Комплексный подход к биоинженерии мультифункциональных соединений направленного действия для диагностики и терапии рака
Разработка новых методов и подходов для терапии онкологических заболеваний на сегодняшний день - одна из наиболее актуальных и активно развивающихся областей биологии и медицины. Несмотря на большое количество существующих подходов к терапии онкологических заболеваний, идея направленного подавления популяции злокачественно трансформированных клеток остается до сих пор актуальной и востребованной. Применяя подход селективной элиминации клеток опухоли, можно избежать большинства проблем, характерных для неспецифической терапии онкологических заболеваний. Данный проект направлен на разработку нового поколения мультифункциональных соединений для диагностики и таргетной терапии рака на основе комплексного биоинженерного подхода, включающего следующие три аспекта: 1) разработка (инженерия) направляющих агентов на основе антител и их фрагментов, а также на основе инновационных полипептидов неантительной природы; 2) разработка визуализирующих и действующих агентов различной природы, включая энзимы, белковые токсины, фототоксические белки, а также магнитные и флуоресцентные наночастицы; 3) разработка адекватных подходов (химическая конъюгация, генная и белковая инженерия, самосборка наночастиц) для объединения направляющих и терапевтических (и/или диагностических) агентов в единое мультифункциональное соединение для диагностики и терапии рака. Проект представляет собой масштабное многопрофильное исследование на стыке наук, требующее привлечения широкого спектра методов и технологий, а также широкой эрудиции исследователей в области молекулярной иммунологии, биохимии, белковой химии и физико-химии наноструктур. Комплексный биоинженерный подход предполагает создание большого набора соединений для селективного воздействия на опухоли. Основу этих противоопухолевых соединений составят действующие молекулы с различными механизмами действия, а также наночастицы, позволяющие применить разного рода физическое воздействие на опухолевую клетку (облучение, магнитное поле, нагрев). Разработка такого комплексного подхода в полной мере отвечает современным представлениям о необходимости интегрального воздействия на опухоли с учетом индивидуальных особенностей каждого онкологического пациента. Задача разработки мультифункциональных соединений для диагностики и таргетной терапии рака на основе предлагаемого комплексного подхода является новой научной задачей прежде всего в отношении конечного результата, поскольку предполагает создание нового поколения соединений для таргетной терапии и диагностики рака, базирующегося на модульном принципе и обладающего уникальной совокупностью свойств. Кроме того, научная новизна поставленной задачи состоит в разработке основных составляющих компонентов мультифункциональных гибридных комплексов, включающих действующий и/или диагностический (визуализирующий) компонент, а также направляющий компонент, отвечающий за селективность действия всего комплекса. Еще одной важной составляющей частью проекта, определяющей его новизну, является разработка адекватных подходов для объединения компонентов в единый устойчивый и биосовместимый комплекс с новой совокупностью свойств. Полученные гибридные мультифункциональные конструкции будут представлять пример интегральных соединений, когда «целое больше, чем сумма составляющих его частей», чем и определяется в целом новизна поставленной задачи.
6 Января 2014 года 31 Декабря 2018 года
Список публикаций по проекту
- (2019). Preclinical Study of Biofunctional Polymer-Coated Upconversion Nanoparticles. Toxicol Sci 170 (1), 123–132
- (2016). Bioreactor-based tumor tissue engineering. Acta Naturae 8 (3), 44–58
- (2016). Mediators and biomarkers of inflammation in meningitis: Cytokine and peptidome profiling of cerebrospinal fluid. Biochemistry (Mosc) 81 (11), 1293–1302
- (2016). Myelin-Reactive Monoclonal Antibodies from Multiple Sclerosis Patients Cross-React with Nucleoproteins in HEp-2 Lysate. Bionanoscience 6 (4), 322–324
- (2016). Synthesis of magnetic silica nanomarkers with controlled physicochemical properties. Dokl Biochem Biophys 470 (1), 335–337
- (2016). Recombinant targeted toxin based on HER2-specific DARPin possesses a strong selective cytotoxic effect in vitro and a potent antitumor activity in vivo. J Control Release 233, 48–56
- (2016). Development of a recombinant immunotoxin for the immunotherapy of autoreactive lymphocytes expressing MOG-specific BCRs. Biotechnol Lett 38 (7), 1173–1180
- (2016). Study of Fibronectin Type III-Like Domains Role in Activation of gp130 Receptor. Bull Exp Biol Med 161 (1), 72–74
- (2016). Riboflavin photoactivation by upconversion nanoparticles for cancer treatment. Sci Rep 6, 35103
- (2016). MPQ-cytometry: A magnetism-based method for quantification of nanoparticle-cell interactions. Nanoscale 8 (25), 12764–12772
- (2016). Construction of the plasmid-free strain for human growth hormone production. Biochimie 128129, 148–153
- (2017). Applications of genetically encoded photosensitizer miniSOG: from correlative light electron microscopy to immunophotosensitizing. J Biophotonics 10 (3), 338–352
- (2016). Upconversion nanoparticles and their hybrid assemblies for biomedical applications. RUSS CHEM REV 85 (12), 1277–1296
- (конференция) (2016). Near infrared luminescent-magnetic nanoparticles for bimodal imaging in vivo. Proceedings - 2016 International Conference Laser Optics, LO 2016 , S244
- (конференция) (2016). Lectin-based nanoagents for specific cell labelling and optical visualization. Proceedings - 2016 International Conference Laser Optics, LO 2016 , S237
- (2015). Internalization and Recycling of the HER2 Receptor on Human Breast Adenocarcinoma Cells Treated with Targeted Phototoxic Protein DARPinminiSOG. Acta Naturae 7 (3), 126–132
- (2015). Complexes of magnetic nanoparticles and scFv antibodies for targeting and visualizing cancer cells. IEEE-NANO 2015 - 15th International Conference on Nanotechnology , 13–16
- (2014). Specific visualization of tumor cells using upconversion nanophosphors. Acta Naturae 6 (23), 48–53
- (2015). Man-made antibodies and immunoconjugates with desired properties: Function optimization using structural engineering. RUSS CHEM REV 84 (1), 1–26
- (2014). Excessive labeling technique provides a highly sensitive fluorescent probe for real-time monitoring of biodegradation of biopolymer pharmaceuticals in vivo. Acta Naturae 6 (23), 54–59
- (2015). A comprehensive study of interactions between lectins and glycoproteins for the development of effective theranostic nanoagents. Dokl Biochem Biophys 464 (1), 315–318
- (2015). Mechanism of the cytotoxic action of immunophototoxin 4D5scFV-miniSOG on HER2/neu-positive cancer cells. Dokl Biochem Biophys 460 (1), 16–19
- (2015). A new anticancer toxin based on HER2/neu-specific DARPin and photoactive flavoprotein miniSOG. Biochimie 118, 116–122
- (2015). A novel far-red fluorescent xenograft model of ovarian carcinoma for preclinical evaluation of HER2-targeted immunotoxins. Oncotarget 6 (31), 30919–30928
- (2015). Chemical polysialylation of recombinant human proteins. Methods Mol Biol 1321, 389–404
- (2015). Supramolecular agents for theranostics. Russ. J. Bioorganic Chem. 41 (5), 481–493