Том 10, № 3 (2018)

Заболевания, приобретенные в результате травмы спинного мозга, занимают одно из ведущих мест в мире. Поиск новых терапевтических соединений и биодеградируемых многомерных материалов для восстановления функций спинного мозга является актуальной задачей. В обзоре обобщены данные о наиболее часто используемых экспериментальных моделях травмы спинного мозга у лабораторных крыс, а также проанализирован опыт применения биодеградируемых многомерных материалов - скаффолдов при экспериментальном изучении спинальной травмы. Проведен систематический анализ значимых преимуществ и недостатков описанных моделей.

Рост числа случаев инфицирования антибиотикорезистентными штаммами патогенов бросает вызов современным технологиям поиска новых лекарственных препаратов. Подходы комбинаторной химии, основанные на использовании химических библиотек и направленные на создание высокоаффинных низкомолекулярных лигандов терапевтически значимых молекулярных мишеней клеток человека, успешно зарекомендовали себя в области направленного создания высокоэффективных терапевтических агентов. В то же время эти подходы зачастую сталкиваются с непреодолимыми трудностями при создании новых антибиотиков. Природные соединения, отобранные в результате эволюции по таким важным характеристикам, как широкая специфичность и эффективность, представляют собой хорошую альтернативу химическим библиотекам. Вместе с тем, неограниченное использование природных антибиотиков и их аналогов приводит к лавинообразному распространению генов устойчивости среди бактерий. Обнаружение новых природных антибиотиков, в свою очередь, чрезвычайно затрудняет проблема «переоткрытия антибиотиков», что ставит задачу поиска альтернативных высокопроизводительных платформ скрининга антибиотической активности, культивирования «некультивируемых» микроорганизмов, а также поиска новых кластеров биосинтеза антибиотиков, их активации и гетерологической экспрессии. Высокий интерес представляют микрофлюидные технологии скрининга антибиотической активности на уровне единичных клеток, которые позволяют объединить в рамках одной платформы технологии ультравысокопроизводительного скрининга, широкомасштабного секвенирования и геномного майнинга, открывая уникальные возможности для обнаружения новых антибиотиков.

Использование трансгенных животных в качестве биореакторов для синтеза рекомбинантных белков, секретируемых в молоко, является актуальным направлением биотехнологии. Прогресс генно-инженерных технологий, включая появление технологий направленного редактирования генома, существенно упрощает и повышает эффективность получения трансгенных животных, в том числе хозяйственно ценных видов. В данном обзоре рассмотрены технологии получения трансгенных животных с акцентом на животных-продуцентов рекомбинантных белков, секретируемых в молоко. Сегодняшнее состояние и перспективы развития этой области биотехнологии описаны в свете появления новых технологий редактирования генома, кратко освещены экспериментальные и уже используемые на практике разработки.

Методом криоэлектронной микроскопии получена структура цитохром с нитритредуктазы из бактерии Thioalkalivibrio nitratireducens с разрешением 2.56 Å. Проверена возможная структурная гетерогенность фермента, показано отсутствие значимых различий как в ходе полипептидной цепи, так и в ориентации боковых групп модели, полученной на основании данных криоэлектронной микроскопии, относительно структуры высокого разрешения, полученной методом рентгеноструктурного анализа.

Болезнь Паркинсона (БП) - системное нейродегенеративное заболевание, в основе которого лежит гибель дофаминергических нейронов нигростриатной системы мозга. Это заболевание диагностируют после потери большинства нейронов, что объясняет низкую эффективность лечения. Надежды на повышение эффективности лечения связаны с разработкой ранней диагностики БП, основанной на поиске периферических маркеров в виде ранних изменений немоторных функций. Поскольку нарушение зрительной функции считается одним из проявлений БП, в данной работе проведен поиск биохимических и физиологических изменений в глазу и веке мышей при моделировании БП на доклинической (досимптомной) и клинической (симптомной) стадиях. Обнаружено снижение содержания норадреналина, дофамина и серотонина в глазу мышей, причем не только на модели ранней клинической стадии БП, но и на модели БП на доклинической стадии, что свидетельствует о распространении патологических изменений моноаминергических систем мозга на глаз еще до появления нарушения моторики. Более того, на обеих стадиях БП у мышей было повышено внутриглазное давление, что указывает на возникновение не только метаболических, но и функциональных нарушений, которые могут быть использованы как диагностические маркеры. В отличие от глаза, содержание серотонина в веке мышей было повышено на обеих стадиях БП, причем на доклинической стадии в гораздо большей степени, чем на клинической. Учитывая, что серотонин участвует в регуляции секреторной активности слезных желез века, повышение его содержания у паркинсонических мышей должно приводить к изменению состава слезной жидкости, что может служить диагностическим маркером ранней (досимптомной) стадии БП. Таким образом, изменения метаболизма моноаминов в глазу и веке мышей, обнаруженные при моделировании БП на ранней стадии паркинсонизма, сопровождаются изменениями функционирования этих структур и поэтому могут использоваться в качестве диагностических маркеров на ранней стадии развития БП.

Установлена мультирезистентность штаммов Achromobacter ruhlandii 155В, Burkholderia cenocepacia 122 и Pseudomonas aeruginosa 48В, выделенных от больных муковисцидозом. Показан антибактериальный эффект аллицина, диметилтиосульфината и дипропилтиосульфината на мультирезистентные штаммы. В зависимости от микроорганизма и концентрации тиосульфинаты могут оказывать как бактериостатическое, так и бактерицидное действие. Исследованные тиосульфинаты могут рассматриваться в качестве кандидатов для разработки альтернативных лекарственных препаратов, эффективных при инфекциях, вызванных возбудителями, мультирезистентными к антибиотикам.

Одним из принципиальных отличий многих типов опухолевых клеток от клеток нормальных тканей является транслокация на поверхность плазматической мембраны ряда внутриклеточных протеинов, в частности белка теплового шока 70 кДа (HSP70). Продемонстрировано, что такая необычная поверхностная локализация HSP70 распознается цитотоксическими эффекторами иммунной системы и приводит к усилению их цитолитического действия на данные клетки-мишени. Механизмы этого взаимодействия до конца не раскрыты, однако феномен поверхностной локализации HSP70 на раковых клетках может быть использован для разработки новых подходов к противоопухолевой иммунотерапии. В то же время известно, что присутствие HSP70 на клеточной поверхности не является универсальным признаком раковых клеток. Многие разновидности опухолевых тканей не экспрессируют мембрано-ассоциированные HSP70, что ограничивает потенциальные клинические возможности указанных подходов. В связи с этим в качестве одного из перспективных направлений противоопухолевой иммунотерапии можно рассматривать направленную доставку на поверхность раковых клеток экзогенных HSP70 с целью привлечения и активации цитотоксических эффекторов иммунной системы. Для осуществления адресной доставки HSP70 в опухолевые ткани можно использовать молекулярные конструкции, содержащие рекомбинантные мини-антитела к опухолеассоциированным антигенам, в частности, к HER2/neu-антигену и другим маркерам, высоко экспрессирующимся на поверхности широкого спектра раковых клеток. С целью оценки возможности и эффективности применения указанного подхода, в данном исследовании были созданы двухмодульные рекомбинантные конструкции, содержащие в первом модуле мини-антитела к HER2/neuантигену, а во втором модуле - молекулу HSP70 или ее фрагмент. Избирательное взаимодействие белковых модулей обеспечивалось состыковочным звеном, образуемым входящей в состав молекулярной конструкции парой барназа:барстар - гетеродимером с уникально высокой константой взаимодействия. Результаты, полученные при тестировании указанных препаратов в моделях in vitro, продемонстрировали селективное связывание разработанных конструкций с опухолевыми клетками, экспрессирующими HER2/neu-антиген, и достоверное стимулирующее действие этих препаратов на цитотоксическую активность клеток-эффекторов иммунной системы по отношению к соответствующим клеткам-мишеням.

Нарушение работы или недостаточный уровень экспрессии глутаматных N-метил-D-аспартатных рецепторов лежат в основе многих патологий работы головного мозга. Поскольку функционирование рецепторов глутамата данного типа в ЦНС влияет на процессы нейронального возбуждения, синаптической пластичности, эксайтотоксичности при нейродегенеративных расстройствах, а также может приводить к развитию эпилепсии и судорог, эти рецепторы активно рассматриваются в качестве мишени для многих нейроактивных фармакологических препаратов. Однако функция периферических NMDA-рецепторов, в отличие от центральных, остается актуальным вопросом для исследования. В данной работе показано, что активация NMDA-рецепторов в нервно-мышечном синапсе взрослых млекопитающих приводит к изменению величины мембранного потенциала покоя постсинаптической клетки вследствие входящего тока катионов через ионный канал, ассоциированный с NMDA-рецептором.