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 17-75-20060

НазваниеПоиск биомишеней потенциальных противотуберкулезных препаратов класса азоло[1,2,4,5]тетразинов

РуководительМаслов Дмитрий Антонович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2020 - 06.2022

Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по мероприятию «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 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-403 - Медицинская микробиология и вирусология

Ключевые словатуберкулез, биомишень, азоло[1,2,4,5]тетразины, Mycobacterium smegmatis, Mycobacterium tuberculosis, лекарственная устойчивость, кандидаты в лекарственные препараты

Код ГРНТИ76.03.43

СтатусУспешно завершен

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Туберкулез (ТБ), вызванный Mycobactrium tuberculosis, является на сегодняшний день основной причиной смертей от одного возбудителя, ответственного, по оценке ВОЗ за 1,2 миллиона смертей в 2018 году. Согласно той же оценке, около 1,7 миллиарда человек во всем мире являются носителями возбудителя, и рискуют развитием активной формы ТБ [WHO, Global Tuberculosis Report 2019]. Возникновение и распространение ТБ с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ-ТБ, устойчивость к изониазиду и рифампицину), широкой лекарственной устойчивостью (ШЛУ-ТБ, определяется как МЛУ-ТБ с дополнительной устойчивостью к фторхинолонам и инъекционным препаратам второго ряда) и ТБ с тотальной лекарственной устойчивостью (ТЛУ-ТБ) является глобальной угрозой для мирового контроля за распространением заболевания [Islam M.M., et al. J Genet Genomics. 2017, 44(1), Pp. 21–37]. Длительная терапия (от шести месяцев в случае лекарственно-чувствительного туберкулеза до двух лет, в случае формы с ЛУ), приводит к снижению приверженности пациентов терапии, дальнейшему развитию лекарственной устойчивости и, как следствие, снижению частоты успешного лечения. Таким образом, важной задачей на сегодняшний день является поиск новых противотуберкулезных лекарств и более коротких режимов химиотерапии [Munnoz-Torrico, M., et al. Rev. Port. De Pneumol. 2018, 24, 86–98]. Объектом исследования проекта 2017 года являлись пять новых соединений класса имидазо[1,2-b][1,2,4,5]тетразинов, ранее отобранных нами как потенциальные ингибиторы серин-треониновых протеинкиназ (СТПК) в двух оригинальных тест-системах - M. smegmatis aphVIII+ и S. lividansaphVIII+, хотя их точный механизм действия и механизм устойчивости микобактерий к ним оставался неизвестным. В рамках завершенного проекта был установлен основной механизм устойчивости микобактерий к имидазо[1,2-b][1,2,4,5]тетразинам: мутации в гене MSMEG_1380 приводят к его инактивации и повышенной экспрессии оперона mmpS5-mmpL5 и, соответсвенно, усиленному эффлюксу соединений из клетки. Таким образом, было показано, что система эффлюкса MmpS5-MmpL5 микобактерий является важной МЛУ-помпой, способной обеспечивать устойчивость к различным препаратам: азолам [Milano A., et al. Tuberculosis (Edinb). 2009. V. 89. № 1. P. 84–90], клофазимину и бедаквилину у M. tuberculosis [Andries K., et al. PLoS One. 2014. V. 9. № 7. P. e102135], производным тиоацетазона у M. abscessus [Halloum I., et al. Antimicrob. Agents Chemother. 2017. V. 61. № 4. P. e02509–16] и имидазо[1,2-b][1,2,4,5]тетразинам у M. smegmatis [Maslov D.A., et al. Pathogens 2020. V. 9. № 3. P. 166]. Ввиду невозможности обнаружения мутантов на основе созданного штамма M. smegmatis dmmp5, с делетированным опероном mmpS5-mmpL5, мы предположили, что соединения могут иметь более одной биомишени, либо мутации в биомишени, которые могли бы обеспечить устойчивость к имидазо[1,2-b][1,2,4,5]тетразинам, являются летальными. Пилотный эксперимент по анализу транскриптомного ответа на воздействие одного из имидазо[1,2-b][1,2,4,5]тетразинов позволил выдвинуть гипотезу, что данные соединения воздействуют на системы реплкации/репарации ДНК микобактерий, помимо предполагаемого ингибирования СТПК. В рамках возможного продолжения проекта мы планируем осуществлять исследования в двух направлениях: 1. Продолжить исследования транскриптомного ответа микобактерий на воздействия имидазо[1,2-b][1,2,4,5]тетразином в различных концентрациях. Анализ транскриптома – новый подход, который может дать новые знания и понимания действия различных препаратов на бактериальную клетку, путем анализа ее ответа на транскрипционном уровне. Такой подход все шире используется в последние годы в том числе для исследования противотуберкулезных лекарств [Briffotaux J., et al. Front. Microbio. 2019, 10, Pp. 249.], и выглядит перспективным в условиях невозможности обнаружения мутаций устойчивости в гене биомишени. 2. Исследовать специфичность эффлюкс-помпы MmpS5-MmpL5 M. tuberculosis к различным лекарственным препаратам и провести in vitro скрининг ее ингибиторов. Такие соединения могут быть использованы для предотвращения возникновения лекарственной устойчивости, опосредованной данной помпой, а также снизить порог устойчивости микобактерий к различным препаратам. Ингибирование эффлюкса уже показало свою эффективность в снижении МИК изониазида у клинических изолятов туберкулеза [Jaiswal, I., et al. Lung India 2017, 34, 499–505] и считается перспективным подходом в разработке новых схем противотуберкулезной химиотерапии [Pule C.M., et al. J. Antimicrob. Chemother. 2016, 71, 17–26.].

Ожидаемые результаты
При выполнении проекта мы рассчитываем получить следующие результаты: 1. Будут получены профили транскрипционного ответа микобактерий на воздействие имидазо[1,2-b][1,2,4,5]тетразином, при различных его концентрациях (динамика изменения транскрипционного ответа). Эти данные помогут не только понять механизм действия имидазо[1,2-b][1,2,4,5]тетразинов, но и возможно помогут выявить новые потенциальные биомишени в клетках микобактерий; 2. На основе анализа транскриптомных профилей будет обоснован механизм действия соединений класса имидазо[1,2-b][1,2,4,5]тетразинов. Механизм действия данных соединений будет подтвержденное экспериментально (сверхэкспрессия, нокаут/нокдаун генов); 3. Будет описан спектр препаратов, к которым способна обеспечивать устойчивость система эффлюкса MmpS5-MmpL5 M. tuberculosis. Будет исследована лекарственная чувствительность штамма M. smegmatis, сверхэкспрессирующая данную систему M. tuberculosis, как в ее диком типе, так и вариант, характерный для линии Beijing B0/W-148, широко распространенной на территории России. Полученные данные помогут не только рациональнее создавать новые препараты, но и прогнозировать возможное развитие лекартственной устойчивости к применяемым ныне.; 4. На основе in silico и in vitro скрининга будут отобраны активные ингибиторы MmpL5-помпы M. tuberculosis – кандидатные препараты для борьбы с лекарственной устойчивостью (приобретенной и природной) M. tuberculosis.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---