-Органотипические модели опухолей с использованием микрофлюидных технологий

В рамках предлагаемого проекта планируется проведение прорывных исследований в области биоинженерии органотипических конструктов для решения задач в области прецизионной медицины нового поколения, отвечающей на приоритетные для РФ вызовы в онкологии. Исследования будут проводиться в научном подразделении мирового уровня, Отделе иммунологии ИБХ РАН (далее, Лаборатория) под руководством ведущего учёного профессора Звягина, в прошлом, руководителя проекта Мегагранта и при поддержке руководителя Лаборатории академика Деева. Планируемая программа зиждется на тераностической платформе, созданной в Лаборатории. На сегодняшний день коллектив проекта прочно утвердился на переднем крае мировой науки в тераностике онкологических заболеваний со своими разработками в молекулярной иммунологии, сочетанной радиотерапии, наномедицине и биофотонике, что подтверждается публикациями в топовых журналах (Nat Biomed Eng., Nat Nanotechnol., PNAS, ACS Nano и др.), патентами и завершёнными предклиническими испытаниями. Трансляция разработок с высоким терапевтическим потенциалом в клиническую практику становится насущной задачей научного коллектива, равно как и российской фундаментальной науки в целом. Технология трёхмерных (3D) органотипических моделей опухолей с использованием микрофлюидных технологий оказалась прорывным решением, которое позволит реализовать трансляционный потенциал коллектива и объективно оценить перспективы и преимущества разработанных коллективами инновационных соединений. Самые перспективные соединения планируется в дальнейшем тестировать в доклинических и клинических испытаниях. Коллектив в целом представляет собой оптимальное сочетание именитых и молодых учёных, работающих в России и за рубежом, занимающих заметные позиции в российском научном сообществе. Программа исследований нацелена на создание технологии доступных и высокорелевантных органотипических микрофлюидных онкологических моделей (ОМОМ), воспроизводящих основные свойства биологии опухоли и ее реакции на терапевтические воздействия, которые будут исследоваться в контексте взаимодействия опухолевых клеток с микроокружением. Поставленная масштабная цель будет достигнута благодаря решению следующих задач: 1. Разработка и создание 3D органотипических моделей опухолей на базе микрофлюидных технологий нового поколения. 2. Разработка подходов к лечению онкологических заболеваний с использованием разработанных коллективом проекта тераностических агентов и моделей опухоли как единой динамической экосистемы. Созданная холистическая модель опухоли позволит провести уникальные исследования синергетической терапевтической эффективности разработанных соединений. 3. Применение отлаженной коллективом авторов органотипической модели опухоли с использованием биопсийных образцов опухолей будет способствовать эффективной персонализированной терапии онкологических больных.

January 6, 2021 — December 31, 2024

Zvyagin A.V. (PI)

Grant, RSF

List of publications

  1. Es HA, Cox TR, Sarafraz-Yazdi E, Thiery JP, Warkiani ME (2021). Pirfenidone reduces epithelial–mesenchymal transition and spheroid formation in breast carcinoma through targeting cancer-associated fibroblasts (Cafs). Cancers (Basel) 13 (20),
  2. Proshkina GM, Shramova EI, Shilova MV, Zelepukin IV, Shipunova VO, Ryabova AV, Deyev SM, Kotlyar AB (2021). DARPin_9-29-Targeted Gold Nanorods Selectively Suppress HER2-Positive Tumor Growth in Mice. Cancers (Basel) 13 (20),
  3. Palamarchuk AI, Alekseeva NA, Streltsova MA, Ustiuzhanina MO, Kobyzeva PA, Kust SA, Grechikhina MV, Boyko AA, Shustova OA, Sapozhnikov AM, Kovalenko EI (2021). Increased susceptibility of the CD57− NK cells expressing KIR2DL2/3 and NKG2C to iCasp9 gene retroviral transduction and the relationships with proliferative potential, activation degree, and death induction response. Int J Mol Sci 22 (24),
  4. Shipunova VO, Kovalenko VL, Kotelnikova PA, Sogomonyan AS, Shilova ON, Komedchikova EN, Zvyagin AV, Nikitin MP, Deyev SM (2022). Targeting cancer cell tight junctions enhances plga-based photothermal sensitizers’ performance in vitro and in vivo. Pharmaceutics 14 (1),
  5. Shramova EI, Chumakov SP, Shipunova VO, Ryabova AV, Telegin GB, Kabashin AV, Deyev SM, Proshkina GM (2022). Genetically encoded BRET-activated photodynamic therapy for the treatment of deep-seated tumors. Light Sci Appl 11 (1), 38
  6. Akasov R, Khaydukov EV, Yamada M, Zvyagin AV, Leelahavanichkul A, Leanse LG, Dai T, Prow T (2022). Nanoparticle enhanced blue light therapy. Adv Drug Deliv Rev 184, 114198
  7. Mirkasymov AB, Zelepukin IV, Ivanov IN, Belyaev IB, Dzhalilova SD, Trushina DB, Yaremenko AV, Ivanov YV, Nikitin MP, Nikitin PI, Zvyagin AV, Deyev SM (2022). Macrophage blockade using nature-inspired ferrihydrite for enhanced nanoparticle delivery to tumor. Int J Pharm 621, 121795
  8. Kalinovsky DV, Kibardin AV, Kholodenko IV, Svirshchevskaya EV, Doronin II, Konovalova MV, Grechikhina MV, Rozov FN, Larin SS, Deyev SM, Kholodenko RV (2022). Therapeutic efficacy of antibody-drug conjugates targeting GD2-positive tumors. J Immunother Cancer 10 (6),
  9. Rzhevskiy AS, Kapitannikova AY, Vasilescu SA, Karashaeva TA, Razavi Bazaz S, Taratkin MS, Enikeev DV, Lekarev VY, Shpot EV, Butnaru DV, Deyev SM, Thiery JP, Zvyagin AV, Ebrahimi Warkiani M (2022). Isolation of Circulating Tumor Cells from Seminal Fluid of Patients with Prostate Cancer Using Inertial Microfluidics. Cancers (Basel) 14 (14),
  10. Proshkina G, Shramova E, Ryabova A, Katrivas L, Giannini C, Malpicci D, Levi-Kalisman Y, Deyev S, Kotlyar A (2022). Novel Small Multilamellar Liposomes Containing Large Quantities of Peptide Nucleic Acid Selectively Kill Breast Cancer Cells. Cancers (Basel) 14 (19),
  11. Parakhonskiy BV, Shilyagina NY, Gusliakova OI, Volovetskiy AB, Kostyuk AB, Balalaeva IV, Klapshina LG, Lermontova SA, Tolmachev V, Orlova A, Gorin DA, Sukhorukov GB, Zvyagin AV (2021). A method of drug delivery to tumors based on rapidly biodegradable drug-loaded containers. Appl Mater Today 25,
  12. Guller A, Kuschnerus I, Rozova V, Nadort A, Yao Y, Khabir Z, Garciabennett A, Liang L, Polikarpova A, Qian Y, Goldys EM, Zvyagin AV (2021). Chick embryo experimental platform for micrometastases research in a 3d tissue engineering model: Cancer biology, drug development, and nanotechnology applications. Biomedicines 9 (11),
  13. Kotelnikova PA, Iureva AM, Nikitin MP, Zvyagin AV, Deyev SM, Shipunova VO (2022). Peroxidase-like activity of silver nanowires and its application for colorimetric detection of the antibiotic chloramphenicol. Talanta Open 6, 100164
  14. Kovalenko VL, Komedchikova EN, Sogomonyan AS, Tereshina ED, Kolesnikova OA, Mirkasymov AB, Iureva AM, Zvyagin AV, Nikitin PI, Shipunova VO (2023). Lectin-Modified Magnetic Nano-PLGA for Photodynamic Therapy In Vivo. Pharmaceutics 15 (1), 92
  15. Kalinovsky DV, Kholodenko IV, Kibardin AV, Doronin II, Svirshchevskaya EV, Ryazantsev DY, Konovalova MV, Rozov FN, Larin SS, Deyev SM, Kholodenko RV (2023). Minibody-Based and scFv-Based Antibody Fragment-Drug Conjugates Selectively Eliminate GD2-Positive Tumor Cells. Int J Mol Sci 24 (2),
  16. Pospelov AD, Kutova OM, Efremov YM, Nekrasova AA, Trushina DB, Gefter SD, Cherkasova EI, Timofeeva LB, Timashev PS, Zvyagin AV, Balalaeva IV (2023). Breast Cancer Cell Type and Biomechanical Properties of Decellularized Mouse Organs Drives Tumor Cell Colonization. Cells 12 (16),
  17. Kotelnikova PA, Shipunova VO, Deyev SM (2023). Targeted PLGA–Chitosan Nanoparticles for NIR-Triggered Phototherapy and Imaging of HER2-Positive Tumors. Pharmaceutics 16 (1), 9
  18. Shramova EI, Frolova AY, Filimonova VP, Deyev SM, Proshkina GM (2023). System for Self-excited Targeted Photodynamic Therapy Based on the Multimodal Protein DARP-NanoLuc-SOPP3. Acta Naturae 15 (4), 100–110
  19. Belyaev IB, Zelepukin IV, Kotelnikova PA, Tikhonowski GV, Popov AA, Kapitannikova AY, Barman J, Kopylov AN, Bratashov DN, Prikhozhdenko ES, Kabashin AV, Deyev SM, Zvyagin AV (2024). Laser-Synthesized Germanium Nanoparticles as Biodegradable Material for Near-Infrared Photoacoustic Imaging and Cancer Phototherapy. Adv Sci (Weinh) 11 (20), e2307060
  20. Zelepukin IV, Shevchenko KG, Deyev SM (2024). Rediscovery of mononuclear phagocyte system blockade for nanoparticle drug delivery. Nat Commun 15 (1), 4366
  21. Streltsova MA, Palamarchuk AI, Vavilova JD, Ustiuzhanina MO, Boyko AA, Velichinskii RA, Alekseeva NA, Grechikhina MV, Shustova OA, Sapozhnikov AM, Kovalenko EI (2024). Methodological Approaches for Increasing the Retroviral Transduction Efficiency of Primary NK Cells. Curr Pharm Des 30 (37), 2947–2958
  22. Frolova AY, Kim EE, Kononevich YN, Martynov VI, Deyev SM, Pakhomov АА (2024). Octa-BODIPY dye for monitoring live cell parameters using fluorescence lifetime imaging microscopy. Opt Spectrosc 132 (4), 358–363