Исследования
Проекты, реализуемые в НИЛ Биомаркер:
1. Создание и характеристика поли- и моноклональных антител для решения прикладных и фундаментальных задач биологии и медицины. В основе многих современных методов исследования в биологии и медицине, а также лечения патологий человека, включая онкологические и аутоиммунные, лежит применение моноклональных антител. В настоящее время существует целый ряд различных методов получения поли- и моноклональных антител, включая технологию гибридом и метод фагового дисплея, что позволяет получать моноклональные антитела в неограниченном количестве. Поли- и моноклональные антитела широко применяются в молекулярных методах исследования, таких как Вестерн-блот анализ, проточная цитометрия, иммуноферментный анализ (ИФА) и другие. Терапевтические моноклональные антитела, разработанные in vitro против заболеваний различной этиологии, с успехом применяются для их лечения. В рамках проекта сотрудниками НИЛ Биомаркер инициировано создание поликлональных антител против глутатион-S-трансферазы (GST), а также моноклональных антител, направленных против эпитопа MX35 и N-концевого домена натрий-зависимого фосфатного транспортера NaPi2b.
2. Идентификация и характеристика новых молекулярных маркеров злокачественных новообразований. Объектами исследования являются рак яичника (РЯ), рак молочной железы (РМЖ) и РПЖ (рак поджелудочной железы). Мы используем комплексный подход, применяя современные методы in silico, in vitro и ex vivo. Это биоинформатический анализ, скрининг кДНК библиотек (SEREX-технология), технология siRNA (small interfering RNA – малая интерферирующая РНК), ПЦР в режиме реального времени, CRISPR/Cas9 система, получение мышиных ксенографтов с привитыми клеточными линиями и/или первичными опухолями пациентов, включая опухоли, трансдуцированные лентивирусной библиотекой sgRNA (single-guide RNA – одиночная направляющая РНК), скрининг на устойчивость к лекарственным препаратам, секвенирование нового поколения и другие методы.
Идентифицированные маркеры будут использованы для разработки персонализированных подходов в диагностике и терапии онкологических заболеваний. Данный проект ведется с тесном сотрудничестве с РКОД – Республиканским онкологическим онкологическим диспансером (г. Казань), НИИ Канцерогенеза РАН (г. Москва) и Центр исследования рака Фокс Чейз (Филадельфия, США)
3. Изучение топологии мембранных белков в норме и при патологии. На модели фосфатного транспортера NaPi2b в норме и в условиях, имитирующих микроокружение опухоли (кислый pH, гипоксия, измененный редокс-статус и липидный состав мембран) мы изучаем топологию белка и особенности его распознавания моноклональными антителами, в том числе терапевтическими. Полученные результаты интерпретируются в соответствии с недавно сформулированным и экспериментально проверенным «динамическим» Правилом Баланса Зарядов и позволили сформулировать новую парадигму в топологии мембранных белков и липидов (Топобиология (Topobiology)). Полученные результаты ведут к пониманию фолдинга и топогенеза мембранных белков и липидов, в том числе, чтобы найти ключевой молекулярный механизм возникновения иммуногенности мембранных белков при злокачественной трансформации клеток. Для решения поставленных задач используются методы для оопределeния трансмембраннoй ориентации белков и распределения индивидуальных липидов, сайт-направленный мутагенез, иммунофлуоресцентная конфокальная микроскопия, проточная цитометрия, Вестерн- и Истерн-Вестерн (Eastern-Western) блоттинги. Полученные результаты будут использованы для понимания фундаментальных механизмов топогенеза мембранных белков при злокачественной трансформации и, в частности, возникновения опухоль-специфических эпитопов мембранных белков, в качестве специфических мишеней для персонализированной терапии и диагностики онкологических заболеваний. Данный проект ведется в тесном сотрудничестве с Университетом Техас (Хьюстон, США).
4. Компьютерное моделирование пространственной структуры транспортера NaPi2b и исследование его конформационного поведения методом молекулярной динамики.
5. Получение бактерий-продуцентов рекомбинантного транспортера NaPi2b и его фрагментов. Наработка целевых белков в бактериальных культурах, приготовление чистых препаратов белков для структурных исследований методами ЯМР и рентгеноструктурного анализа. Данный проект ведется в тесном сотрудничестве с Институтом биохимии и биофизики КазНЦ РАН.
6. Выявление фундаментальных механизмов стрессовой устойчивости растений-экстремофилов. Среди ключевых факторов устойчивости этих растений особое место занимают редокс-ферменты с необычными свойствами и уникальные вторичные метаболиты. Проводятся исследования по выявлению потенциального применения белков и метаболитов растений-экстремофилов для лечения инфекционных, атеросклеротических заболеваний, в практике сельского хозяйства, фиторемедиации, а также в медицине для лечения онкологических заболеваний.
Ожидаемые результаты приведут к идентификации новых молекулярных маркеров злокачественных новообразований (белковой и небелковой природы) и открытия новых и ре-программирования известных сигнальных путей, разработке терапевтическиx стратегий для специфического узнавания «динамическиx» мембранныx эпитопoв, узнавания и иммобилизации специфических липидов в качестве небелковых химиотерапевтических онкомишеней и биомаркеров на поверхности клеток и, следовательно, к снижению жизнеспособности раковых клеток при использовании минимальных концентраций противоопухолевых препаратов (1), активному мониторингу прогрессирования заболевания и реакции на лечение (2) и достижению оптимальных результатов лечения для каждого типа опухоли или, что предпочтительнее, для отдельной опухоли каждого пациента (3).
