Лаборатория фармакологической регуляции клеточной резистентности

Научные результаты:

• Установлен синергизм цитотоксического действия мелатонина с ретиноевой кислотой на клетки промиелоцитарного лейкоза. Выявлены новые белки-мишени действия мелатонина в лейкозных клетках. Полученные результаты создают фундаментальную основу для разработки новых подходов в противоопухолевой терапии.
• Выявлена важная роль холестерин-связывающего домена белка TSPO в регуляции проницаемости митохондриальной поры mPTP. Обнаружено, что созданный на основе этого домена CRAC-пептид VLNYYVW является эффективным модулятором mPTP. Полученный результат определяет мишень для разработки новых противоопухолевых препаратов, а также кардиопротекторов и гепатопротекторов.
• Обнаружено, что белок VDAC2 потенциал-зависимого анионного канала митохондрий играет важную роль в регуляции уровня митохондриальных и цитозольных активных форм кислорода, не обладая при этом собственной оксидоредуктазной активностью.
• Изучена структура митохондриального АТФ-зависимого калиевого канала (митоКАТФ), фармакологические активаторы которого обладают выраженными кардиопротекторными свойствами. Впервые установлено, что выделенный из митохондрий каналообразующий белок (м.м. 57 кДа), обладающий свойствами митоКАТФ, относится, согласно данным MALDI TOF/TOF масс-спектрометрии, к белкам семейства кальретикулина. Впервые экспериментально доказано, что введение животным уридина, предшественника метаболического активатора митоКАТФ – УДФ, предупреждает развитие инфаркта миокарда у крыс на модели ишемия-реперфузия. Указанный метаболический активатор канала может быть рекомендован в качестве эффективного кардиопротектора.
• Впервые установлено, что свободные жирные кислоты при связывании с ионами кальция в мембране индуцируют образование пор в искусственных и митохондриальных мембранах при активации Са²⁺- зависимой фосфолипазы А2, что может иметь важное физиологическое значение в патогенезе.
• Разработаны и получены генетически модифицированные клеточные линии почечных эмбриональных клеток человека (НЕК293Т) с митохондриями, в которых отсутствуют пориновые белки VDAC1, VDAC2, VDAC3.
• Установлено, что удаление любого из пориновых белков внешней мембраны митохондрий повышает чувствительность к хемотерапевтическим агентам.
• Создана компьютерная модель человеческого поринового канала (h-VDAC1), разработан алгоритм молекулярного скрининга малых молекул, способных модулировать состояние пориновых каналов митохондрий и выявлены химические соединения, потенциальные модуляторы проницаемости этих каналов.
• Выяснен механизм резистентности клеток острого миелоидного лейкоза к противоопухолевым агентам в многоклеточных агрегатах.
• Разработаны новые подходы подавления многоклеточной лекарственной устойчивости лейкозных клеток.
• Обнаружен новый механизм повышения устойчивости клеток острого миелоидного лейкоза к противоопухолевым препаратам путем мимикрии под псевдодифференцированные клетки в результате спонтанного мутагенеза.
• Разработан новый эффективный подход персонифицированного скрининга лекарственных препаратов для лечения острых миелоидных лейкозов

Внедрение результатов исследования:

• Разработан комплекс исследовательских методик оценки эффекта потенциальных фармакологических субстанций – от воздействия на одиночные белки каналов митохондрий до суммарного физиологического воздействия на целый организм. Результатом внедрения разработанных подходов стало создание Центра in vitro испытаний/токсикологических исследований, где используются новейшие модели тестирования препаратов в условиях in vitro (биомиметики органов и тканей, переживающие срезы органов и тканей, нокаутные по целевым мишеням клеточные линии человека и т.д.), имитирующие коммуникацию органов и тканей, т.е. условия целого организма. Основной целью Центра является получение реализуемых в условиях in vitro достоверных и применимых к человеку результатов, что позволяет быстрее получать данные для внедрения в научную практику, прикладную медицину и наукоемкое производство.

• Разработан и запатентован новый способ персонифицированного скрининга чувствительности лейкозных клеток к действию различных веществ (препаратов, перспективных лекарственных субстанций и их сочетаний), позволяющий подбирать индивидуальную противоопухолевую терапию в условиях ex vivo и повышать эффективность консервативного лечения онкобольных. В настоящее время разработанный способ успешно проходит клинические испытания в отделении клинической гематологии и иммунотерапии МОНИКИ имени М. Ф. Владимирского (г. Москва).

Образование и переподготовка кадров:

• Разработаны и внедрены 8 новых (включая 1 англоязычный) образовательных курсов для студентов и магистрантов вузов: «Фармскрининг препаратов и перспективных субстанций in vitro» для магистрантов и аспирантов ПущГЕНИ и НОЦ ИТЭБ РАН; «Поиск перспективных противоопухолевых веществ in vitro» для студентов НОЦ МГУ им. М. В. Ломоносова; «Биоскрининг материалов, препаратов и перспективных субстанций in vivo» для магистрантов и аспирантов ПущГЕНИ и НОЦ ИТЭБ РАН; «Биотехнология клеток человека и животных» для магистрантов биотехнологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова; «Физико-химическая биология. Основы клеточной биологии» для студентов биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова;англоязычный курс «Биомаркеры в современной лабораторной медицине» (в рамках дисциплины В-ПД «Курс по выбору на английском языке») для магистрантов биотехнологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова; «Экспериментальная биомедицина» для бакалавров 4 курса биотехнологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова; «Биология клетки» для бакалавров 2 курса биологического факультета Пущинского государственного естественно-научного института (в рамках профиля «Биомедицина и биофармацевтика»).

• Проведены 13 рабочих школ.

• Проведены 2 конференции для молодых ученых: 1-я Международная конференция для молодых ученых «Mitochondrial pores and channels as pharmacological targets» (Пущино, Россия 2014 г.); 2-я Международная конференция для молодых ученых «Mitochondrial pores and channels as pharmacological targets» (Пущино, Россия 2016 г.).

• Опубликовано 4 учебно-методических пособия.

• Выполнена профессиональная переподготовка или повышение квалификации 10 молодых ученых, специалистов из сторонних организаций.

• Защиты: 3 докторские диссертации, 7 кандидатских диссертаций, 6 выпускных квалификационных работ магистра, 3 выпускные квалификационные работы бакалавра.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

• Создан высокотехнологичный Центр in vitro испытаний/токсикологических исследований, сотрудники которого также дополнительно повысили свою квалификацию по стандартам GLP и GMP.

• Создана на базе Лаборатории и Центра in vitro испытаний/токсикологических исследований уникальная высокотехнологичная научная установка для исследования влияния прецизионно наведенных нано/микролокальных температурных градиентов на клетки и для разработки принципиально новых подходов, обеспечивающих точечное воздействие на единичные клетки и ускоренный направленный рост отростков нервных клеток.

• Центр коллективного пользования уникальным оборудованием ИТЭБ РАН доукомплектован новыми высокотехнологичными приборами, включая не имеющие аналогов в РФ.

Другие результаты:

• Выполнена проектная разработка принципиальной схемы компактного прибора для непрерывного многопараметрического мониторинга физико-химических характеристик биологических суспензий митохондрий и клеток. Планируемый к созданию прибор не имеет аналогов и обладает выраженной конкурентноспособностью в сравнении с такими высокотехнологичными приборами как «Seahorse XF Analyzer» и «OROBOROS» для исследований в области биомедицины, фармакологии, токсикологии.

• Создан макет уникальной установки для изучения влияния ультралокальных температурных градиентов на физиологическое состояние клеток животных, на активность пор и каналов клеток и митохондрий. Это направление открывает принципиально новые перспективы на управление физиологическим состоянием клеток путем воздействия на митохондриальные поры и каналы физическими воздействиями.

• Медицинский университет Южной Каролины (США), Aurora Health Care (США), Университетский колледж Лондона (Великобритания), Хельсинский университет (Финляндия), Университет Васэда (Япония), Университет Квинсленда (Австралия), Университет медицинской биологии (Сингапур): совместные исследования

• Токийский институт технологии (Японии): студенческие обмены

• МГУ имени М. В. Ломоносова (Россия): обучение молодых ученых современным и высокотехнологичным исследовательским методам

• МОНИКИ имени М. Ф. Владимирского (Россия), НМИЦ ССХ имени А. Н. Бакулева (Россия), Институт иммунологии ФМБА России: совместные публикации, патенты на изобретение