В лаборатории осуществляются научно-исследовательские работы, направленные на решение целого спектра актуальных биологических и медицинских проблем как фундаментального, так и прикладного характера.

Реализуемые проекты осуществляются на основе оригинальных разработок лаборатории в области микробных биотехнологий и концептуально объединены в три основных направления:

1) изучение механизмов вирулентности энтеробактерий Salmonella и Serratia и разработка новых средств борьбы с антибиотикоустойчивостью патогенных бактерий;

2) изучение генетических основ клеточного старения, в частности, идентификация неблагоприятных аллелей генов, определяющих повышенную скорость старения клеток человека и растений и предрасполагающих организм к преждевременному развитию сопутствующих старению болезней (рак, сердечно-сосудистые заболевания и т.д.);

3) изучение микробиома мочевыделительной системы при камнеобразовании и воспалительных процессах для коррекции этиотропной терапии в зависимости от возрастных и гендерных факторов.

 

Проект 1. "Бактериальные эффлюкс системы"

Проект выполняется в сотрудничестве с Департаментом Микробного Патогенеза и Иммунологии Техасского университета A&M (Колледж Стейшн, США).

В настоящее время антибиотикоустойчивость бактерий является серьёзной угрозой здоровью человека и основной помехой в борьбе с распространением внутрибольничных инфекций. Исследовательская работа лаборатории посвящена изучению антибиотикоустойчивости бактерий, выяснению механизмов, используемых бактериями для выживания в условиях окислительного стресса и поиска новых стратегий для разработки антимикробных препаратов. Идентификация микробных метаболитов, важных для вирулентности энтеробактерий, а также изучение их биосинтеза и максимальной продукции, являются важным аспектом в разработке новых средств борьбы с антибиотикоустойчивыми патогенами.

Руководителем проекта является приглашенный ученый - к.б.н. Л.М. Богомольная (США), специалист в области микробного патогенеза.

Основные подпроекты:

1.Разработка модельной системы для изучения возникновения антибиотикоустойчивости.

2.Оценка клинической значимости микробных эффлюкс систем для бактерий со множественной лекарственной устойчивостью.

3.Изучение вторичных метаболитов бактерий и их влияние на вирулентность

4.Роль и применение сидерофоров в медико-клинических исследованиях.

5.Поиск стратегий для борьбы с патогенными бактериями, обладающими множественной антибиотикоустойчивостью.

 

Проект 2. "Молекулярные и геномные механизмы клеточного старения"

Проект выполняется в сотрудничестве с Департаментом Биохимии и Биофизики Техасского университета A&M (Колледж Стейшн, США) и Департаментом Общей Биологии университета Техаса в Остине (Остин, США).

Основные подпроекты:

1) Биология старения. Основным направлением исследований группы в настоящее время является изучение генетических основ клеточного старения и способов повышения продолжительности жизни людей благодаря трансляции результатов научных исследований группы в новые виды диагностики.

В соответствии с теорией биологического старения, известной как "молекулярные часы", укорочение длины теломер является маркером предрасположенности человека к преждевременному старению и развитию сопутствующих старению болезней (рак, сердечно-сосудистые заболевания и т.д.). В 2015 году нами на роль регулятора длины теломер (и, соответственно, на роль маркеров старения) было предварительно идентифицировано 68 генов. В настоящее время проводятся дополнительные исследования, направленные на уменьшение этого списка до одного-двух генов с наиболее значимым вкладом в регуляцию длины теломер. В дальнейшем также планируется разработка и внедрение в клинику методов диагностики неблагоприятных аллелей генов человека как факторов риска, связанных с преждевременным старением клеток и развитием ассоциированных со старением болезней.

Наши исследования генетического разнообразия в длине теломер у человека, а также у модельного растения Arabidopsis thaliana, поддержаны грантом National Institute of Aging (NIH) (Шакиров Е.В.) и грантом УМНИК 15-11 02895 "Разработка метода диагностики маркеров старения" (Нигматуллина Л.Р.).

2) Анализ геномных основ устойчивости и адаптации клеток к стрессу с использованием методов транскриптомики, протеомики и секретомики. В проекте используются микробные биотехнологии для получения и анализа модельных растений, способных расти в условиях повышенного стресса и недостатка фосфорного питания. Исследования поддержаны грантом РФФИ 15-04-01645A (Шакиров Е.В.).

3) Новое направление деятельности лаборатории - изучение возможности использования новой многообещающей биологической системы мха Physcomitrella patens как биофабрики для биосинтеза лекарственных препаратов, чье производство обычным синтезом затруднено из-за сложной химической структуры или дороговизны существующих технологий. В настоящее время в лаборатории осваивается методика выращивания мха Physcomitrella patens на твердой и жидкой средах и в биореакторах с целью последующей генетической модификации мха для экспрессии в Physcomitrella patens генов для биосинтеза дорогостоящих лекарственных препаратов и их предшественников.

Руководителем проекта является приглашенный ученый - к.б.н. Е.В. Шакиров (США).

 

Проект 3. "Микробиом мочевыделительной системы при различных патологиях"

Проект выполняется в сотрудничестве с отделением урологии МСЧ Клиники КФУ (зав. отд. Гимадеев Зуфар Гарифович), бактериологической лабораторией МСЧ Клиники КФУ (РКБ2) (зав. лаб. Абасева Ирина Станиславовна) и бактериологической лабораторией ООО Биомед (зав.лаб. Шалавина М.А.).

Исследовательская работа лаборатории посвящена изучению этиологической структуры и профиля резистентности основных уровозбудителей, циркулирующих в г. Казани, сравнительному анализу резистома основных внутри- и внебольничных уропатогенов,  определению генетических детерминант генов устойчивости к бета-лактамазам расширенного спектра, метагеномному анализу мочи и биоптатов при различных патологиях, а также выявлению корреляции между микробиотой и степенью тяжести различных урологических заболеваний.  . 

Основные подпроекты:

1. Изучение образования и структуры биопленок, формирующихся на поверхностях урологических катетеров, выяснение закономерностей регуляции биопленкообразования, поиск антибиопленочных агентов. Разработка новых подходов к контролю биопленкообразования на урокатерерах с применением энзимотерапии (бациллярные протеиназы) в сочетании с антибиотиками.

2. Изучение способности основных видов уропатогенов к инвазии эпителиальных тканей, зависимости инвазии от гемолитических свойств и других факторов вирулентности патогенов и выяснение механизмов инвазии in vivo и in vitro.