Исследование активации тромбоцитов под воздействием комбинированных стимулов с помощью оптически-опосредованного высвобождения лигандов

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 23-75-10049

НазваниеИсследование активации тромбоцитов под воздействием комбинированных стимулов с помощью оптически-опосредованного высвобождения лигандов

Руководитель Москаленский Александр Ефимович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Научно-технологический Университет "СИРИУС" , Краснодарский край

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 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-109 - Клиническая лабораторная диагностика и нанотехнологии в медицине

Ключевые слова Активация тромбоцитов, комбинированный стимул, АДФ, адреналин, эпинефрин, оксид азота, NO

Код ГРНТИ76.03.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Тромбоцитарное звено гемостаза не только обеспечивает первичную реакцию на повреждение сосуда, но и играет ключевую роль в развитии сердечно-сосудистых осложнений. С этим связано широкое применение антитромбоцитарных препаратов в клинической практике и растущее число научных исследований, направленных на выявление механизмов и закономерностей активации и агрегации тромбоцитов. Активация тромбоцитов происходит в ответ на стимулы, возникающие при повреждении сосудистой стенки. Это, в свою очередь, инициирует дальнейшие реакции, способствующие остановке кровопотери. При этом активация не должна происходить в физиологических условиях (в нормальных сосудах), ведь это привело бы к нарушениям кровотока уже внутри организма. Необходимость быстрой реакции в экстренном случае заставляет тромбоциты всё время находиться в состоянии «на грани». Такая тонкая настройка обеспечивается тем, что активация тромбоцитов регулируется различными факторами через несколько видов рецепторов с существенным синергизмом/антагонизмом. Однако в большинстве современных работ изучается (экспериментально и/или с помощью моделирования) сигнальный каскад для какого-то одного фактора без учёта других. Исследование совместного действия различных стимулов является важным следующим шагом для понимания механизмов и закономерностей активации тромбоцитов в организме. В частности, важнейшая система ингибирования в интактных сосудах опосредована оксидом азота (NO), но создать такую систему in vitro крайне сложно в силу того, что молекула NO является короткоживущей (в сосудах она постоянно продуцируется эндотелиальными клетками). В данном проекте мы будем использовать метод оптически индуцированного высвобождения лигандов для исследования взаимного влияния сигнальных путей активации/ингибирования тромбоцитов. Этот подход даёт целый ряд преимуществ, так как агонисты, которые действуют на тромбоциты и приводят к активации, высвобождаются оптическим импульсом с полным контролем концентрации, времени и места в образце. Ранее мы уже использовали этот метод для активации тромбоцитов с помощью фотолабильных аналогов АДФ и адреналина. В данном проекте мы реализуем систему активации несколькими лигандами, концентрация каждого из которых будет контролироваться независимо с помощью света определённого спектра. В частности, будет использоваться фотолабильное соединение, высвобождающее адреналин под действием света с длиной волны ~500 нм, а также фотоиндуцируемый донор оксида азота, активируемый светом в зелёной и/или красной области спектра. В случае оксида азота оптически индуцированная генерация – фактически единственный метод in vitro, который позволит поддерживать его концентрацию на постоянном уровне. Будут получены экспериментальные данные по динамике концентрации кальция в тромбоцитах в ответ на активацию с различным соотношением лигандов по концентрации. С помощью описанной мультиспектральной системы активации мы также сможем контролировать время начала действия одного стимула относительно другого (например, запустив генерацию NO за 10 мс до действия АДФ и наоборот). Предварительные данные показывают, что это может быть не менее важно, чем концентрация веществ. Мы надеемся, что полученные данные в будущем позволят более рационально контролировать работу тромбоцитарного звена гемостаза в клинической практике и для профилактики заболеваний.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Вирц Н.А., Карогодина Т.Ю., Панфилов М.А., Воробьев А.Ю., Москаленский А.Е. Nitric Oxide Photorelease from Silicone Films Doped with N-Nitroso BODIPY Journal of Functional Biomaterials, J. Funct. Biomater. 2024, 15(4), 92 (год публикации - 2024)
10.3390/jfb15040092

2. Эжена Стародубцева, Татьяна Карогодина, Михаил Панфилов, Дмитрий Шевень, Ольга Селютина, Алексей Воробьев, Александр Москаленский Adrenochrome formation during photochemical decomposition of "caged" epinephrine derivatives Photochemical & Photobiological Sciences (год публикации - 2024)
10.1007/s43630-024-00665-9

3. Эжена Стародубцева, Татьяна Карогодина, Александр Москаленский Platelet activation near point-like source of agonist: Experimental insights and computational model PLOS ONE, PLoS ONE 19(10): e0308679 (год публикации - 2024)
10.1371/journal.pone.0308679

4. Михаил Панфилов, Эжена Стародубцева, Татьяна Карогодина, Алексей Воробьев, Александр Москаленский Reducing the Formation of Toxic Byproducts During the Photochemical Release of Epinephrine Journal of Xenobiotics, Номер статьи 8 Журнал Journal of Xenobiotics Том 15 Номер выпуска 1 (год публикации - 2025)
10.3390/jox15010008

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
1. Синтезированы два фотолабильных производных адреналина, содержащих защитные группы на основе красителя BODIPY. Подтверждена структура синтезированных веществ, исследован их фотолиз. Показано, что фотолиз происходит на 1-2 порядка быстрее в случае использования Me-BODIPY, в котором по сравнению с классическим красителем атомы фтора заменены на метильные группы. Под действием света было надёжно показано образование адренохрома, адреналин на данный момент зафиксировать не удалось. Однако детальное исследование фотолиза Me-BODIPYещё в процессе, так как соединение было получено недавно. 2. Опубликована статья «Platelet activation near point-like source of agonist: Experimental insights and computational model» в журнале PLOS One (импакт-фактор 2.9, Q1): https://doi.org/10.1371/journal.pone.0308679 3. Был проведён и оформлен обзор литературы по методам выделения тромбоцитов, охватывающий текущие протоколы и их ограничения, такие как спонтанная активация тромбоцитов. В обзоре рассмотрены различные подходы к выделению и их биохимические основы, а также их влияние на дальнейшее клиническое и исследовательское применение. В настоящее время получены отзывы рецензентов и отказ в публикации из нескольких журналов, работа готовится к подаче в другие профильные журналы. 4. Опубликована статья, описывающая эффект образования адренохрома при фотолизе классических фотолабильных аналогов адреналина. Журнал Photochemical and photobiological sciences (импакт-фактор 2.7, Q2): https://doi.org/10.1007/s43630-024-00665-9 5. Проведены эксперименты по совместному действию АДФ и адреналина в различном соотношении на тромбоциты. По результатам экспериментов подготовлена статья “Reducing the Formation of Toxic Byproducts During the Photochemical Release of Epinephrine”, опубликованная в журнале Journal of Xenobiotics (Q1, импакт-фактор 6.0): https://doi.org/10.3390/jox15010008 6. Проведены эксперименты по воздействию NO на тромбоциты. Использованы две различные системы фотоиндуцированной генерации NO – УФ-чувствительный донор NOD550 и полимерный материал на основе красителя BODIPY, выделяющий NO под действием зелёного света. По результатам экспериментов подготовлен текст научной статьи «Study of Platelet Activation in a System with Controllable Nitric Oxide Release». 7. Результаты выполнения проекта были доложены на научных конференциях: • XXV Международная конференция студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» (Томск, 20-24 мая 2024 г.) – представлен устный доклад «Фотоактивируемые доноры оксида азота(II) на основе N-нитрозо производных BODIPY», докладчик – Панфилов М.А. • 14я международная мультиконференция BGRS/SB-2024 (Новосибирск, 5-10 августа 2024 г.) – представлен постерный доклад «Adrenochrome formation during photochemical transformation of tailored epinephrine derivatives», докладчик – Москаленский А.Е. • 31 международная конференция Advanced Laser Technologies ALT-24 (Владивосток, 23-27 сентября 2024) – представлен устный доклад «Laser-induced agonist release for blood platelets activation control», докладчик – Стародубцева Э.С.

Публикации