Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание новых рекомбинантных биокатализаторов с потенциальными фармакологическими свойствами методами комбинаторной биологии

Докладчик: Смирнов Иван Витальевич

Должность: кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Цель проекта:
Создание биокатализаторов с заранее заданными свойствами на основе генов иммуноглобулинов и ферментов - протеаз и эстераз. Природные эволюционно совершенные биокатализаторы имеют оптимальную структуру активного центра и второй сферы для осуществления реакций в условиях определенных параметров внешней среды и по отношению к набору специфических субстратов. Скрининг комбинаторных библиотек генов, составленных на основе предсуществующих генетических матриц, кодирующих ферменты или иммуноглобулины с каталитической функцией, является наиболее перспективным инструментом для получения биокатализаторов de novo с измененными параметрами. В цели проекта входит совершенствование платформы по получению биокатализаторов с улучшенными фармакокинетическими свойствами для обеспечения их работы в токе крови в качестве лекарственных средств.

Основные планируемые результаты проекта:
В задачи проекта входит создание новых биокатализаторов и изменение специфичности и кинетических параметров существующих биокатализаторов с помощью системы дрожжевого дисплея, а также разработка автоматизированного высокопроизводительного скрининга функционально активных ферментов и антител. В данном проекте мы сосредотачиваем свое внимание на трех основных важных с точки зрения биофармацевтики и биотехнологии биокатализаторах: (1) бутирилхолинэстеразе - ферменте, являющегося мишенью для высокотоксичных фосфорорганических веществ, (2) энтерокиназе -ферменте, способном эффективно и специфически процессировать биотехнологически важные слитные белки, (3) дезокисрибонуклеазы - фермента, применяемого для терапии муковисцидоза, (4) для каталитических антителах, обладающих эстеролитической активностью в отношении ряда аналогов фосфорорганических отравляющих веществ (ФОВ), аналога зомана и пестицида параоксона. Будет разработана система скрининга индивидуальных клеток методом проточной цитофлуориметрией-сортингом (FACS). Для адаптации метода для скрининга биокатализаторов будет использована эмульсионная система вода/масло/вода. Разработанный метод может быть использован как для скрининга библиотек биокатализаторов, так и для фундаментальных исследований биохимических процессов проходящих в примембранной области. Будет проведен скрининг библиотек биокатализаторов с последующим всесторонним структурно-функциональным анализом отобранных клонов. В результате отбора могут быть получены биокатализаторы с улучшенными кинетическими характеристиками и специфичностью. Полученные данные могут дать ответы на фундаментальные вопросы энзимологии об эволюции активного центра фермента и найти прикладное применение для защиты организма от патогенных высокомолекулярных соединений. Полученные вектора будут оригинальными и не имеют прямых аналогов в мире.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Задачи биотехнологии и фундаментальные проблемы биокатализа делают актуальным проблему создания новых биокатализаторов, способных превращать биополимеры и взаимодействовать с фосфорорганическими веществами, аналогами отравляющих веществ (ОВ). Практическим результатом должно явиться создание "каталитически активного антидота" к фосфорорганическим ОВ. Получение потенциальных лекарственных средств пролонгированного действия. Функциональный скрининг библиотек генов требует создания систем экспрессии кодируемых ими белков и детекции активности последних. В данном проекте решается задача экспрессии репертуара генов, кодирующих биокатализаторы на поверхности клеток дрожжей P. pastoris и системы отбора биокатализаторов с оптимальными заранее заданными свойствами. Биокатализаторы, проявившие максимальные биологические свойства в ходе экспериментальных исследований и с оптимальными потребительскими свойствами будут поданы на конкурс работ по выполнению ФЦП «Развитие фармацевтической и медицинской промышленности Российской Федерации на период до 2020 года и дальнейшую перспективу», утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от 17 февраля 2011 г. № 91. для проведения комплекса доклинических и клинических испытаний в соответствии с действующим в РФ регламентом.

Текущие результаты проекта:
Текущими результатами исследования являются: план исследований по созданию новых рекомбинантных биокатализаторов, отчет о патентных исследованиях, лабораторная методика экспрессии генов биокатализаторов на поверхности дрожжевой клетки, протоколы исследований специфической активности биокатализаторов на поверхности клеток.