КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 23-73-10168
НазваниеСоздание адресных многокомпонентных липосомальных систем доставки нуклеиновых кислот в опухолевые и дендритные клетки человека
Руководитель Шмендель Елена Васильевна, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" , г Москва
Конкурс №85 - Конкурс 2023 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-103 - Синтез, строение и свойства природных и физиологически активных веществ; медицинская химия и прогнозирование различных видов биоактивности
Ключевые слова адресная доставка, терапевтические нуклеиновые кислоты, катионные липосомы, углеводы, пептиды, рак, дендритные клетки
Код ГРНТИ31.23.33
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Рост заболеваемости и высокая смертность от рака негативно сказывается как на экономическом, так и на социальном развитии страны. Кроме того, на сегодняшний день на фармацевтическом рынке огромную долю занимают зарубежные препараты, что обуславливает высокую стоимость лечения и зависимость от зарубежных поставщиков. Химиотерапия является наиболее распространенным методом лечения рака, однако обладает неблагоприятными побочными эффектами, обусловленными низкой селективностью действия.
Современным персонализированным подходом для лечения онкологических заболеваний является генная терапия. В основе данного метода лежит введение нуклеиновых кислот (НК) в раковые клетки. Одной из проблем данного метода лечения является поиск стабильного и безопасного для организма вектора доставки НК. Катионные липосомы успешно себя зарекомендовали в качестве переносчика НК благодаря способности формировать электростатические комплексы с отрицательно заряженными НК (липоплексы). Они способны накапливаться в опухолевых клетках за счет эффекта повышенной проницаемости и удерживания. Для усиления данного эффекта в состав катионных липосом будет введен новый разветвленный ПЭГ-содержащий липоконъюгат, способный предотвратить адсорбцию белков плазмы крови (опсонинов) на поверхности липосом и увеличить время их циркуляции в кровотоке. Для обеспечения селективности накопления НК в клетках-мишенях в состав катионных липосом будут введены адресные лиганды (пептиды или углеводы), обеспечивающие направленную доставку НК в опухолевые или дендритные клетки-мишени за счет рецептор-опосредованного эндоцитоза. На основе "базового" поликатионного амфифила, липида-хелпера DOPE, ПЭГ-содержащего липоконъюгата и адресного липоконъюгата будут сформированы многокомпонентные катионные липосомы для доставки НК (пДНК и мРНК). Планируется изучить физико-химические свойства катионных липосом, их комплексов с НК, биологическую активность. Поскольку в данном проекте будут оптимизированы структуры всех компонентов адресных катионных липосом, высока вероятность создания высокоэффективной и селективной системы доставки НК, которая станет основой для дальнейшей разработки препарата для персонализированной терапии рака.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Одной из причин, препятствующих эффективной доставке и экспрессии нуклеиновых кислот (НК), является ее недостаточно полное и своевременное высвобождение из эндосомы. Для решения данной проблемы необходимо найти возможность дестабилизировать НК-липидный комплекс после его попадания в эндосому. Удобным способом представляется введение в структуру катионного амфифила группировок, чувствительных к действию внутриклеточных факторов, таких, например, как высокий восстановительный потенциал. В данном случае в структуру амфифила необходимо вводить дисульфидные группы, которые в присутствии внутриклеточных восстановителей будут разрываться, облегчая высвобождение НК и последующий метаболизм соединения в организме.
Одной из задач проекта была наработка дисульфидного поликатионного амфифила 2S3, который ранее показал высокую эффективность доставки малых интерферирующих РНК, а также синтез нового дисульфидного поликатионного амфифила 2S5 на основе спермина и холестерина. В результате были получены амфифил 2S3 в количествах достаточных для проведения биологических испытаний и амфифил 2S5 в небольших количествах. В дальнейшем планируется оптимизация синтеза амфифила 2S5 и его наработка.
Другой задачей проекта является синтез адресных углевод-содержащих липоконъюгатов. Опираясь на результаты первого года работы, нами была проведена наработка ПЭГилированного производного холестерина, спейсерированных углеводных фрагментов липоконъюгатов на основе D-GalNAc, D-Gal и D-Man. Получены новые адресные липоконъюгаты на основе матрицы Tris и D-GalNAc, D-Gal. С целью увеличения библиотеки адресных липоконъюгатов в ходе второго года нами было предложено использование матрицы на основе природного полиамина – спермина. Для этого было необходимо провести модификацию исходной молекулы тремя карбоксильными группами. На заключительном этапе работы проводилась конъюгация полученной матрицы со спейсерированными углеводными остатками в модифицированных условиях реакции Штаудингера. В результате были получены новая матрица на основе спермина, с различными терминальными углеводными остатками (D-GalNAc, D-Gal и D-Man).
Во второй год были получены новые и наработаны уже зарекомендованные ПЭГ-содержащие липоконъюгаты в количествах, достаточных для проведения физико-химических и биологических испытаний.
Для синтеза пептид-содержащих липоконъюгатов с помощью винилсульфонового линкера были разработаны различные методы введения винилсульфоного линкера в липид. Выполнен синтез и выделение пептид-содержащих липоконъюгатов с малеимидным линкером и пептидом CGRGDNP. Выполнен синтез пептид-содержащих липоконъюгатов с малеимидным линкером и пептидом CGPKKKRKV. На данный момент для их выделения разрабатывается комплексный метод очистки, включающий эксклюзионную хроматографию и диализ.
Созданы ПЭГ-содержащие липосомы на основе 2X3-DOPE с 2% DSPE-P2000, успешно себя зарекомендовавшие для доставки мРНК. Созданы обычные липосомы L и мультифункциональные катионные липосомы F4, P4 и F2P2 для оценки влияния пептида NLS на эффективность доставки пДНК. Проведен комплекс физико-химических исследований (гель-электрофорез в агарозном геле, измерение гидрадинамического диаметра, полидисперсного индекса, ζ-потенциала) комплексов липосом с пДНК или ДНК/NLS. Изучено влияние пептида NLS на эффективность доставки пДНК с помощью обычных липосом L при соотношениях N/P = 4/1, 6/1 и 8/1 на клетках НЕК 293 и мультифункциональных липосом F4, P4 и F2P2 при соотношениях N/P = 2/1 и 6/1 на клетках КВ-3-1 с помощью проточной цитометрии.
Публикации
1.
С.В. Милагина, П.А. Пучков
ИОНИЗИРУЕМЫЕ ЛИПИДЫ КАК ПЕРСПЕКТИВНАЯ ПЛАТФОРМА ДЛЯ СОЗДАНИЯ МРНК-ВАКЦИН
Тонкие химические технологии, 21, 1, 51–72
(год публикации - 2025)
10.32362/2410-6593-2026-21-1-51-72
2.
Антропов Д.Н., Марков О.В., Доме А.С. , Пучков П.А., Шмендель Е.В., Гладких Д.В., Голышев В.М., Матвеева А.М., Маслов М.А., Степанов Г.А.
A new combination of 5’ and 3’ untranslated regions increases the expression of mRNAs in vitro and in vivo
Вавиловский журнал генетики и селекции, D.N. Antropov, O.V. Markov, A.S. Dome, P.A. Puchkov, E.V. Shmendel, D.V. Gladkikh, V.M. Golyshev, A.M. Matveeva, M.A. Maslov, G.A. Stepanov A new combination of 5’ and 3’ untranslated regions increases the expression of mRNAs in vitro and in vivo Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2025; 29 (6), 737-743. (год публикации - 2025)
10.18699/vjgb-25-81