Научно-образовательный комплекс по современным проблемам медицины «Живые системы» - презентация

1

2 Научно-образовательный комплекс по современным проблемам медицины «Живые системы»

3 Комплекс создан на базе ГОУ ВПО НГУ и следующих институтов СО РАМН и СО РАН: Институт молекулярной биологии и биофизики СО РАМН (ИМББ СО РАМН): Институт клинической иммунологии СО РАМН (ИКИ СО РАМН) Институт экспериментальной лимфологии СО РАМН (ИЭЛ СО РАМН) Институт терапии СО РАМН (ИТ СО РАМН) Институт физиологии СО РАМН (ИФ СО РАМН) Институт цитологии и генетики СО РАН (ИЦИГ СО РАН) Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН (ИХБиФМ СО РАН) Институт органической химии СО РАН (ИОХ СОРАН)

4 НОК состоит из трех целевых лабораторий: Междисциплинарная лаборатория «Наука, здоровье, общество», Лаборатория диагностики неинфекционных и инфекционных заболеваний современными молекулярно-генетическими методами, Лаборатория новых лекарственных препаратов и технологий.

5 Цели создания и основные направления деятельности НОК НОК создан для содействия интеграции научного и образовательного потенциала научных организаций, высших учебных заведений и инновационных структур с целью осуществления на базе Комплекса совместных исследований и разработок, а также создания условий для подготовки и переподготовки научных и научно- педагогических кадров высшей квалификации, активизации участия молодых ученых, аспирантов и студентов в исследованиях, совместного осуществления инновационной деятельности в научной и образовательной сферах.

6 ЗАДАЧИ НОК по направлению учебная и учебно-методическая деятельность создание новых образовательных курсов и совершенствовании существующих программ подготовки специалистов в области разработки, производства и проведения клинических испытаний новых лекарственных препаратов с учетом требований современных стандартов РФ, а также международных стандартов GMP,GCP, GLP. разработка мультимедийных курсов по специальности «Лечебное дело», а также курсов «Молекулярные мишени для создания новых лекарственных препаратов»; «Молекулярные основы развития патологических процессов»; «Современная диагностика вирусных и бактериальных инфекций»; «Генотерапия».

7 ЗАДАЧИ НОК по направлению научно-исследовательская деятельность: проведение исследований, направленных на создание новых поколений диагностических методов, средств профилактики и лечения инфекционных, наследственных и опухолевых заболеваний, расстройств иммунной системы; установления механизмов важнейших молекулярно-генетических процессов – репликации, репарации, транскрипции и трансляции с целью идентификации мишеней для создания новых терапевтических препаратов и средств диагностики; исследования химических реакций биополимеров и их компонентов, создания специфических аффинных реагентов для воздействия на определенные биополимеры, новых подходов генотерапии, основанных на использовании олигонуклеотидных производных и генетических конструкций, позволяющих регулировать или подавлять экспрессию определенных генов и вносить направленные мутации в определенные гены;

8 По направлению научно- исследовательская деятельность: поиск новых маркеров иммунологических расстройств и идентификации биополимеров, обладающих противоопухолевым и иммуномодулирующим действием; исследования в области фармакогеномики и определения индивидуального уровня метаболизма лекарственных препаратов у конкретного пациента; разработка новых конкурентоспособных на мировом рынке препаратов для лечения опухолей, вирусных и сердечно-сосудистых заболеваний на основе использования молекулярных мишеней

9

10 Бетулиновая кислота (БК) – растительный пентациклический тритерпеноид, выделенный из коры березы, обладает избирательным цитотоксическим действием в отношении различных опухолевых клеток, противовирусными свойствами, такими как анти- ВИЧ активность, противомалярийным, антибактериальным, а также системным противовоспалительным действием (Kashiwada Y. et al., 1996). Противоопухолевая активность была показана на клеточной линии меланомы (Liu W. et al., 2004), а также на модели in vivo, на бестимусных мышах, несущих человеческую меланому (Pisha E. et al., 1995). Противоопухолевое действие БК и некоторых ее аналогов связывают с избирательной индукцией апоптоза в опухолевых клетках (Eiznhamer D. et al., 2004). В 2000 году БК была включена в программу RAID (Rapid Access to Intervention Development) Национального института рака, как потенциальный противоопухолевый агент ( mol/status_small_mol.html). В настоящее время препарат на основе бетулиновой кислоты проходит клинические исследования в США в качестве средства для лечения злокачественной меланомы (

11

12 Исследуемые соединения Производные бетулина IVд R 1 + R 2 =O, R 3 =C(O)NHCH(CH 3 )C 2 H 5 ; IVе R 1 + R 2 =O, R 3 =C(O)N(H)C 4 H 9 ; IVж R+ R 2 =O, R 3 =C(O)N(H)– ; IVз R 1 + R 2 =O, R3=C(O)N(H)– ; IVи R 1 + R 2 =O, R 3 =C(O)–N ; IVк R 1 + R 2 =O, R 3 =C(O)–N –CH 2 Ph; IVл R 1 + R 2 =O, R 3 =C(O)N(H)CH 2 – N. I, Iа,б, III, IV, IVа-л

13 Клеточные линии MOLT-4, МТ-4, CEM (клетки Т-клеточных лейкозов человека), Hep G2 (клетки гепатоцеллюлярной карциномы человека), HeLa (клетки аденокарциномы шейки матки человека).

14 Ингибирование роста опухолевых клеток производными бетулина (ID50, мкг/мл)

15 Анализ апоптоза методом проточной цитометрии Интенсивность флуоресценции Контроль III IVa IVб IVв MT-4 MOLT-4 Hep G2 CEM HeLa Количество клеток

16 Индукция апоптоза производными бетулина в опухолевых клетках MT-4MOLT-4 CEM достоверность различий относительно к онтроля (p

17 Исследование содержания мРНК hTERT методом флуоресцентной гибридизации in situ (flow-FISH) с последующим анализом на проточном цитометре в клетках MOLT-4 А. Точечная диаграмма клеток MOLT-4, визуализация клеток по их плотности (боковое светорассеивание, SSC) и размеру клетки (прямое светорассеивание, FSC). Б. Гистограмма проточной цитометрии, показывающая флуоресценцию клеток региона R1 по каналу FL1. Регион М1 – интенсивность флуоресценции клеток без зонда (собственная флуоресценция или аутофлуоресценция). Регион М2 – флуоресценция клеток с зондом (GripNA/FITC) к мРНК hTERT.

18 Влияния производных бетулиновой кислоты на изменение экспрессии гена hTERT в клетках MOLT-4 достоверность различий относительно контроля (p

19 Для анализа профиля экспрессии с помощью ПЦР использовали RT2 Profiler PCR Array System PAHS-012 (SABiosciences). ПЦР в режиме реального времени проводили согласно протоколу SABiosciences в термоциклере ABI Prism 7000 (Applied Biosystems) по программе: 1 цикл 95оС 9 мин; 40 циклов 95оС 15 сек 60оС 1 мин. Результаты ПЦР регистрировали в виде относительной флуоресценции нормированной к сигналу ROX. Результаты ПЦР в виде данных Ct для генов ПЦР эррея анализировали on-line с помощью программного обеспечения SABiosciences. Графически результаты представлены в виде тепловых карт, где красный цвет соответствует усилению, а зеленый – уменьшению уровня экспрессии.

20 Показано, что в опухолевых лимфоидных клетках при воздействии дипептида БК увеличивается в 3-6 раз экспрессия 11 генов, ответственных за регуляцию апоптоза в опухолевых клетках - BCL2-antagonist/killer 1, B-cell CLL/lymphoma 10, BCL2-related protein A1, Caspase 10, apoptosis-related cysteine peptidase, Growth arrest and DNA- damage-inducible, alpha, Lymphotoxin alpha (TNF superfamily, member 1), Tumor necrosis factor receptor superfamily, member 10b, Tumor necrosis factor (ligand) superfamily, member 10, CD70 molecule, Tumor protein p53 binding protein, 2. Вместе с тем, другое производное БК – соединение Г-53, при незначительном увеличении токсичности для опухолевых клеток совершенно иначе активирует экспрессию генов, ответственных за индукцию апоптоза. Происходит дополнительная активацция Tumor protein p73, Tumor necrosis factor receptor superfamily, member 9, Tumor necrosis factor receptor superfamily, member 21, Receptor- interacting serine-threonine kinase 2, Lymphotoxin beta receptor (TNFR superfamily, member 3), CD40 molecule, TNF receptor superfamily member 5, Cell death-inducing DFFA-like effector a, Caspase 14, apoptosis-related cysteine peptidase, B- cell CLL/lymphoma 2 и ряд других генов.

21 N-ЭТИЛПИПЕРАЗИЛАМИД БЕТУЛОНОВОЙ КИСЛОТЫ КАК ПРОТИВОПУХОЛЕВОЕ СРЕДСТВО ТРИТЕРПЕНОВОЙ ПРИРОДЫ Заявка на патент от

22 ГИДРИРОВАННАЯ БЕТУЛОНОВАЯ КИСЛОТА И ЕЁ АМИДЫ КАК ПРОТИВОПУХОЛЕВЫЕ СРЕДСТВА ТРИТЕРПЕНОВОЙ ПРИРОДЫ Заявки на патент РФ от ,

23 Выводы: Впервые исследовано противоопухолевое действие азотсодержащих производных тритерпеновых кислот –бетулоновой и дегидробетулоновой, а также ацетооксипроизводных бетулина in vitro. Определены 50% ингибирующие дозы (ИД50) на опухолевых клетка человека МТ-4, MOLT-4, CEM, Hep G2, HeLa. Установлено, что опухолевые клетки различных линий в разной степени чувствительны к действию тритерпенов. Показано, что химические трансформации бетулина, бетулиновой, глицирретовой кислоты в С-28 положении увеличивают их способность в 2-10 раз ингибировать рост опухолевых клеток в культуре. Впервые обнаружено апоптозиндуцирующее действие производных бетулина в опухолевых клетках в культуре. Показано, что азотсодержащие производные бетулиновой кислоты, замещенные в 17 положении тритерпенового остова, являются 2-5 раза более активными индукторами апоптоза в лейкозных клетках MT-4, MOLT-4, СЕМ; в 1,5 раза клетках гепатокарциномы Hep G2 и 1,5-2,5 раза в клетках аденокарциномы шейки матки HeLa, чем бетулиновая кислота (р

24

25

26 Одной из основных проблем современной фармакологии служит определение молекулярных мишеней как для вновь синтезированных молекул, так и для ранее известных лекарственных соединений. Первичной характеристикой новых молекул служит определение их цитотоксичности для различных клеток. Современное оборудование НОК « Живые системы » позволяет проводить высокопроизводительный скрининг соединений на культурах клеток с производительностью до 2000 соединений в месяц.

27 Последующий этап характеризации химических и биологических молекул связан с определением молекулы-мишени потенциального лекарственного препарата. Проведены исследования по созданию генетических конструкций, экспрессирующих в эукариотических клетках белки – мишени для биологически активных соединений. Одно из направлений связано с созданием псевдовирусных конструкций, позволяющих проводить массовый скрининг ингибиторов вирусных ферментов, участвующих в репликации вирусов или ответственных за проникновение вирусов в клетку. Система позволяет проводить поиск ингибиторов вирусной обратной транскриптазы, интегразы и протеазы в различных клетках-мишенях. Третий этап характеризации соединений связан с определением их эффекта на экспрессию клеточных факторов, ответственных за развитие различных патологических процессов. С применением технологии микроэррай проведено изучение эффекта производных бетулоновой кислоты на экспрессию генов, ответственных за развитие апоптоза в опухолевых клетках.