Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Абрамов Андрей Юрьевич Россия, Великобритания
Номер договора
075-15-2019-1877
Период реализации проекта
2019-2021

По данным на 15.02.2021

29
Количество специалистов
22
научных публикаций
2
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Прогрессирующие и неизлечимые нейродегенеративные заболевания становятся все более  распространенными среди пожилых людей. Заболевания, такие как болезнь Альцгеймера или болезнь Паркинсона, имеют несколько общих черт, таких как накопление аномально агрегированных белков (патологических включений), а также участие митохондрий в патогенезе этих заболеваний. Митохондрии играют решающую роль в процессах, которые являются центральными для клеточной физиологии, клеточной сигнализации и гибели клеток. Задача ученых лаборатории состоит в исследовании и определении механизма митохондриальной дисфункции в клеточных моделях нейродегенеративных заболеваний и того, как митохондриальные аномалии приводят к гибели нейронов.

Название проекта: Митохондрии как мишени в механизме нейродегенеративных заболеваний

Приоритет СНТР: в

Цели и задачи

Направление исследований: изучение механизма митохондриальной дисфункции в клеточных моделях нейродегенеративных заболеваний

Цели проекта:

  1. Определить, как токсины или аномальные белки, кодируемые мутированными генами, вызывают изменения в митохондриальной функции.
  2. Разработать стратегию защиты нейронов при нейродегенеративных заболеваниях, основанную на коррекции функции митохондрий.
  3. Разработать метод in vivo выявления патологических изменений в митохондриальном метаболизме при нейродегенеративных заболеваниях.

Практическое значение исследования
Научные результаты:

Разработан метод получения моделей нейродегенеративных заболеваний из iPSC пациентов, имеющих мутации генов SNCA, PINK1 и двойную мутацию PINK1/Parkin. Доказано токсическое влияние водорастворимых агрегатов, содержащих небольшое количество мономеров и аномальных белков, кодируемых мутированными генами, на митохондриальную функцию. Установлено, что селективность поражений отделов головного мозга при нейродегенерации в значительной степени может быть обусловлена различием в процессах образования и потребления энергии. Показано физиологическое значение индуцируемого адреналином кальциевого сигнала, заключающееся в регулировании диаметра кровеносных сосудов мозга. Проработаны методологические основы новых стратегий и методов защиты клеток от окислительного стресса на основе защитных композиций различного действия (субстратного, прямого и непрямого антиоксидантного). Определено, что выработка синглетного кислорода при облучении лазером на длине 1267 нм вызывает защитное и восстанавливающее действие на измененный митохондриальный метаболизм в iPSC-производных нейронах человека с мутациями, связанными с различными наследственными формами, и повышает выживаемость клеток.

Внедрение результатов исследования:

Разработаны методики получения моделей нейродегенеративных заболеваний из iPSC пациентов, имеющих мутации генов SNCA, PINK1 и двойную мутацию PINK1/Parkin, которые могут быть использованы в проведении масштабных доклинических испытаний потенциальных лекарственных соединений с нейропротекторными свойствами.

Разработан состав композиции, включающей субстраты цикла трикарбоновых кислот (в частности, лактата натрия) и антиоксиданты (дигидрокверцетин-пентаникотинат) для защиты нейронов от окислительного стресса при развитии митохондриальной дисфункции, который в дальнейшем планируется использовать для разработки лекарственных соединений с нейропротекторными свойствами.

Разработан метод коррекции митохондриального клеточного метаболизма под воздействием лазерного излучения с длиной волны 1267 нм с целью дальнейшего создания оригинального способа нейропротекторного воздействия лазерным излучением. Оценено влияние композиции, содержащей лактат натрия и паруват натрия, на уровень митохондриального мембранного потенциала и аутофлуоресценцию NADH в фибробластах человека. Полученные результаты в соответствии с договором на выполнение научно-исследовательской работы будут использованы ООО «Арнилаб» при разработке новых средств защиты клеток от нейродегенерации при семейных формах болезни Паркинсона.

Ведутся переговоры о проведении совместных исследований с Mitocholine Ltd.

Образование и переподготовка кадров:

Разработана основная профессиональная образовательная программа высшего образования (уровень подготовки кадров высшей квалификации) по направлению подготовки 06.06.01 Биологические науки, направленность (профиль) Физиология. Принятый в рамках указанного направления на обучение аспирант выполняет научно-исследовательскую работу под руководством ведущего ученого Абрамова А.Ю.

Разработана образовательная программа высшего образования по направлению подготовки 12.04.04 Биотехнические системы и технологии (профиль): Фотоника и электроника в медико-биологической практике. Произведен набор магистрантов (12 человек) по данному направлению. В рамках реализации образовательной программы разработан полный комплект документации (рабочая программа, курс лекций, методические указания к выполнению лабораторных, практических и самостоятельных работ) для специальной дисциплины «Методы современной микроскопии».

Разработаны и утверждены две дополнительные профессиональные программы повышения квалификации – «Методы работы с клеточными культурами» и «Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия в практике доклинических исследований лекарственных средств», по которым открыт набор обучающихся. Программы обеспечены необходимым методическим сопровождением.

На базе Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук» разработан теоретический и практический курс по применению флуоресцентной и конфокальной микроскопии для измерения параметров клеточных культур. Организованы и проведены стажировки для 13 сотрудников лаборатории.

17 декабря 2020 года состоялась защита диссертации члена научного коллектива лаборатории – Федотовой Евгении Игоревны на тему «pH-зависимая регуляция митофагии в норме и в клеточных моделях болезни Паркинсона» на соискание степени кандидата биологических наук по специальности 03.01.02 – Биофизика.

В декабре 2020 года принята к защите диссертация члена научного коллектива лаборатории – Дунаева Андрея Валерьевича на тему «Методы и средства мультимодальной оптической диагностики микроциркуляторно-тканевых систем организма человека» на соискание степени доктора технических наук по специальности 05.11.17 – Приборы, системы и изделия медицинского назначения. Успешная защита диссертации состоялась 9 июля 2021 года.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

На базе созданной лаборатории ведется подготовка к созданию сетевой лаборатории ОГУ имени И.С. Тургенева, целью которой будет организация, координация и проведение научных исследований, научная, научно-информационная и научно-консультационная поддержка инновационной деятельности и сетевое взаимодействие научных и образовательных учреждений, организаций и образовательных систем.

Сотрудничество:

Совместно с Центром коллективного пользования «Геномное редактирование» Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт биологии гена Российской академии наук» подана заявка «Исследование механизмов нейродегенерации при наследственной форме бокового амиотрофического склероза» на получение гранта Российского научного фонда. В рамках реализации проекта планируется решить актуальную проблему биологии и медицины, связанную с получением фундаментальных знаний о молекулярных и клеточных механизмах развития третьего по распространенности фатального нейродегенеративного заболевания - бокового амиотрофического склероза, ассоциированного с мутацией гена FUS, с выявлением потенциальных маркеров ранней диагностики данного заболевания и поиском новых путей защиты клеток при нейродегенерации.

Также в рамках намеченного плана сотрудничества с Федеральным государственным бюджетным учреждением науки «Институт биологии гена Российской академии наук» проводятся совместные исследования на животных моделях других патологий, например, на линии генетически модифицированных мышей, несущих мутантный ген Hprt1. Данная мутация у людей ассоциирована с синдромом Леша-Нихана. Эта патология связана с накоплением в клетках мочевой кислоты и проявляется в аутотравматичном поведении.
Направлением исследований, выполняемых совместно с Центром коллективного пользования научным оборудованием для создания генно-модифицированных линий животных и изучения эффективности соединений на оригинальных клеточных и трансгенных моделях нейродегенеративных заболеваний человека на базе Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт физиологически активных веществ Российской академии наук», является изучение митохондриальной патологии на трех линиях генетически модифицированных мышей, нокаутных по генам синуклеинов (SNCA, SNCB, SNCG) (две линии с двойным нокаутом по α-,β- и α-,γ-синуклеинам и одна линия тройным нокаутом по α-,β-,γ-синуклеинам. Исследования охватывают широкий спектр параметров состояния клеток головного мозга, включающих показатели генерации активных форм кислорода, содержания эндогенного антиоксиданта (восстановленного глутатиона), развития внутриклеточной кальциевой сигнализации, а также функционирования электронтранспортной цепи митохондрий.

На стадии согласования и пилотных экспериментов находится работа по изучению митохондриальной дисфункции при развитии патологий эндометрия (в частности, аденомиоза). На данный момент уже получены данные, свидетельствующие о существенно более высоком уровне образования активных форм кислорода в клетках, взятых у пациентов с патологией, по сравнению с клетками условно здоровых добровольцев. В сотрудничестве по данному направлению заинтересованы ряд практикующих врачей-гинекологов, а также компании, осуществляющие производство специализированных лекарственных препаратов.
Скрыть Показать полностью
Abramov A.Y., Potapova E.V., Dremin V.V., Dunaev A.V.
Interaction of Oxidative Stress and Misfolded Proteins in the Mechanism of Neurodegeneration. Life (Basel). 2020. June (10(7)).
Novikova I.N., Manole A., Zherebtsov E.A., Stavtsev D.D., Vukolova M.N., Dunaev A.V., Angelova P.R., Abramov A.Y.
Adrenaline induces calcium signal in astrocytes and vasoconstriction via activation of monoamine oxidase. Free Radical Biology and Medicine. 2020. November (159).
Cheng X., Vinokurov A.Y., Zherebtsov E.A., Stelmashchuk O.A., Angelova P.R., Esteras N., Abramov A.Y.
Variability of mitochondrial energy balance across brain regions. Journal of Neurochemistry. 2020. November.
Sokolovski S.G., Zherebtsov E.A., Kar R.K., Golonka D., Stabel R., Chichkov N.B., Gorodetsky A., Schapiro I., Möglich A., Rafailov E.U.
Two-photon conversion of a bacterial phytochrome. Biophysical Journal. 2021. February (120(5)).
Berezhnov A.V., Fedotova E.I., Sergeev A.I., Teplov I.Y., Abramov A.Y.
Dopamine controls neuronal spontaneous calcium oscillations via astrocytic signal. Cell Calcium. 2021. January (94).
Dolgikh A.I., Stelmashchuk O.A., Vinokurov A.Y., Zherebtsov E.A., Abramov A.Y.
Measurements of mitochondrial NADH pool and NADH production rate in acute brain slices and primary cell cultures using live cell imaging. Proc. SPIE 11845, Saratov Fall Meeting 2020: Optical and Nanotechnologies for Biology and Medicine. 2021. May.
Palalov A., Gorlin P., Seryogina E., Gorbunova M., Alekseev A., Zherebtsov E., Abramov A.
NADH growth rate evaluation in different rat brain regions by fluorescence spectroscopy. Proc. SPIE 11845, Saratov Fall Meeting 2020: Optical and Nanotechnologies for Biology and Medicine. 2021. May.
Vinokurov, A. Y., Stelmashuk, O. A., Ukolova, P. A., Zherebtsov, E. A., & Abramov, A. Y.
(2021). Brain region specificity in reactive oxygen species production and maintenance of redox balance // Free Radical Biology and Medicine, 2021, V. 174,p. 195-201
Vinokurov A., Dremin V., Piavchenko G., Stelmashchuk O., Angelova P., Abramov A.
Assessment of Mitochondrial Membrane Potential and NADH Redox State in Acute Brain Slices // Mitochondrial Medicine. Volume 2: Assessing Mitochondria, 2021, P. 193-202.
Фотоальбомы
Среда , 17.03.2021
Четверг , 04.03.2021
Среда , 30.12.2020
Пятница , 23.10.2020
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта