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 23-75-01141
НазваниеСоздание генетически кодируемого биосенсора витамина В12 для повышения эффективности сенесенс - зависимых стратегий лечения онкологических заболеваний
Руководитель Кульдюшев Никита Александрович, кандидат наук (признаваемый в РФ PhD)
Организация финансирования, регион Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Научно-технологический Университет "СИРИУС" , Краснодарский край
Конкурс №84 - Конкурс 2023 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-101 - Экспериментальная медицина
Ключевые слова биосенсоры, витамин B12, сенесенс, опухолевые заболевания, старение, иммунотерапия, сенесцентность, флуоресцентные белки, визуализация малых молекул
Код ГРНТИ34.03.27
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Эпигенетические механизмы регуляции физиологических процессов играют важную роль в поддержании здоровья организма. Основные процессы дифференцировки, поддержания плюрипотентности и старения клеток протекают со значительными эпигенетическими перестройками. Метилирование ДНК и гистонов – это один из основных эпигенетических механизмов, нарушение которого часто приводит к патофизиологическим состояниям и заболеваниям. Метилирование ДНК и гистонов вовлечено в каскад изменений, происходящих в стареющем организме. Дефекты метилирования могут приводить к потере стволовых клеток и увеличению числа стареющих (сенесенс) клеток в организме и часто ассоциированы с болезнями пожилого возраста, такими как фиброз и онкологические заболевания.
Целью данного проекта является создание системы биосенсоров, которые способны динамично отслеживать метаболические маркеры старения клеток, влияющие на процессы метилирования, а также оценивать эффективность терапевтических подходов коррекции сенесенс-ассоциированых нарушений метилирования.
С использованием ультрасовременных методов генетической и белковой инженерии мы создадим новый усовершенствованный флуоресцентный генетически-кодируемый биосенсор витамина В12. Витамин В12 играет ключевую роль в процессах метилирования. От понимания механизмов его взаимодействия с другими метаболитами зависит наша способность терапевтически влиять и корректировать сенесенс-ассоциированые нарушения метилирования. В комбинации с существующими биосенсорами других малых молекул, участвующих в каскаде метилирования гистонов и ДНК, мы построим динамические кривые изменения концентрации исследуемых метаболитов в ходе репликативного старения или старения, вызываемого химиотерапевтическими препаратами. Мы планируем подобрать условия использования нашей системы биосенсоров для оценки эффективности применения нового класса препаратов, сенолитиков, в клеточных моделях старения.
Мы ожидаем, что наша система в перспективе станет новым диагностическим инструментом для оценки важных эпигенетических изменений в таких областях медицины, как онкология и геронтология.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Симоненко С.С., Богданова Д.А., Кульдюшев Н.А.
Emerging Roles of Vitamin B12 in Aging and Inflammation
Int. J. Mol. Sci., 25(9), 5044 (год публикации - 2024)
10.3390/ijms25095044
2.
Кульдюшев Н.А.
Directed Evolution of Fluorescent Genetically Encoded Biosensors: Innovative Approaches for Development and Optimization of Biosensors
ChemBioChem (год публикации - 2025)
10.1002/cbic.202401055
3.
Кульдюшев Н.А., Симоненко С.Ю., Горенинский С.И., Паллаева Т.Н., Замятнин А.А., Пароди А.
From Nutrient to Nanocarrier: The Multifaceted Role of Vitamin B12 in Drug Delivery
MDPI, 26(11), 5119 (год публикации - 2025)
10.3390/ijms26115119
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В рамках проекта проведена разработка и оптимизация биосенсоров на основе витамина В12, а также исследованы перспективы применения витамина В12 как нанотранспорта лекарств.
Разработка и оптимизация биосенсора NFS:
Разработан протокол оптимизации аминокислотных последовательностей, включая линкерные области.
Сконструирован новый вариант биосенсора NFS с заменой флуорофорного домена на В12-связывающий белок из термофильной бактерии Fervidobacterium riparium (FR).
Белок FR охарактеризован in vitro: связывает витамин В12 (подтверждено изменением спектра поглощения), его термостабильность повышается при связывании В12 и снижается при понижении рН и наличии дополнительных последовательностей. Для контроля связывания использовали рекомбинантный белок Tlet, экспрессируемый в E. coli и очищенный методом металлохелатной хроматографии. Отрицательным контролем служило антитело канукинумаб.
Сравнение с существующим биосенсором SenVital превосходство нового сенсора.
Использование биосенсоров в клеточных моделях:
Протестированы генетически кодируемые биосенсоры p27-K- и H3K9me3 в модели клеточного сенесценса, индуцированного этопозидом. Подтверждено снижение уровня H3K9me3 после обработки этопозидом, что согласуется с литературными данными о ремоделировании гетерохроматина при репарации ДНК. Показана эффективность сенолитиков (навитоклакс, дазатиниб+кверцитин) в уничтожении сенесцентных AML2-OCL клеток после цитарабина. Обнаружено снижение доли клеток с высоким уровнем p27 при дефиците В12, предполагающее возможность усиления онкотерапии за счёт комбинированного воздействия: цитарабин + сенолитики + истощение В12.
Потенциал витамина В12 как нанотранспорта:
Проанализированы механизмы транспорта В12 от ЖКТ до внутриклеточной среды, включая участие специфических белков-переносчиков. Обоснована перспективность использования В12 как направляющего элемента для доставки лекарств в раковые клетки, в том числе в составе наночастиц.
Публикации
1.
Симоненко С.С., Богданова Д.А., Кульдюшев Н.А.
Emerging Roles of Vitamin B12 in Aging and Inflammation
Int. J. Mol. Sci., 25(9), 5044 (год публикации - 2024)
10.3390/ijms25095044
2.
Кульдюшев Н.А.
Directed Evolution of Fluorescent Genetically Encoded Biosensors: Innovative Approaches for Development and Optimization of Biosensors
ChemBioChem (год публикации - 2025)
10.1002/cbic.202401055
3.
Кульдюшев Н.А., Симоненко С.Ю., Горенинский С.И., Паллаева Т.Н., Замятнин А.А., Пароди А.
From Nutrient to Nanocarrier: The Multifaceted Role of Vitamin B12 in Drug Delivery
MDPI, 26(11), 5119 (год публикации - 2025)
10.3390/ijms26115119