Том 7, № 4 (2015)

Базовое финансирование 27 исследовательских центров, входящих в Национальные институты здоровья США, в 2014 г. в 173 раза превосходило объемы финансирования 104 медицинских научно-исследовательских институтов, подведомственных Минздраву России и ФАНО. Вклад промышленного сектора США в создание технологий и рыночных продуктов для здравоохра нения в 2014 г. оценивался в 92.6 млрд долл. А в России почти половина (45%) бюджетных средств ФЦП «ФАРМА-2020» были направлены на развитие корпоративного сектора ИиР. Президент РФ призывает обеспечить разработку передовых медицинских технологий «в полном объеме». О каком объеме средств в таком случае должна идти речь? В статье предложен ответ на этот вопрос.

Вирус иммунодефицита человека-1 (ВИЧ-1) обладает способностью уходить от адаптивного иммунного ответа благодаря высокой скорости мутирования. В первые годы после открытия ВИЧ-1 достаточно широко было распространено мнение, что протективные антитела, нейтрализующие вирус, встречаются редко или их вообще не существует. В 1990-х появились первые сообщения о том, что в сыворотках некоторых ВИЧ-1-инфицированных присутствуют антитела, способные нейтрализовать различные подтипы вируса. Такие антитела получили название широконейтрализующих (broadly neutralizing antibodies, bNAbs). С 2009 года благодаря появлению новых клеточных технологий резко выросло количество публикаций, освященных получению bNAbs, способных нейтрализовать более 90% первичных изолятов ВИЧ-1. bNAbs отличаются от обычных антител рядом особенностей, а именно высоким уровнем соматических мутаций и необычно протяженными вариабельными петлями, что обеспечивает им возможность связываться с консервативными, но малодоступными районами Env ВИЧ-1. Представленный обзор посвящен описанию широконейтрализующих антител против ВИЧ-1, классифицированных по их взаимодействию с районами уязвимости на поверхности гликопротеинов вируса.

К важнейшим факторам регуляции функциональных свойств белков (ферментов) относится их взаимодействие с различными низкомолекулярными соединениями, а также белок-белковые взаимодействия. К настоящему времени наиболее хорошо изучены молекулярные механизмы действия лигандов, которые связываются в функциональных сайтах белков (активных центрах ферментов), в то время как механизмы аллостерической регуляции или связывания в других центрах изучены недостаточно. Исследования последнего времени показывают, что аллостерия может быть свойством практически всех белков, и для систематического анализа организации и роли различных сайтов, установления взаимосвязи между их структурой, функцией и регуляцией необходимы новые подходы. Современные методы компьютерной биологии, биоинформатики и молекулярного моделирования позволяют вести поиск новых центров связывания регуляторных лигандов, изучать особенности их структурной организации, сходство различных сайтов в гомологичных белках, молекулярные механизмы аллостерии, а также взаимосвязи функции и регуляции. Установление эволюционных взаимосвязей между различными центрами связывания в суперсемействах белков, открытие новых функциональных, аллостерических и регуляторных сайтов с использованием вычислительных подходов должны улучшить наше понимание структурно-функциональных взаимосвязей в белках, предоставить новые возможности для создания лекарственных средств и дизайна более эффективных биокатализаторов.

Культуры плюрипотентных стволовых клеток - уникальный инструмент, расширяющий экспериментальные возможности исследования и моделирования различных биологических процессов, и с каждым годом увеличивается список видов млекопитающих, для которых получены такие культуры. В представленной работе получены индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) гибридов от скрещивания двух видов Microtus levis × Microtus arvalis из группы обыкновенных полёвок - объекта исследования молекулярно-генетической организации генома и механизмов процесса инактивации Х-хромосомы. ИПСК обыкновенных полёвок получены и поддерживаются в культуральной среде, содержащей цитокин LIF, основной фактор роста фибробластов bFGF, аскорбиновую кислоту и эмбриональную бычью сыворотку. Поддержание недифференцированного состояния в линиях ИПСК обыкновенных полёвок обеспечивается за счет активации собственных генов плюрипотентности: Nanog, Oct4, Sox2, Sall4, Esrrb. ИПСК способны поддерживать недифференцированное состояние на протяжении по крайней мере 28 пассажей без изменения морфологии и образовывать производные трех первичных зародышевых листков: эктодермы, мезодермы и энтодермы при дифференцировке.

Изучение фенотипической пластичности и дифференцировочных способностей клеток является важной задачей клеточной биологии. В представленной работе исследована способность клеток поднижнечелюстной слюнной железы мыши к дифференцировке в гепатоцитарном направлении, а также проанализировано влияние вальпроевой кислоты, ингибитора гистон-деацетилаз, на эффективность дифференцировки. Показано, что после дифференцировки в клетках слюнной железы возрастает экспрессия генов гепатоцитарных маркеров (Aat, Afp, G6p, Pepck, Tat, Cyp3a13) и факторов транскрипции (Hnf-3α, Hnf-3β, Hnf-4α, Hnf-6). Вальпроевая кислота увеличивает специфичность гепатоцитарной дифференцировки, снижая экспрессию протоковых (Krt19, Hhex1, Cyp7a1) и ацинарных (Ptf1a) маркеров. После воздействия вальпроевой кислоты усиливается также эффективность гепатоцитарной дифференцировки, о чем говорит повышение уровня Alb и Tdo2 и увеличение секреции мочевины дифференцированными клетками. Изменений в характере метилирования промоторных областей генов не обнаружено, однако обработка вальпроевой кислотой и гепатоцитарная дифференцировка в значительной степени затрагивают метилирование гистона H3, ассоциированного с генами, ключевыми для гепатоцитарной дифференцировки. Таким образом, клетки поднижнечелюстной слюнной железы мыши способны к дифференцировке в гепатоцитарном направлении, а вальпроевая кислота увеличивает специфичность и эффективность их дифференцировки.

Инсуляторы - особый класс регуляторных элементов, способных участвовать в установлении взаимодействий между энхансерами и промоторами в геноме высших эукариот. Механизмы действия инсуляторов не выяснены, что во многом связано с отсутствием удобных модельных систем. Нами продолжено изучение модельной системы, основанной на транзиентной экспрессии плазмиды, содержащей энхансер мобильного элемента copia, в культурах эмбриональных клеток дрозофилы. Показано, что при транзиентной трансфекции кольцевых плазмид входящий в их состав наиболее хорошо изученный инсулятор дрозофилы, найденный в мобильном элементе МДГ4, проявляет при блокировании энхансеров такие же свойства, как и в стабильных трансгенных линиях дрозофилы. Таким образом, в культуре клеток дрозофилы можно изучать основные свойства инсуляторов, что дает дополнительные возможности для исследования функциональной роли отдельных инсуляторных белков.

Прекращение противооспенной вакцинации 35 лет назад привело к тому, что большинство людей в мире не имеют иммунитета не только против натуральной оспы, но и других зоонозных ортопоксвирусных инфекций. Поэтому важную задачу представляет разработка современной безопасной вакцины против ортопоксвирусов. На основе штамма LIVP вируса осповакцины (ВОВ), используемого для вакцинации, создан рекомбинантный вариант 1421ABJCN с нарушением пяти генов вирулентности, кодирующих гемагглютинин (A56R), γ-интерферонсвязывающий белок (B8R), тимидинкиназу (J2R), комплементсвязывающий белок (C3L) и Bcl-2-подобный ингибитор апоптоза (N1L). Показано, что инактивация выбранных генов вирулентности не влияет на репродуктивные свойства ВОВ на культурах клеток млекопитающих. Штамм 1421ABJCN характеризуется значительно меньшей реактогенностью и нейровирулентностью по сравнению с исходным LIVP. При интрацеребральном введении продукция вируса 1421ABJCN в головном мозге новорожденных мышей снижена на три порядка по сравнению с родительским ВОВ LIVP. Установлено, что при подкожном введении мышам рекомбинантный вариант 1421ABJCN индуцирует наработку ВОВ-нейтрализующих антител на уровне родительского штамма LIVP и обеспечивает полную защиту мышей от летальной дозы высокопатогенного для них вируса эктромелии. Рекомбинантный вариант ВОВ может быть использован в качестве безопасной живой культуральной вакцины нового поколения для профилактики натуральной оспы и других ортопоксвирусных инфекций.

Проблема резистентности бактерий к антибиотикам требует разработки новых классов антимикробных препаратов широкого спектра действия. Концепция пролекарств позволяет искать новые подходы к получению эффективных препаратов с улучшенными фармакокинетическими и фармакодинамическими свойствами. Известно, что антимикробной активностью обладают тиосульфинаты, образующиеся ферментативно из сульфоксидов аминокислот при разрушении клеток растений рода Allium. Неустойчивость и высокая реакционная способность тиосульфинатов затрудняют их использование как индивидуальных соединений. Предложена фармакологически комплементарная пара: пролекарство - сульфоксид аминокислоты и витамин В6-зависимая метионин-γ-лиаза (МГЛ), метаболизирующая его в организме пациента. Фермент катализирует реакции γ- и β-элиминирования сульфоксидов - аналогов L-метионина и L-цистеина с образованием тиосульфинатов. Нами клонирован ген МГЛ из Clostridium sporogenes. Методом логнормального разложения спектра холофермента установлены ионные и таутомерные формы внутреннего альдимина МГЛ, получены каталитические параметры рекомбинантного фермента в реакциях γ- и β-элиминирования аминокислот и ряда сульфоксидов. Установлена возможность использования витамин В6-зависимой МГЛ для эффективной конверсии сульфоксидов, выявлена антимикробная активность тиосульфинатов в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий in situ.

Осуществлен синтез серии производных урацила, содержащих в положении 3 пиримидинового цикла N-(4-феноксифенил)ацетамидный фрагмент, и изучена их противовирусная активность. Показано, что соединения этого ряда проявляют мощную ингибиторную активность в отношении цитомегаловируса человека (штаммы AD-169 и Davis) в культуре клеток HEL. Обнаружено, что некоторые соединения проявляют заметную активность в отношении вируса ветряной оспы-опоясывающего лишая (varicella zoster virus).