Нокаутные мыши и ловушки для вирусов: в СПбГУ прошла конференция по трансляционной биомедицине

Открывая конференцию, проректор по науке СПбГУ Сергей Аплонов отметил, что биомедицина и здоровье человека являются одним из приоритетных направлений программы развития Университета. За последние годы в СПбГУ было запущено сразу несколько крупных проектов в этой сфере. Так, в 2015 году был создан Институт трансляционной биомедицины, а в начале этого года на конкурсной основе открыта новая лаборатория «Биогибридные технологии для современной медицины», которую возглавил профессор Университета Хельсинки Арто Уртти, эксперт мирового уровня в области фармакологии. Также в 2018 году в состав СПбГУ вошел медико-хирургический центр имени Пирогова, положив начало созданию университетской клиники нового типа.

«Мы внедряем систему непрерывного медицинского образования, постоянно работаем над улучшением исследовательской инфраструктуры в этой области, и результаты такого целенаправленного подхода не заставляют себя долго ждать. Так, за последние четыре года количество публикаций в ведущих академических изданиях по этой теме выросло на 218 %, а наши студенты и аспиранты регулярно побеждают на международных олимпиадах по медицине», — рассказал Сергей Аплонов.

С докладом о трансгенных моделях заболеваний человека выступил директор Института трансляционной биомедицины СПбГУ Рауль Гайнетдинов. Он рассказал о важном направлении исследований ученых Университета — изучении дофаминовой нейротрансмиссии.

Дофамин — это химическое соединение, которое синтезируется в различных областях головного мозга, эндокринных железах, почках и других тканях и выполняет в организме множество задач. Сниженный уровень дофамина может нарушить регуляцию движения, повышенный — вызвать гиперактивность, физическое и психическое возбуждение.

Специально для работ в этой области была выведена нокаутная мышь: при «выключении» у нее молекулы дофаминового транспортера уровень дофамина повышается, у животного появляется гиперактивность, а при дополнительном выключении синтеза дофамина гормон перестает циркулировать, активность животного резко снижается. На протяжении 20 лет на этой модели тестировались новые лекарства, которые потенциально могут избавить от дефицита дофамина, были изучены более сотни веществ, направленных на подавление дофаминовой гиперактивности. Однако в последнее время в качестве модельного организма стали использоваться крысы: их поведение более развито, а больший размер мозга позволяет изучать малые структуры.

Другим направлением работы ученых является фармакология рецепторов следовых аминов (TAAR). Это девять генов, которые были открыты только в 2001 году, и их функция в организме человека до сих пор неизвестна. Ученые СПбГУ создали уникальную коллекцию TAAR-нокаутных мышей. Аналогов ей в мире нет, и пока другие лаборатории изучают первый из рецепторов, исследователи Университета уже завершают работу над модельным организмом с нокаутом гена TAAR8.

В 2014 году СПбГУ получил от РНФ грант на развитие комплексных научных программ. В 2015 году начал свою работу Институт трансляционной биомедицины СПбГУ. Сегодня в его состав входят 11 лабораторий, сотрудники и руководители которых опубликовали уже 257 научных статей с общим импакт-фактором 1221.

Руководитель лаборатории химической фармакологии СПбГУ Михаил Красавин рассказал о разработке методов синтеза новых соединений. В качестве примера он привел один из методов, над которым ученые работают в последние годы, — реакцию Кастаньоли ‒ Кушмана, позволяющую синтезировать разнообразные соединения. Она играет ключевую роль в проекте, направленном на разрушение важного с точки зрения онкологии взаимодействия белков p53 и MDM2. «В нормальных клетках белок p53 экспрессируется на довольно низком уровне и хорошо выводится из оборота, но практически в половине раковых заболеваний он мутирован. Терапевтический подход, основанный на малых молекулах, заключается в том, что мы разрушаем белок-белковое взаимодействие и восстанавливаем не онкогенные уровни p53, — пояснил ученый. — Почему оно интересно как объект для вторжения малых молекул и вообще представляет своего рода вызов для медицинских химиков? Дело в том, что такое взаимодействие — чрезвычайно сложная мишень, и традиционно считалось, что для него невозможно подобрать малую молекулу». В результате удалось синтезировать девять активных соединений, два из которых оказались схожими по структуре.

Также в лаборатории активно ведется работа над спироциклами — соединениями, содержащими два цикла с одним общим атомом. За последние три года было синтезировано и исследовано большое количество соединений в области инфекционных заболеваний, в частности туберкулеза. В сотрудничестве с петербургскими микробиологами ученые СПбГУ тестируют соединения не только на чувствительных к лекарствам, но и довольно устойчивых штаммах.

В ходе конференции ученые не только представили коллегам последние результаты исследований, но и обсудили дальнейшие перспективы развития биомедицины в разных странах мира. «Думаю, что основная тенденция на сегодняшний день — это все большее объединение биологических, молекулярно-биологических и генетических подходов с клинической практикой, — прокомментировал Юрий Чернов, руководитель научной лаборатории биологии амилоидов СПбГУ. — До недавнего времени они существовали независимо: биологи изучали механизмы заболевания, врачи лечили, но не всегда происходила состыковка новых данных с новыми подходами к лечению. Именно эта интеграция лаборатории и клиники, скорейший перенос полученных результатов в практическую деятельность является главным вектором развития биомедицинских исследований во всем мире».

Сотрудники лаборатории биологического тестирования современных систем доставки лекарств СПбГУ под руководством Татьяны Тенниковой работают над созданием биодеградируемых наноконструкций, позволяющих блокировать патогены, а также отправлять лекарственные соединения в нужные ткани и даже клетки. Много лет для этой цели использовались полимерные молекулы, но сейчас их место занимают наноконтейнеры, в которых можно создать достаточно высокую концентрацию полезного содержимого.

Любая полимерная частица — инородный объект для организма, поэтому ученые работают над созданием специальных клеток, которые смогут доставлять активные вещества в конкретный орган или ткань, выступая «живыми контейнерами» для лекарства.

«Еще десять лет назад смарт-полимеры считались большим достижением, а сейчас они становятся все более популярными, поскольку резко увеличивают эффективность систем, используемых в качестве доставки или ловушек, — сказала заведующая лабораторией, профессор СПбГУ Татьяна Тенникова. — В каких проектах используются наноконструкции? Это могут быть ловушки вирусов: например, ВИЧ и гепатита С. Контейнеры позволяют бороться с воспалительными заболеваниями или с онкологией, обеспечивают направленную доставку и контролируемое высвобождение химиопрепаратов, помогают проводить генную терапию. Мы уже накопили достаточно опыта каждый в своем направлении, мне кажется, сейчас нужно создать сквозной проект, объединяющий все части работы. Это был бы весомый вклад в российскую медицину».

Конференция «Актуальные проблемы трансляционной биомедицины — 2018» СПбГУ стала площадкой для общения и обмена опытом ведущих ученых. «Биология становится все более и более вычислительной: некоторые специалисты полагают, что анализ данных занимает в ней уже около 30 %. Поэтому мне интересно было слушать доклады, чтобы увидеть, до какой степени этот анализ данных в Петербурге нуждается в интеграции в разные лаборатории, — сообщил руководитель лаборатории "Центр алгоритмической биотехнологии" СПбГУ, профессор Калифорнийского университета Павел Певзнер. — По итогам конференции я бы предложил запустить проект по поиску новых антибиотиков, а также провести исследование, связанное с чтением микробиома человека: это очень важное направление для современной медицины, в частности для изучения заболеваний гастроэнтерологического тракта».