Лаборатория молекулярной тераностики была образована в 2017 году на базе группы химии хромопротеинов. В настоящее время основные научные интересы лаборатории связаны с созданием новых фотоактивных соединений для обнаружения (диагностики), адресной доставки и уничтожения раковых новообразований (терапии). В частности, проводятся исследования по разработке новых гибридных белково-пептидных флуоресцентных/фототоксических конструкций для диагностики и последующей терапии раковых заболеваний. Также, часть исследований посвящена получению новых внутриклеточных сенсоров на основе флуоресцентных белков. Отдельное направление связано с разработкой и синтезом новых органических флуоресцентных красителей для биоимиджинга и тераностики.

ТЕРАНОСТИКА = ТЕРАПИЯ + ДИАГНОСТИКА

Значительная часть научных интересов лаборатории связана с получением новых генетически кодируемых тераностических агентов (ТА). Универсальным свойством раковых клеток является пониженный по сравнению с физиологическим уровень рН во внеклеточном пространстве (рН 6.0-6.7). Для нацеленной доставки ТА к раковым клеткам нами используется пептид, который при физиологических рН водорастворим, а при понижении рН встраивается в мембрану клетки. Для диагностики и последующего уничтожения раковых клеток созданы генно-инженерные конструкции, включающие в себя описанный выше пептид и флуоресцирующие белки, обладающие фототоксическим действием (фотосенсибилизаторы KillerRed, miniSOG). Эти конструкции в настоящее время исследуются на культурах клеток, культивируемых при нормальных физиологических рН и в средах при пониженных рН. Полученные экспериментальные данные позволят сделать вывод о перспективах дальнейших исследований и практического применения этих новых ТА для лечения различных форм рака.

Также значительная область интересов лаборатории связана с синтезом новых ТА на основе небольших органических молекул, для диагностики различных заболеваний и их дальнейшее применение в биоимаджинге и фотодинамической терапии.

Флуорогенные метки представляют собой соединения, которые обладают флуоресценцией только после образования связи с целевым объектом. Это важно, когда процедура отмывки несвязавшейся метки затруднена или невозможна (например, в экспериментах in vivo). Была синтезирована флуорогенная метка на основе BODIPY, которая приобретает зеленую флуоресценцию только после реакции с цистеинами белка (Pakhomov A.A., et al., Mendeleev commun. 2016).

Похожий подход был применен для мечения мембранных структур клетки. Было получено флуорогенное производное BODIPY, которое приобретало флуоресценцию только после нековалентного связывания с клеточной мембраной. Это свойство производного было применено для моментального мечения клеточных мембран (Pakhomov A.A., et al., BioTechniques 2017).

Йодные производные BODIPY обладают фотосенсибилизационными свойствами и имеют большой потенциал в фотодинамической терапии. Нами проводятся работы по адресной доставке иодированных BODIPY к опухолевым клеткам.

В лаборатории также ведутся работы по разработке новых клеточных сенсоров на основе флуоресцентных белков. На основе мономерного варианта флуоресцентного белка DendFP (Dendra2) создан ратиометрический сенсор, который при изменении рН обратимо меняет цвет флуоресценции от зеленого к красному, за счет чего позволяет с большой точностью измерять внутриклеточный рН. Этот сенсор можно направлять в различные внутриклеточные компартменты, например, в митохондрии и цитоплазму, и там измерять рН. Dendra2 можно использовать для отслеживания изменения внутриклеточного рН в живых клетках в динамике, к примеру в процессе апоптоза. (Pakhomov A.A., et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 2017)

Если природный белок DendFP под действием света изменяет цвет флуоресценции с зеленого на красный, то мутантный вариант c заменой Ser142Ala вблизи хромофора, дает форму, которая превращается из бесцветной нефлуоресцирующей в зеленую флуоресцентную. Этот белок может быть использован как маркер для отслеживания перемещения различных клеточных объектов в пространстве. (Pakhomov A.A., et al., Russ. J. Bioorganic Chem. 2017).

Лаборатория сотрудничает с другими лабораториями Института, а также с Биологическим факультетом МГУ, Химическим факультетом МГУ, Институтом синтетических полимерных материалов РАН, Институтом элементоорганических соединений РАН.
 

Основным направлением исследований лаборатории является получение и исследование соединений для обнаружения, адресной доставки и уничтожения раковых новообразований.

В лаборатории ведутся работы по получению генетически кодируемых белковых конструкций на основе флуоресцентных/фототоксических белков с пептидными фрагментами, нацеливающими их на раковые клетки в кислой среде.

Мы занимаемся изучением свойств и применением флуоресцентных белков GFP-семейства для исследований живых систем.

Также мы получаем низкомолекулярные органические флуоресцентные красители на основе BODIPY c функциональными заместителями, позволяющими применять их для флуоресцентной визуализации клеток и в тераностике раковых заболеваний.

В лаборатории используется широкий набор методов биоорганической химии, включая органический синтез для получения низкомолекулярных соединений. Для получения и тестирования белковых препаратов используются методы генной инженерии, белковой химии, прокариотическая наработка рекомбинантных белков и их очистка современными хроматографическими методами. Связывание и анализ активностей препаратов проводится на раковых культурах клеток млекопитающих с использованием высокоразрешающей флуоресцентной микроскопии и цитометрии.

Научные проекты

Загрузка...

Мартынов Владимир Иванович

Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10 — На карте