсалайнен Й., Хомутов А.Р., Кочетков С.Н. On the reaction of carbonyl diphosphonic acid with hydroxylamine and its esters: unexpected degradation of P-C-P bridge Molecules, 22, 1040 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.3390/molecules22071040
29. Чувакова Л., Шарко Ф.С., Недолужко А.В., Полилов А.А., Прохорчук Е.Б., Скрябин К.Г., Евгеньев М.Б. ГЕНЫ hsp70 ПАРАЗИТИЧЕСКОЙ ОСЫ Megaphragma amalphitanum (Hymenoptera: Trichogrammatidae) Молекулярная биология, Том 51 № 4 с. 615 - 621 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.7868/S0026898417040097
30. Шебзухов Ю.В., Станиславик С., Бежаева Т.Р., Недоспасов С.А., Купраш Д.В. Low level of Lck kinase in Th2 cells limits expression of CD4 co-receptor and S73 phosphorylation of transcription factor c-Jun Scientific Reports, 7, 2339 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1038/s41598-017-02553-y
31. Шрипада Л., Сингх К., Липатова А.В., Сингх К., Праяпати П., Томар Д., Бхателия К., Рой М., Сингх Р., Годболе М.М., Чумаков П.М., Сингх Р. hsa-miR-4485 regulates mitochondrial functions and inhibits the tumorigenicity of breast cancer cells Journal of Molecular Medicine, 95(6), 641-651 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1007/s00109-017-1517-5
32. Юринская М.М., Кочеткова О.Ю., Шабаршина Л.И., Антонова О.Ю., Сусликов А.В., Евгеньев М.Б., Винокуров М.Г. Encapsulated Hsp70 decreases endotoxin-induced production of ROS and TNFα in human phagocytes Cell Stress & Chaperones, Volume: 22 Issue: 1 Pages: 163-171 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1007/s12192-016-0743-z
33. Фуке-Ахтеррат М., Рубина А.Ю., Савватеева Е.Н., Стомахин А.А., Филиппова М.А., Фейзханова Г.У., Дементьева Е.И., Заседателев А.С. Biological microchip for the estimation of immunoglobulin e and g levels in human blood, method of assay thereof, and reagent kit comprising same European Patent Bulletin, EP2732288 (год публикации - 2017)
34. - Российские ученые нашли потенциальные лекарства от рака в пихте Портал-новости нанотехнологий «NNN NanoNewsNet», 08.03.2017 (год публикации - )
35. - Сибирская пихта может омолодить организм Портал ежедневных новостей эстетической и лечебной медицины «Medikforum.ru», 29.11.2017 (год публикации - )
36. - Российские ученые: экстракт пихты поможет в борьбе с раком Сайт независимого информационного агентства НИА-Хакасия, 28.02.2017 (год публикации - )
37. - Пихта обладает противораковыми свойствами Информационный портал телерадиокомпании «Мир» "МИР 24", 27.02.2017 (год публикации - )
38. - Российские ученые нашли противораковые свойства экстракта пихты ТАСС, 27.02.2017 (год публикации - )
39. - Российские ученые нашли противораковые свойства у экстракта пихты Сайт периодического издания о событиях в мире "Актуальные новости", 27.02.2017 (год публикации - )
40. - Ученые: В сибирской пихте обнаружены противораковые вещества Портал- Интересные новости «OAnews, 26.11.2017 (год публикации - )
41. - Работы по созданию метода молекулярной диагностики аллергических заболеваний реализуются в рамках комплексной научной программы Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, поддержанной грантом РНФ. Интернет - портал Российского научного фонда, 13.04.2017 (год публикации - )
42. - Российские ученые обнаружили у пихты противораковые свойства Российская газета (Rg.ru), 01.03.2017 (год публикации - )
43. - Российские ученые создали самые миниатюрные капсулы для лекарств Новостная лента о политике, спорте, науке, культуре "РИА Новости", 26.04.2017 (год публикации - )
44. - Учёные намерены создать лекарство от рака на основе вещества из пихты Независимый информационный портал России, стран СНГ и мира «VistaNews», 26.11.2017 (год публикации - )
45. - Ученые из города Пущино создали самые миниатюрные капсулы для лекарств Сайт города Пущино «Пущинская среда», 27.04.2017 (год публикации - )
46. - Экcтpакт пихты пpоверили на противораковые cвойства Интернет-портал АМИ (Российское агентство медико-социальной информации), 27.02.2017 (год публикации - )
47. - Сюжет Вестей о разработках ИМБ РАН, посвященных диагностике аллергии «Телеканал Россия 1», 12.04.2017, «Вести» Эфир в 20:00 (год публикации - )
48. - В пихте нашли вещества с противораковым эффектом Научно-популярный мультимедийный портал, «Чердак», 22.11.2017 (год публикации - )
49. - Биочипы — высокие технологии в медицинской диагностике Интернет-портал "Элементы.ру", 9.10.2017 (год публикации - )
50. - Русские ученые: экстракт пихты удерживает юность и лечит рак Познавательный туристический портал «GURSESINTOUR.com», 28.02.2017 (год публикации - )
51. - Ученые обнаружили, что экстракт пихты обладает противораковыми свойствами Сайт информационного агентства «INNOV.RU» (Российский бизнес on-line), 27.02.2017 (год публикации - )
52. - Экспресс до клетки. Российские ученые создали микрокапсулы для лекарств Российская газета - Федеральный выпуск №7258 (92), 27.04.2017 (год публикации - )
53. - У экстракта пихты обнаружили противораковые свойства Портал о науке и технологиях в России "STRF.ru", 27.02.2017 (год публикации - )
Аннотация результатов, полученных в 2018 году
"Цитокины - ключ к пониманию механизмов и терапии заболеваний"
Наиболее значимый результат направления в 2018 году – открытие новой протективной функции TNFR2 на Т-регуляторных клетках в патогенезе экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита (ЭАЭ) у мышей. В этой модели рассеянного склероза впервые доказана значимость сигнального каскада TNF/TNFR2 для поддержания иммуносупрессорной функции Т-регуляторных клеток in vivo и дано возможное объяснение провалу анти-TNF терапии при лечении рассеянного склероза. Для получения этого результата пришлось создать уникальных гуманизованных мышей, на что ушло несколько лет. Кроме того, применяя созданный ранее в ходе реализации проекта биспецифический блокатор TNF человека, нейтрализующий биологическое действие TNF только из одного клеточного источника – миелоидных клеток (в первую очередь, из воспалительных моноцитов и макрофагов), проведена сравнительная оценка нескольких поверхностных маркеров на миелодных клетках для обеспечения наибольшей эффективности биспецифических белков. В двух совместных международных исследованиях доказан невырожденный вклад TNF из базофилов, как защитного фактора в экспериментальной модели полимикробного сепсиса, и TNF из тучных клеток, как активатора иммунного ответа в модели ЛПС-индуцированного дерматита. Наконец, в экспериментальной модели тяжелой аллергической астмы показано как один и тот же цитокин, но производимый разными типами миелоидных популяций, макрофагами и дендритными клетками, по-разному влияет на патогенез заболевания и по-разному вносит вклад в развитие эозинофильного и нейтрофильного воспаления в легких, соответственно. Результаты, полученные за отчетный период, имеют важное значение для фундаментальной иммунологии, а также для практических подходов к лечению рассеянного склероза, астмы, а также других аутовоспалительных и инфекционных заболеваний.
"Мишения для биотерапии рака"
Установлено, что присутствующие в некоторых злокачественных клетках немутированные копии гена р53 оказывают протективное действие в отношении цитотоксических химиопрепаратов за счет активации процесса аутофагии и торможения комплекса mTORC1. Получен рекомбинантный штамм онколитического вируса осповакцины, содержащий полицистронную кассету для экспрессии цитокина GM-CSF и одноцепочечного VHH антитела к белку CD47. В результате проведенного панорамного протеомного анализа установлены индивидуальные изменения экспрессии белковых компонентов системы интерферонового ответа в восьми линиях клеток глиобластом человека. С помощью биоселекции в присутствии РНК-мутагенов получены штаммы онколитических энтеровирусов с расширенным тропизмом в отношении опухолевых клеток. Осуществлен принципиальный прорыв в понимании функции онкобелка MCTS1 и молекулярного механизма работы гетеродимера MCTS1/DENR. Это достижение крайне важно с точки зрения перспектив лечения широкого класса лимфом, ассоциированных с увеличенным уровнем экспрессии онкогена MCTS1 или активности его продукта, онкобелка MCTS1. Обнаружена длинная некодирующая энхансерная РНК LINC00973, являющаяся информативным прогностическим маркером агрессивности опухолей различной природы и вероятности их повторного роста, а также многообещающей мишенью для химиотерапии. Кроме того, нами был идентифицирован новый высокоинформативный маркер для сывороточной диагностики опухолей толстой кишки - мРНК AKR1B10, содержание которой резко падает в сыворотке крови при возникновении опухоли.
"Фундаментальные механизмы поддержания здоровья и долголетия"
Полногеномное секвенирование транскриптома долгоживущих особей Drosophila melanogaster со сверхэкспрессией гена Gclc выявило изменения в сигнальных путях, связанных с метаболизмом крахмала и сахарозы, метаболизмом лекарств, ксенобиотиков, глутатиона и нейроактивным лиганд-рецепторным взаимодействием.
Анализ результатов полногеномного секвенирования транскриптома особей Drosophila melanogaster, гетерозиготных по мутации в гене E(z), продемонстрировал подавление генов, вовлеченных в метаболизм аскорбата и альдарата, ретинола, порфиринов, ксенобиотиков, серина и глицина.
Изучен механизм взаимодействия белка UvrD с РНК-полимеразой. Показано, что мутации в областях, кодирующих C-концевой домен UvrD, а также короткая инсерция в beta-1 домене РНК-полимеразы приводят к возрастанию чувствительности клеток к генотоксичным агентам. Полученные данные свидетельствуют о консервативности предложенного механизма репарации в бактериях.
Показано, что инактивация сайтов связывания ppGpp с сайтами “1” и “2” РНК-полимеразы, вовлеченными в регуляцию инициации транскрипции, не сказывается на эффекте ppGpp на UvrD-зависимом смещении РНК-полимеразы in vivo и in vitro.
Исследованы субхроническая токсичность и местнораздражающее действие человеческого рекомбинантного БТШ70 при интраназальном введении. Проведенные эксперименты не выявили выраженного токсического воздействия на общее состояние и основные системы организма (крысы), включая биохимические показания крови при многократном ведении. Совместно с лаб. Н.В. Бобковой (ИБК РАН) проведены опыты по исследованию действия рекомбинантного БТШ70 на культуру гиппокампа (эмбрионов мышей) разного возраста. Показана протекторная функция БТШ70. При добавлении БТШ70 к культуре ткани гиппокампа мыши отмечено снижение экспрессии значительного числа генов, участвующих в воспалении, иммунном ответе, а также ангиогенезе, клеточной миграции и хемотаксисе.
"Создание прототипов препаратов, направленных на компоненты клетки-хозяина, для лечения социально значимых инфекционных заболеваний"
Создана новая тест-система для анализа ингибиторов репликации вируса гепатита С – потенциальных лекарственных препаратов, позволяющая разграничивать противовирусную и антипролиферативную активность этих ингибиторов. Выявлены перспективные клеточные мишени для анти-ВГС терапии и синтезированы соединения-лидеры.
Получены генно-инженерные варианты ДНК-вакцинных препаратов против вирусов клещевого энцефалита, бешенства и Ласса. Показано, что вирусные вакцинные антигены различаются по способности вызывать в экспрессирующих их клетках окислительный стресс и апоптоз. Установлено, что прототипные ДНК-вакцинные препараты вызывают активацию иммунитета, параметры которого могут быть далее улучшены.
Показана антибиотическая активность модифицированных пиримидиновых нуклеотидов в отношении ряда грамположительных и грамотрицательных бактерий. Наиболее выраженным является действие на семейство микобактерий. Показано, что обработка клеток M. tuberculosis H37Rv некоторыми из полученных соединений приводит к деградации, а затем и разрушению клеточной стенки.
"Молекулярные методы многопараметрического анализа белковых и ДНК-маркеров социально значимых заболеваний"
Разработана, испытана и представлена в организацию, аккредитованную Росздравнадзором для проведения технических испытаний, тест-система АЛЛЕРГО-БИОЧИП, содержащая 44 иммобилизованных аллергена различных классов. С помощью таких биочипов исследованы закономерности изменений уровней sIgE, sIgG, включая sIgG4, и sIgA, а также корреляции уровней sIgG&sIgA, sIgE&sIgG4 при аллергических заболеваниях. Продемонстрирована значимость анализа уровней не только sIgE но и sIgG4, sIgG и sIgA при аллергических заболеваниях, а также – важность контроля уровней этих антител при проведении аллерген-специфической иммунотерапии.
Сформулированы и описаны микробиологические и генетические критерии выявления устойчивости возбудителя туберкулеза к бедаквилину и линезолиду. Установлено, что генетические детерминанты резистентности к данным препаратам локализованы в генах mmpR, atpE, atpB, rplC и rrl. С целью идентификации данных мишеней разработан олигонуклеотидный микрочип и набор реагентов «ТБ-Биочип IV» на его основе, успешно прошедший предварительные испытания, по результатам которых подготовлен комплект технической документации на производство, который будет передан дочерней компании ИМБ РАН – ООО «БИОЧИП-ИМБ» на условиях лицензионного соглашения после получения соответствующего патента.
Публикации
1. Атретханы К.С., Муфазалов И.А., Данст Дж., Кучмий А., Гоголева В.С., Андрушевский Д., Друцкая М.С., Фаустман Д.Л., Круглов А.А., Вайсман А., Недоспасов С.А. Intrinsic TNFR2 signaling in T regulatory cells provides protection in CNS autoimmunity Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, - (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1073/pnas.1807499115
2. Волошин С., Смолдовская О., Фейзханова Г., Арефьева А., Павлушкина Л., Филатова Т., Бутвиловская В., Филиппова М., Лысов Ю., Щербо С., Макаров А., Рубина А., Заседателев А. Patterns of sensitization to inhalant and food allergens among pediatric patients from the Moscow region (Russian Federation) PLoS ONE, 13, 3, e0194775 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1371/Journal.pone.0194775
3. Воронцов И.Е., Федорова А.Д., Евшин И.С., Шарипов Р.Н., Колпаков Ф.А., Макеев В.Ю., Кулаковский И.В. Genome‑wide map of human and mouse transcription factor binding sites aggregated from ChIP‑Seq data BMC Research Notes, 11, 1, 756 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1186/s13104-018-3856-x
4. Губернаторова Е.О., Горшкова Е.А., Намаканова О.А., Зварцев Р.В., Идальго Дж., Друцкая М.С., Туманов А.В., Недоспасов С.А. Non-redundant functions of IL-6 produced by macrophages and dendritic cells in allergic airway inflammation Frontiers in immunology, 9, 2718 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.02718
5. Дудек Я., Фробел Дж., Котрба Дж., Леманн К.Г.К, Дудзяк Д., Шпейер С., Недоспасов С.А., Шравен Б., Дудек А. Engulfment of mast cell secretory granules on skin inflammation boosts dendritic cell migration and priming efficiency Journal of allergy and clinical immunology, - (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.jaci.2018.08.052
6. Евстафьева А.Г., Ковалева И.Е., Шошинова М.С., Буданов А.В., Чумаков П.М. Implication of KRT16, FAM129A and HKDC1 genes as ATF4 regulated components of the integrated stress response Plos ONE, 13, 2, e0191107 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1371/journal.pone.0191107
7. Зименков Д.В., Носова Е.Ю., Антонова О.В., Крылова Л.Ю., Перетокина И.В., Холина М.С., Сафонова С.Г., Грядунов Д.А. Genomic Diversity of clinical Mycobacterium tuberculosis Isolates with Altered Susceptibility to Bedaquiline Clinical Infectious Diseases, - (год публикации - 2018)
8. Зиновьева О.Л., Гринева Е.Н., Прокофьева М.М, Карпов Д.С., Желтухин А.О., Краснов Г.С., Снежкина А.В., Кудрявцева А.В., Чумаков П.М., Машкова Т.Д., Прасолов В.С., Лисицын Н.А. Expression of long non-coding RNA LINC00973 is consistently increased upon treatment of colon cancer cells with different chemotherapeutic drugs Biochimie, 151, 67-72 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.biochi.2018.05.021
9. Козлов М.В., Маликова А.З., Камарова К.А., Кондукторов К.А., Кочетков С.Н. Synthesis of Pyridyl-4-Oxy-Substituted N-Hydroxy Amides of Cinnamic Acid as New Inhibitors of Histone Deacetylase Activity and Hepatitis C Virus Replication Russian Journal of Bioorganic Chemistry, 44, 4, 453–460 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1134/S1068162018040118
10. Москалев А., Шапошников М., Земская Н., Белый А., Добровольская Е., Патова А., Гуватова З., Лукьянова Е., Снежкина А., Кудрявцева А. Transcriptome analysis reveals mechanisms of geroprotective effects of fucoxanthin in Drosophila BMC Genomics, 19, 3, 77 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1186/s12864-018-4471-x
11. Никитин Д., Пензар Д., Гаража А., Сорокин М., Ткачев В., Борисов Н., Полторак А., Прасолов В., Буздин А.А. Profiling of Human Molecular Pathways Affected by Retrotransposons at the Level of Regulation by Transcription Factor Proteins Frontiers in Immunology, 9, 30 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.00030
12. Носенко М.А., Атретханы К.Н., Мохонов В.В., Василенко Е.А., Круглов А.А., Тиллиб С.В., Друцкая М.С., Недоспасов С.А. Modulation of bioavailability of proinflammatory cytokines produced by myeloid cells Seminars in Arthritis and Rheumatism, - (год публикации - 2018)
13. Пилипонский А.М., Шубин Н.Дж., Лахири А., Труонг П., Клаусон М., Ниино К., Цуха А., Недоспасов С.А., Карасуяма Х., Ребер Л.Л., Цай М., Мукай К., Галли С.Дж. Basophil-derived TNF can enhance survival in a sepsis model in mice Nature Immunology, - (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1038/s41590-018-0288-7
14. Резвых А.П., Юринская М.М., Винокуров М.Г., Краснов Г.С., Митькевич В.А., Макаров А.А., Евгеньев М.Б., Зацепина О.Г. The Effect of beta-Amyloid Peptides and Main Stress Protein HSP70 on Human SH-SY5Y Neuroblastoma Proteome Molecular Biology, 52, 6, 1082-1092 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1134/S0026898418060150
15. Смолдовская о.,Фейзханова Г., Волошин С., Арефьева А., Чубарова А., Павлушкина Л., Филатова Т., Антонова Е., Тимофеева Е., Бутвиловская В., Лысов Ю., Заседателев А., Рубина А. Allergen-specific IgE and IgG4 patterns among patients with different allergic diseases World Allergy Organization Journal, 11, 35 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1186/s40413-018-0220-5
16. Тарасова И.А., Терешкова А.В., Лобас А.А., Соловьева Е.М., Сидоренко А.С., Горшков В., Къелдсен Ф., Бубис Ю.А., Иванов М.В., Ильина И.Ю., Мошковский С.А., Чумаков П.М., Горшков М.В. Comparative proteomics as a tool for identifying specific alterations within interferon response pathways in human glioblastoma multiforme cells Oncotarget, 9, 2, 1785-1802 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.18632/oncotarget.22751
17. Фуников С.Ю., Куликова Д.А., Краснов Г.С., Резвых А.П., Чувакова Л.Н., Шостак Н.Г., Зеленцова Е.С., Блуменштиль Ю.П., Евгеньев М.Б. Spontaneous gain of susceptibility suggests a novel mechanism of resistance to hybrid dysgenesis in Drosophila virilis PLoS Genetics, 14б 5б e1007400 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1007400
18. Фуников С.Ю., Резвых А.П., Мазин П.В., Морозов А.В., Мальцев А.В., Чичева М.М., Вихарева Е.А., Евгеньев М.Б., Устюгов А.А. FUS(1-359) transgenic mice as a model of ALS: pathophysiological and molecular aspects of the proteinopathy Neurogenetics, 19, 3, 189-204 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1007/s10048-018-0553-9
19. ХандажинскаяА.Л., Александрова Л.А., Матюгина Е.С., Сольев П.Н., Ефременкова О.В., Бакхайт К.В., Вилкинсон М., Бакхайт мл. Р.В., Черноусова Л.Н., Смирнова Т.Г., Андреевская С.Н., Леонова О.Г., Попенко В.И., Кочетков С.Н., Селей-Радтке К.Л. Novel 5'-Norcarbocyclic Pyrimidine Derivatives as Antibacterial Agents Molecules (Basel, Switzerland), 23, 12, 3069 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.3390/molecules23123069
20. Юнг Д.Д., Макеева Д.С., Жанг Ф., Анисимова А.С., Столбушкина Е.А., Гховахлу Ф., Шацкий И.Н., Дмитриев С.Е., Хиннебуш А.Г., Гуйдош Н.Р. Tma64/eIF2D, Tma20/MCT-1, and Tma22/DENR Recycle Post-termination 40S Subunits In Vivo Molecular Cell, 71, 5, 761-774.e5 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.molcel.2018.07.028
21. Январев Д.В., Калнина Л.Б., Коровина А.Н., Сольев П.Н., Карпенко И.Л., Куханова M.K., Носик Д.Н., Кочетков С.Н. Влияние ингибиторов мевалонатного пути биосинтеза холестерина на репликацию ВИЧ в лимфоцитах человека Acta Naturae, - (год публикации - 2019)
22. Вагапова Е.Р., Спирин П.В., Лебедев Т.Д., Прасолов В.С. The Role of TAL1 in Hematopoiesis and Leukemogenesis Acta Naturae, 10, 1, 15-23 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.32607/20758251-2018-10-1-15-23
23. Валуев-Эллистон В.Т., Кочетков С.Н. Novel HIV-1 Non-nucleoside Reverse Transcriptase Inhibitors: A Combinatorial Approach Biochemistry-Moscow, 82, 13,1716-1743 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1134/S0006297917130107
24. Грядунов Д.А., Шаскольский Б.Л., Наседкина Т.В., Рубина А.Ю., Заседателев А.С. Технология гидрогелевых биочипов ИМБ РАН: 30 лет спустя Acta Naturae, 10, 4, 30-44 (год публикации - 2018)
25. Евгеньев М.Б., Гарбуз Д.Г., Морозов А.В., Бобкова Н.В. Intranasal Administration of Hsp70: Molecular and Therapeutic Consequences Heat Shock Proteins: HSP70 in Human Diseases and Disorders, Springer International Publishing AG, part of Springer Nature 2018, Cham, Switzerland, 14, 305-323 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1007/978-3-319-89551-2
26. - Грантополучатели РНФ расскажут о своей работе и проведут экскурсии по лабораториям во время Всероссийского фестиваля науки NAUKA 0+ Сайт РНФ, 02.10.2018 (год публикации - )
27. - Раскрыт механизм работы связанных с раком и аутизмом белков Индикатор, 24.08.2018 (год публикации - )
28. - Российские противоопухолевые препараты на основе онколитических вирусов могут появиться в течение двух-трех лет (2) Сайт РНФ, 21.09.2018 (год публикации - )
29. - Ученые изучили молекулу, блокировка которой поможет в лечении аллергической астмы Сайт РАН, 13.12.2018 (год публикации - )
30. - Грантополучатели РНФ рассказали о своих исследованиях на конгрессе по аутоиммунным и иммунодефицитным заболеваниям Сайт РНФ, 29.11.2018 (год публикации - )
31. - Российские противоопухолевые препараты на основе онколитических вирусов могут появиться в течение двух-трех лет (1) Medvestnik.ru, 20.09.2018 (год публикации - )
32. - Найдена новая мишень для лечения аллергической астмы Индикатор, 13.12.2018 (год публикации - )
33. - Белок TNF помогает противостоять рассеянному склерозу Полит.ру, 05.12.2018 (год публикации - )
34. - Российские ученые раскрыли секрет «неуязвимости» рассеянного склероза РИА Новости, 05.12.2018 (год публикации - )
35. - Ученые выяснили, как фактор некроза опухоли может защищать от воспалительных заболеваний нервной системы (1) Сайт РНФ, 05.12.2018 (год публикации - )
36. - Ученые выяснили, как фактор некроза опухоли может защищать от воспалительных заболеваний нервной системы (2) Газета.ru, 05.12.2018 (год публикации - )
37. - Институт молекулярной биологии РАН открыл механизм появления аллергической астмы ГлобалМСК.ру, 13.12.2018 (год публикации - )
38. - Российские биологи сделали открытие, которое поможет избавиться от астмы Информационный портал New Inform, 13.12.2018 (год публикации - )
39. - В Институте молекулярной биологии РАН рассказали о результатах масштабного исследования природы социально-значимых заболеваний Сайт РНФ, 28.09.2018 (год публикации - )
40. - Отредактированные мыши указали на причину неудач в лечении рассеянного склероза Индикатор, 05.12.2018 (год публикации - )
41. - Биологи из России раскрыли секрет появления аллергической астмы РИА Новости, 13.12.2018 (год публикации - )
42. - Сюжет в «Вестях» -микрочипы для аллергенов Телеканал Россия 1, 07.05.2018 Вести в 20:00 41-я минута (год публикации - )
Возможность практического использования результатов
Результаты Программы ИМБ РАН "Молекулярная биология для медицины будущего» формируют научный и технологический задел в таких областях медицины и здравоохранения, как онкология, иммунология, увеличения продолжительности жизни, а также обеспечивают создание новых лекарственных и диагностических средств для лечения социально-значимых заболеваний.
В рамках направления «Цитокины – ключ к пониманию механизмов и терапии заболеваний» установлен вклад цитокинов из разных клеточных источников в патогенез таких заболеваний как артрит, сепсис, рассеянный склероз, а также астма, колит и другие воспалительные заболевания барьерных тканей. Определены новые защитные и «неиммунные» функции цитокинов, связанные с функционированием сердечно-сосудистой системы. Полученные результаты имеют первостепенное значение для перспективных клинических исследований и для медицины будущего с целью оптимизации и персонализации анти-цитокиновой терапии, а также поиска более эффективных методов лечения аутоиммунных и воспалительных заболеваний и рака.
В рамках направления «Фундаментальные механизмы поддержания здоровья и долголетия» на основе стресс-белка теплового шока БТШ70 разработаны и испытаны перспективные лекарственные средства с доказанным нейропротекторным действием для терапии различных форм нейродегенерации у человека, включая болезнь Альцгеймера.
В рамках направления «Мишени для биотерапии рака» предложен новый перспективный подход для лечения онкологических заболеваний на основе непатогенных онколитических вирусов. Преимуществами подхода является высокая чувствительность опухолевых клеток к действию вирусов и мощное стимулирование противоопухолевого иммунитета. Данный подход обеспечивает долговременное терапевтическое воздействие и даже полное излечение при широком спектре злокачественных опухолей на разных стадиях процесса.
В рамках направления «Создание прототипов препаратов, направленных на компоненты клетки-хозяина» сконструирован, синтезирован и апробирован ряд прототипов лекарственных средств для лечения инфекция, вызываемых ВИЧ, вирусом гепатита С, возбудителем туберкулеза. Соединения нового поколения не запускают механизмы, приводящие к формированию лекарственной устойчивости. Получены генно-инженерные варианты ДНК-вакцинных препаратов против вирусов клещевого энцефалита, бешенства и Ласса.
В рамках направления «Молекулярные методы многопараметрического анализа белковых и ДНК-маркеров социально-значимых заболеваний» разработан, запатентован, испытан и представлен в организацию, аккредитованную Росздравнадзором для проведения технических испытаний, уникальный набор реагентов «АЛЛЕРГО-БИОЧИП», содержащий 44 иммобилизованных аллергена различных классов, для диагностики различных форм аллергии. Разработан и испытан набор реагентов «ТБ-Биочип IV» для анализа устойчивости возбудителя туберкулеза к новейшим противотуберкулезным препаратам – бедаквилину и линезолиду, являющийся развитием серии диагностических тестов на основе гидрогелевых биочипов, создающих основу для совершенствования схем терапии туберкулеза, вызываемого его лекарственно-устойчивыми формами.
Таким образом, результаты реализации Программы ИМБ РАН вносят существенный вклад в наращивание уровня национальной безопасности в сфере биотехнологий и в повышение качества жизни населения. Научная продукция Института ориентирована на создание молекулярных основ лечения и диагностики социально значимых заболеваний, на развитие российского и мирового здравоохранения. Эта важнейшая составляющая выполнения Программы позволит оснащать медицину лекарственными и диагностическими средствами от отечественного производителя и станет примером перехода к опоре на собственные силы в достижении независимости страны в области высоких технологий.