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 23-74-10103

НазваниеСоздание панели флуоресцентных клеток и вычислительных методов для высокопроизводительного анализа механизмов действия противораковых препаратов с помощью микроскопии.

Руководитель Лебедев Тимофей Дмитриевич, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук , 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 04 - Биология и науки о жизни; 04-208 - Молекулярная биология

Ключевые слова Онкология, резистентные опухоли, противораковые препараты, клеточный цикл, киназы ERK1/2, микроскопия

Код ГРНТИ34.15.51

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Понимание механизмов действия противораковых препаратов является насущной задачей современной онкологии. Решение данной задачи необходимо для улучшения современных методов терапии онкологических заболеваний, понимания механизмов формирования резистентности и развития методов предотвращения формирование резистентности. Исследования последних 10 лет показывают, что большинство противораковых препаратов могут воздействовать на десятки различных мишеней и более половины препаратов, исследуемых в клинических испытаниях, проявляют свою активность за счёт воздействия на неканонические мишени. Поэтому необходимы систематические исследования, основанные на измерении воздействия большого количества лекарственных препаратов на клеточные процессы и определения групп препаратов со схожим воздействием. Наиболее распространёнными подходами к решению данной задачи являются проведения широкомасштабных скринингов препаратов выживание клеток, исследование транскриптома и протеома клеток под воздействием препаратов. Однако, такие подходы требуют существенных финансовых затрат и сложной пробоподготовки, а также не подходят для анализа гетерогенности ответа клеток на воздействие препаратов. В этом Проекте мы предлагаем совместить два активно развивающихся подхода к исследованию воздействий на клеточные процессы: количественный анализ морфологии клеток с помощью микроскопии и использование флуоресцентных репортеров для измерения активности киназ ERK1/2 и фаз клеточного цикла. Подходы, использующие флуоресцентные красители клеточных структур для анализа морфологии (проекты JUMP-Cell, CellPainting, DyeDrop), стали активно развиваться последние 5 лет с увеличением доступности автоматизированных микроскопов и развитием алгоритмов машинного обучения и нейронных сетей для распознавания индивидуальных клеток на фотографиях. Показано, что такие методы обладают меньшей стоимостью, большей воспроизводимостью и точностью предсказания механизмов действия противораковых препаратов по сравнению с наиболее доступными методами анализа транскриптома. Использование флуоресцентных репортерных белков позволит нам проводить прижизненный анализ активности клеточных процессов и изменений морфологии с помощью микроскопии, без необходимости использования дополнительных реагентов. Мы выбрали два репортера: репортер активности ERK1/2 и прогрессии клеточного цикла PIP-Fucci, поскольку активация сигнального каскада MAPK-ERK и изменения в прогрессии клеточного цикла являются одними из основных процессов злокачественной трансформации и связаны с формированием резистентности. Измерения с помощью микроскопии позволяют оценивать гетерогенность ответа клеток на препараты, отличаются высокой производительностью и не требуют больших финансовых затрат. В ходе данного Проекта мы исследуем 100 различных воздействий противораковых препаратов на 8 типов злокачественных клеток, и измерим активность ERK1/2, фазы клеточного цикла и до 200 морфологических параметров для 6 000 000 индивидуальных клеток. Для выбранных воздействий мы проведём исследования транскриптомных изменений, что в будущем позволит интегрировать наши данные с результатами других исследований. Важно, что такой подход является модульным и позволит добавлять новые репортерные клеточные модели, а также является самодостаточным, т.е. для измерения не требуется пробоподготовка и использование узкоспециализированных реагентов. Наша система может стать мощным инструментом для определения механизмов действия новых противораковых препаратов, перепрофилирования уже используемых, а также в будущем может быть использована и для изучения других социально-значимых заболеваний. На текущий момент в России нет подобных систематических подходов для проведения широкомасштабных исследований лекарственных препаратов с помощью микроскопии, поэтому отработка методов и подходов, а также создание экспериментальной базы для таких подходов является особенно актуальным направлением для российской науки.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---