Основными направлениями работ лаборатории являются разработка фундаментальных и прикладных аспектов биотехнологии и внедрение результатов фундаментальных молекулярно-биологических и молекулярно-генетических исследований в производство биофармацевтических препаратов, а также в сельскохозяйственную практику.

В лаборатории осуществляется полный цикл работ в области генной инженерии: от выбора стратегии клонирования индивидуального гена и его химико-ферментативного синтеза до разработки метода выделения, очистки, полной физико-химической идентификации и исследования биологической активности, масштабирования экспрессии и стадии ферментации, а также создания лабораторных и опытно-промышленных регламентов, которые реализуются совместно с Опытным биотехнологическим производством.

Лаборатория принимает участие в многочисленных исследовательских проектах совместно с другими отечественными лабораториями и международными партнерами. Партнерами Лаборатории являются: Филиал ИБХ РАН, Институт молекулярной биологии им. Энгельгардта РАН, Институт кристаллографии им. Шубникова РАН, НИИ химической биологии и фундаментальной медицины, НИИ физиопульманологии ММА им. Сеченова, МГУ прикладной биотехнологии, Гематологический центр РАМН, Институт вирусологии им. Ивановского РАМН, Российский кардиологический научно-производственный комплекс Росмедтехнологий, НИИ при больнице им. Кащенко, University of Kuopio Department of Pharmaceutical Chemistry (Kuopio, Finland), Фонд экспериментальной патологии и иммунологии опухоли (Амстердам, Нидерланды) и пр.

Лаборатория имеет 13 грантов МНТЦ, РФФИ и др.

Постоянно ведется работа с молодежью, и готовятся молодые специалисты. За время существования Лаборатории по тематике исследований были защищены 2 докторские и более 10 кандидатских диссертаций.

Лаборатория биотехнологии была образована на основе созданного в 1980 г. отдела биотехнологии, с 1990 г. — лаборатория биотехнологии с комплексной опытной установкой, с 2000 г. — лаборатория биотехнологии.

• Разработка лекарственных препаратов белковой природы на базе технологий рекомбинантных ДНК с привлечением последних достижений генной инженерии, осуществляя полный цикл работ: от выбора стратегии клонирования индивидуального гена и его химико-ферментативного синтеза до разработки методов выделения, очистки и тестирования целевого белка. Основные усилия сосредоточены на использовании прокариотических штаммов-продуцентов, штаммов-продуцентов культур растительных клеток.
• Разработка технологии получения других биологически активных веществ (БАВ): пептидов, гормонов, дисахаридов, ферментов, нуклеозидов, БАВ растительного происхождения с использованием химико-ферментативных процессов.
• Разработка методов получения рекомбинантных белков и пептидов, в том числе и с использованием процессов белкового сплайсинга.
• Разработка методов химического синтеза нуклеотидов и нуклеозидов, пептидов; создание тест-системы для ДНК-диагностики мутаций, ассоциированных с тромбофилией.
• Проведение исследований по испытанию на мышиных биомоделях новых противовирусных и противоопухолевых препаратов и вакцин.

Одним из главных достижений лаборатории совместно с опытным биотехнологическим производством ИБХ является разработка и внедрение отечественной технологии производства активной фармацевтический субстанции (АФС) генно-инженерного инсулина человека (руководитель —  А. И. Мирошников). Реализация проекта была осуществлена в 2000—2004 гг. при активной поддержке Российской академии наук и Правительства г. Москвы. Получение АФС привело к разработке готовых лекарственных форм инсулина в виде быстродействующей лекарственной формы — «Инсуран Р» (удельная активность 40 и 100 МЕ/мл), а также лекарственной формы пролонгированного действия — «Инсуран НПХ» (40 и 100 МЕ/мл). Завершение этого масштабного проекта позволило на базе ИБХ освоить производство АФС и лекарственных форм генно-инженерного инсулина человека в количестве, обеспечивающем 14% потребности здравоохранения г. Москвы в инсулине. В 2005 г. эта работа была удостоена премии Правительства РФ в области науки и техники.

Аналогичные этапы исследования были проделаны при разработке технологии производства важных для медицинской практики рекомбинантных гормонов — соматропина (лекарственная форма «Растан^ТМ») и окситоцина.

Разработка и освоение опытно-промышленного производства рекомбинантных ферментов пурин- и пиримидинфосфорилаз позволила отработать и масштабировать отдельные стадии биотехнологического процесса получения субстанций лекарственных препаратов «Кладрибина» и «Флударабина» — препаратов на основе модифицированных нуклеозидов с использованием ферментативного трансгликозилирования и обладающих широким спектром противоопухолевой активности в отношении лимфоидных злокачественных новообразований, а также противовирусного препарата «Рибаварина».

Совместно с лабораторией биокатализа Института были клонированы и экспрессированы гены альбумина человека в метилотрофных дрожжах, а также фактора VII крови в эукариотической системе.

Разработана и реализована схема получения целевых пептидов с использованием процесса белкового сплайсинга. Новизна предлагаемого подхода заключается в использовании генетических конструкций, в состав которых входит белок интеин, способный к управляемому автокаталитическому расщеплению, в результате которого происходит выщепление целевого биологически активного пептида из гибридного белка в специально подобранных условиях. Основным преимуществом данного подхода является исключение стадии ферментативного расщепления гибридного белка, что значительно упрощает и удешевляет процесс получения целевых продуктов.

По схеме белкового сплайсинга клонированы и экспрессированы гены пептидных гормонов: тимозина α₁, применяющегося для лечения бактериальных инфекционных и вирусных заболеваний (гепатитов В и С), а также в качестве противоопухолевого средства; глюкагона — анатагониста инсулина, используемого при терапии тяжелых гипогликемических состояний больных сахарным диабетом; эпидермального фактора роста — для заживления ран и при ангиогенезе; эксендина-4 — глюкагон-подобного пептида — для лечения диабета второго типа; кальцитонина — для лечения системных заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ; гирудина — как антикоагулянта для предотвращения осложнений, связанных с тромбообразованием при инфаркте миокарда и тромботическом инсульте.

Кроме того, в стадии научной разработки находятся следующие препараты: интерфероны α-2b иβ-1b, пептидные гормоны — проинсулин и С-пептид человека для диагностики инсулиномы; интерлейкин-3 человека для лечения органов кроветворения; полипептиды — циклотиды растений как противоопухолевые и противовирусные препараты, инсектициды, ESAT-6, микобактериальный антиген Mycobacterium tuberculosis как диагностическое средство, азурин из Pseudomonas aeruginosa как противоопухолевое средство; анти- и ангиогенные препараты — фрагменты тумстатина (L69К-95) и эндостатина 1—49, сосудистый фактор роста эндотелия, изоформа VEGF165b, сосудистый фактор роста эндотелия VEGF₁₆₅, фрагмент 24—57 фактора дифференцировки пигментного эпителия (PEDF), ферменты нуклеинового обмена.

Помимо ингибиторов ферментов из ВИЧ-1 иВИЧ-2 на основе модифицированных нуклеозидов лаборатория занимается поиском пептидов-ингибиторов ферментов ревертазы ВИЧ и интегразы ВИЧ-1 из полихеты тропических морей Eunicidae Gen. sp. N3. Было показано, что оба ингибиторных пептида содержат необычные аминокислоты — метилгистидин и гомосерин.

Совместно с другими лабораториями разработан математический метод анализа, позволяющий выявлять в последовательностях белков иерархически организованные элементы — ЭЛементы Информационной Структуры (ЭЛИС). Показано, что ЭЛИС соответствуют устойчивым элементам в пространственной структуре белков. В белках с четко выраженной доменной структурой ЭЛИС высшего ранга соответствуют структурным доменам, а в остальных белках — «скрытым» доменам, ответственным за проявление белками функциональной активности.

Представления об информационной структуре белков позволили предложить:

• метод получения новых рекомбинантных белков;
• метод нахождения В-эпитопов в первичных структурах белков.

Предложенные теоретические методы были апробированы в экспериментальных исследованиях, выполненных в различных лабораториях ИБХ РАН. Метод АНализа Информационной Структуры (АНИС) белков реализован в виде общедоступного WEB-сервиса «ANIS-Trees» (anis.ibch.ru/trees).

Разработаны методы синтеза фосфоамидитов полностью защищенных тридезоксинуклеотидов — исходных компонентов для синтеза пептидных и олигонуклеотидных библиотек, а также частично защищенных дирибонуклеотидов высокой чистоты в препаративных масштабах (10—20 г) для синтеза олигорибонуклеотидов высокой чистоты.

Ведутся работы по синтезу библиотек модифицированных нуклеозидов, структурно-функциональному анализу полученных соединений и скринингу их биологической активности.

Разработано 12 тест-систем для ДНК-диагностики мутаций, ассоциированных с тромбофилией. Разработана тест-система ДНК-диагностики врожденной гиперплазии надпочечников и исследуются мутационные изменения гена CYP21 при этой патологии. Получены высококачественные препараты рекомбинантной Taq-ДНК-полимеразы и ее производных.

Сотрудники лаборатории работают с клеточными культурами растений, которые являются потенциальными продуцентами БАВ. Изучены состав экстрактов БАВ и возможность их использования в косметических средствах. Отработаны лабораторные способы выделения лигнанов, берберина, ведется работа по изучению биотехнологических способов получения из клеточных культур терпеноидов, апокаратиноидов, каратиноидов.

Большинство приоритетных работ защищено российскими патентами (более 40).

Научные проекты

Загрузка...

Мирошников Анатолий Иванович

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