Регистрация / Вход
Прислать материал

Использование токсинов змеиных ядов, меченных функциональными наночастицами, для обнаружения эндогенных мишеней в клетках и тканях ex vivo с перспективой разработки новых диагностических и терапевтических средств.

Докладчик: Уткин Юрий Николаевич

Должность: научный сотрудник, профессор, доктор химических наук

Цель проекта:
Целью проекта является разработка конъюгатов полупроводниковых флуоресцентных наночастиц с альфа-нейротоксинами и фактором роста нервов из ядов змей и выявление с их помощью особенностей строения и распределения рецепторов в тканях в норме и при патологии. Так, флуоресцентные конъюгаты альфа-нейротоксинов, обладающих высоким сродством и избирательностью взаимодействия с определенными подтипами никотиновых холинорецепторов, могут быть использованы для детектирования распределение этих рецепторов в тканях в норме и при патологиях, включая нейродегенеративные и онкологические заболевания. Фактор роста нервов является высоко аффинным и селективным лигандом Trk A рецептора, относящегося к семейству рецепторных тирозин киназ. Изменения уровня экспрессии этого рецептора обнаружены в ряде опухолей. Для исследования гиперэкспрессии рецепторов Trk A в опухолевых клетках будут использованы конъюгаты флуоресцентных наночастиц с фактором роста нервов. Полученные в результате проекта знания и продукты в виде конъюгатов токсинов с флуоресцентными наночастицами в дальнейшем могут использоваться как в медицине для создания диагностикумов и для прокрашивания операционного поля в операциях по удалению опухолей, так и в лабораторных исследования. Конъюгаты токсинов с другими типами ноночастиц в перспективе могут быть использованы для создания новых лекарственных препаратов.

Основные планируемые результаты проекта:
Основными задачами проекта являются:
1. Разработка методики конъюгации флуоресцентных наночастиц с альфа-нейротоксинами и фактором роста нервов полученных из ядов змей.
2. Определение биологической активности полученных конъюгатов с использованием мембранных препаратов рецепторов и линий клеток, экспрессирующих соответствующие рецепторы.
3. Разработка условий использования полученных конъюгатов для визуализации распределения рецепторов в тканях в норме и при патологии.
Возможные пути решения поставленных задач следующие:
1. Токсины для проведения планируемых исследований будут выделены из ядов змей. Решение этой задачи возложено на Индийского партнера, обладающего необходимым опытом работы и материалами для ее проведения. Полученные Индийским партнером препараты будут использованы для получения конъюгатов с наночастицами. В качестве наночастиц будут использованы наночастицы из CdSe или других материалов. Для снижения токсичности и обеспечения ковалентного связывания полупроводниковых наночастиц с белковыми и пептидными молекулами требуется функциализация их поверхности. Функциализация поверхности наночастиц проводится с использованием меркаптокарбоновых кислот и различных полимеров в качестве внешней органической оболочки. Наночастицы, содержащие на поверхности карбоксильные группы, будут конъюгированы с нейротоксинами. С этой целью будут использованы методы активации карбоксильных групп и их ковалентное присоединение к аминогруппам токсинов. Возможен также альтернативный вариант функциализаци наночастиц меркаптоаминами с последующей конъюгацией с карбоксильными группами токсинов.
2. Биологическая активность полученных конъюгатов будет определена методами флуоресцентной микроскопии и/или радиолигандного анализа с использованием мембранных препаратов никотиновых холинорецепторов, в частности, из электрического органа ската Torpedo californica, а так же клеточных линий, экспрессирующих высокий уровень рецепторов Trk A, в частности, клеточной линии РС12 феохромоцитомы крысы. Поскольку на следующем этапе исследований будут проводиться работы на тканях и органах, необходимым является определение цитотоксичности полученных конъюгатов. Эта часть работы будет выполняться Индийским партнером, имеющим необходимый опыт и разработанные методики определения цитотоксичности.
3. Конъюгаты, для которых будет показана способность взаимодействовать с никотиновыми холинорецепторами и рецепторами Trk A, буду использованы для разработки условий визуализации рецепторов в тканях животных. Для этого будут использованы срезы тканей, содержащих соответствующие рецепторы, с прокрашиванием их полученными конъюгатами и регистрацией окраски методом флуоресцентной микроскопии. Будет также проведено сравнение окрашивания тканей здоровых животных и животных с вызванными патологиями, в частности, болезнью Паркинсона и различными нозологиями рака.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Полученные результаты будут использованы в биологии и медицине для визуализации распределения некоторых типов рецепторов в тканях. Результаты выполнения работы могут найти применение в исследованиях таких социально значимыми заболеваний как нейродегенеративные и онкологические, для решения различных задач, связанных с визуализацией биологических процессов, а также для создания тест систем различного назначения. Прогнозируемый способ использования разрабатываемой технологии заключается в возможности использования новых технологических решений для получения знаний о молекулярных механизмах развития ряда социально значимых заболеваний и, как следствие, поиска эффективных путей борьбы с ними. С практической точки зрения разрабатываемые нами конъюгаты могут быть востребованы научными лабораториями для исследования структуры и распределения рецепторов в клетках, тканях и органах.
Другой важной областью применения конъюгатов флуоресцентных наночастиц с токсинами может быть их использование в медицине для прокрашивания тканей во время проведения операций, в том числе при удалении опухолевых образований для более точного определения границ опухоли. Также конъюгаты токсинов с флуоресцентными наночастицами могут быть использованы для создания диагностикумов с целью выявления в сыворотке крови антител на эндогенные белки, родственные соответствующим токсинам.

Текущие результаты проекта:
В настоящий момент завершается выполнения первого этапа проекта. Проведен аналитический обзор научных и информационных источников (научно-технической, нормативной, методической литературы, публикации в научных журналах, монографии и др.), затрагивающих научно-техническую задачу, исследуемую в рамках данной работы. Проведены патентные исследования. Выполнено исследование вариантов возможных решений задачи и проведена их оценка. Выполнен анализ современных методов разделения ядов змей и разработаны возможные подходы к выделению токсинов из ядов змей с учетом применимости в лабораторных условиях исполнителей проекта.