Участие в федеральных программах

Соглашение о предоставлении субсидии от 26 октября 2021 года № 075-15-2021-1396

Направления реализации Федеральной научно-технической программы: Генетические технологии для развития промышленной микробиологии, генетические технологии для развития сельского хозяйства.

Период выполнения: 26.10.2021 — 31.12.2023

Плановое финансирование: 342 млн рублей, из них бюджетное финансирование: 320 млн рублей, софинансирование из внебюджетных источников: 32 млн рублей

Получатель субсидии: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова»

Цели исследовательской программы: проведение на территории Российской Федерации масштабных исследований с участием ведущих ученых и привлечением обучающихся для сбора образцов и анализа данных и результатов

Задачи исследовательской программы: 

Задачей предлагаемой Программы исследований является расширенный скрининг симбиотических, ассоциированных с макроорганизмами или обитающих в экстремальных местообитаниях микробных сообществ с целью анализа их метаболических путей и выявления новых продуцентов ценных для биотехнологии метаболитов и ферментов. Основными объектами исследования будут микробные сообщества уникальных территорий РФ: альпийских лугов Кавказа, арктических морей, в первую очередь Белого моря, горячих источников и термальных площадок Камчатки. Программа включает в себя несколько проектов, объединенных общими задачами и подходами, но различающихся объектами исследования: — Исследование микробных сообществ, ассоциированных с сосудистыми растениями и их возможного влияния на продуктивность и адаптационную устойчивость растения-хозяина. — Исследование микробиомов беспозвоночных животных наземных и водных экосистем и характера взаимодействий микро- и макроорганизмов. — Исследование филогенетического и метаболического разнообразия микроорганизмов, ассоциированных с микро- и макроводорослями, в первую очередь с водорослями арктических морей и анализ их вторичных метаболитов и ферментативных активностей. — Исследование микробных сообществ почв и грунтов экстремальных местоообитаний с целью выяснения роли микробных сообществ в адаптации растений к неблагоприятным условиям и поиска новых высокоустойчивых биокатализаторов и антибиотиков, востребованных в биотехнологии и медицине. При этом в рамках каждого из проектов будут решаться близкие задачи: первичное профилирование микробных сообществ по маркерным генам, метагеномный анализ микробных сообществ, сборка полных геномов представителей ключевых групп микроорганизмов, выявление продуцентов целевых соединений, выделение чистых культур или устойчивых лабораторных ассоциаций целевых микроорганизмов и, в случае необходимости, их полногеномная характеристика, реконструкция взаимоотношений микроорганизмов в сообществе и/или с организмом-хозяином, клонирование и экспрессия целевых генов в рекомбинантных штаммах-продуцентах. Решение поставленных задач расширит представления о филогенетическом и метаболическом разнообразии прокариот, в том числе прольет свет на метаболизм представителей глубоких некультивуемых линий, и выявит продуцентов новых, ценных для биотехнологии и медицины биологически активных соединений. Также будет разработана новая генетическая технология, заключающаяся в использовании экстремофильных микроорганизмов как системы гетерологической экспрессии белков для получения ферментных препаратов с высокими параметрами стабильности и активности в жестких условиях окружающей среды, что обеспечит полноту проявления их ценных для биотехнологии свойств.

Достигнутые результаты исследовательской программы и оценка их востребованности:

За первый год работы по научно-исследовательской программе  отобрано 114 образцов воды, донных отложений, беспозвоночных животных и водорослей Белого моря, а также образцы окружающих почв.

Из 43 образцов выделена ДНК и с помощью высокопроизводительного секвенирования V4-фрагментов генов 16S рРНК охарактеризованы присутствующие в них микробные сообщества, в том числе симбиотические микробные ассоциации беспозвоночных животных и микроорганизмы, ассоциированные с водорослями.

Получено 27 накопительных культур, эффективно разлагающих биополимеры (ксилан, агарозу, альгинат, хитин) при 15оС и путем высокопроизводительного секвенирования вариабельных V4-фрагментов гена 16S рРНК исследован их состав. Выявлены микроорганизмы, продуцирующие психроактивные гидролазы, разлагающие высокоустойчивые к гидролизу полисахариды.

Проведен скрининг коллекции микроводорослей на присутствие в ней организмов, содержащих родопсиноподобные белки. Выявлены и частично охарактеризованы искомые гены, включая ранее неизвестный, что представляет особый интерес для развития инструментальной базы оптогенетики.

Протестирован протокол поиска антибактериальных веществ и проведено тестовое секвенирование бактериального генома с использованием нанопорового секвенатора третьего поколения.

Промежуточные результаты программы характеризуются высокой актуальностью, поскольку при дальнейшей реализации программы они станут основой для создания высокоэффективных штаммов-продуцентов ферментов, витаминов и микробных консорциумов для применения в различных отраслях экономики. Таким образом, результаты программы вносят весомый вклад в достижение запланированных результатов ФНТП развития генетических технологий.

В исследовательской программе в формате гражданской науки приняли участие 356 обучающихся.

Создание и развитие конкурентоспособного на мировом уровне научного коллектива:

На начальном этапе в число исполнителей программы входят 9 групп, возглавляемые ведущими учеными в своих областях, среди которых члены и профессора РАН. Шесть групп базируются на биологическом факультете МГУ и состоят из специалистов в области микробиологии и метагеномики микробных сообществ, а также из специалистов в экологии животных, растений и грибов. Две группы базируются на химическом факультете МГУ и включают в себя специалистов в области создания бактериальных штаммов-продуцентов и высокопроизводительного секвенирования. Еще одна группа, включающая в себя специалистов в области почвенной микробиологии, базируется на факультете почвоведения МГУ. Таким образов, коллектив исполнителей состоит из высококвалифицированных специалистов со взаимодополняющими компетенциями, необходимыми для успешной реализации программы, и вне всякого сомнения является абсолютно конкурентноспособным на мировом уровне.

В отчетный период было проведено закрепление молодых специалистов: около полутора десятков студентов и аспирантов МГУ оформили с ним трудовые отношения в качестве научного персонала.

Создание и развитие на базе научных и образовательных организаций высшего образования лабораторий и центров, осуществляющих исследования в области генетических технологий, в частности технологий генетического редактирования, и их техническая поддержка, по направлениям реализации Федеральной программы:

В соответствии с приказом № 840Бб от 22 ноября 2021 года, на биологическом факультете МГУ создана лаборатория геномики и метагеномики микроорганизмов.

Лаборатория геномики и метагеномики микроорганизмов создана в целях споспешествования проведению научных исследований и разработок с применением генетических технологий, в том числе осуществлению научных и научно-технических проектов по направлениям реализации Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий в Российской Федерации, включая проекты, выполняемые исследователями в возрасте до 39 лет.

В Московском университете функционируют старейшие в стране ведущие научные школы по изучению биологического разнообразия. В частности, исследованиям подвергаются разнообразные животные, растения и грибы экстремальных мест обитания. В последние годы сформировался устойчивый интерес представителей данных научных школ к микроорганизмам, существование которых тем или иным образом связано с эукариотическими организмами, являющимися традиционными объектами исследований. Однако отсутствие соответсвующих микробиологических компетенций существенно тормозило развитие данного направления работ. Создание лаборатории геномики и метагеномики микроорганизмов призвано объединить усилия микробиологов и исследователей экологической направленности. Коллаборация таких научных коллективов откроет новые возможности как для микробиологов (за счет появления новых объектов исследования), так и для экологов (за счет придания новых компетенций) и приведет к повышению уровня получаемых результатов. Помимо этого, создание лаборатории геномики и метагеномики микроорганизмов существенно облегчит привлечение к выполнению работ ведущих российских и иностранных исследователей, а также научной молодежи.

Исследовательская программа «Новые системы и уровни редактирования геномов: от нуклеотидной последовательности к пространственной организации» выполняется в рамках реализации Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий в Российской Федерации на 2019-2027 гг.

Соглашение о предоставлении субсидии от 29 сентября 2021 года № 075-15-2021-1062

Направления реализации Федеральной научно-технической программы: Генетические технологии для медицины

Период выполнения: 29.09.2021 — 31.12.2023

Плановое финансирование: 374 млн рублей, из них бюджетное финансирование: 340 млн рублей, софинансирование из внебюджетных источников: 34 млн рублей

Получатель субсидии: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова»

Соисполнители исследовательской программы: НИЦ Курчатовский институт, НИЦ Курчатовский институт — Институт молекулярной генетики

Цели исследовательской программы: обеспечение глобального лидерства, а также решение принципиально новых фундаментальных и крупных прикладных задач мирового уровня, направленных на создание ведущих мировых исследовательских коллективов в области генетических технологий

Задачи исследовательской программы: 

• Создать междисциплинарный исследовательский коллектив мирового уровня, нацеленный на разработку новых инструментов геномного редактирования
• Обеспечить эффективную работу созданного коллектива, в том числе за счет оптимизации исследовательской инфраструктуры
• Обеспечить подготовку кадров высшего уровня в области современных генетических технологий для удовлетворения потребностей созданного коллектива и других научных групп/лабораторий/организаций
• На постоянной основе развивать внутрироссийскую и международную научную кооперацию в области разработки новых инструментов геномного редактирования для обмена компетенциями и увеличения эффективности работ

Достигнутые результаты исследовательской программы и оценка их востребованности:
В ходе работ по структурной и физико-химической характеризации связывания dCas-систем с ДНК мишенями были получены комплексы dCas белков направляющей РНК и таргетной последовательностью ДНК. Были измерены константы связывания для dCas-систем в пяти различных условиях. В части работы, посвященной топологии эукариотического генома и роли РНК в установлении и поддержании этой топологии выполнены все задачи. Из результатов особо следует отметить разработку оригинальной методики, позволяющей строить полногномные карты РНК-ДНК контактов в местах генома, ассоциированных с белками интереса. Это позволяет проводить направленные поиск регуляторных РНК, участвующих в привлечении к геному белков, вносящих эпигенетически модификации в гистоны, и регулирующих динамику хроматиновой фибриллы. С использованием данного подхода были идентифицированы кандидатные РНК, которые могут участвовать в установлении репрессированных доменов хроматина посредством привлечения репрессорных комплексов «Поликомб». Дальнейшее развитие этой работы может привести к созданию инструментов, позволяющих адресно инактивировать определенные сегменты генома. В части работы, посвященной изучению влияния трисомий на пространственную организацию генома в целом, получены важные результаты, демонстрирующие, что наличие в ядре дополнительной копии одной из хромосом приводит к изменению спектров пространственных контактов между другими хромосомами. Это позволяет предложить новое объяснение тому факту, что при трисомиях, приводящих к возникновению синдромов Дауна, Эдвардса, Патау, наблюдаются плейотропные нарушения, связанные с изменением профилей экспрессии как генов, расположенных в хромосомах, представленных увеличенным числом копий, так и в других хромосомах. С позиций геномной инженерии этот результат заставляет с осторожностью относиться к различным манипуляциям, приводящим к утрате или изменению геномных позиций протяженных участков генома в силу того, что такие изменения могут привести к изменению профилей экспрессии генов, которые непосредственно данными изменениями не затронуты. В результате проведенных экспериментов по получению гомозиготного варианта линии Danio rerio Ath5, селективно экспрессирующего маркерный ген GFP в клетках зрительного нерва, а также гибридного варианта Danio rerio Ath5/Danio rerio, были получены гибридные варианты Danio rerio Tg(Ath5:GFP)/ Danio rerio АВ, содержащие селективно экспрессирующийся маркерный трансген Ath5:GFP в гетерозиготном состоянии.

При исследовании белков-аргонавтов получены следующие основные результаты. Проведен биоинформатический анализ последовательностей прокариотических белков-аргонавтов в геномах бактерий и архей в базе данных RefSeq, а также анализ белков-аргонавтов в метагеномах кишечного микробиома человека. В результате выявлено несколько тысяч новых последовательностей белков-аргонавтов. Проведено выравнивание последовательностей, белки классифицированы на основе полученного выравнивания и сгруппированы в отдельные классы. На основе анализа ключевых участков аргонавтов, задействованных во взаимодействиях с гидовыми молекулами, а также в расщеплении мишени, выявлены предсказанные каталитически активные белки. Получены данные о большом разнообразии MID-карманов аргонавтов в базе данных RefSeq и, в то же время, об ограниченном разнообразии структуры MID-кармана в аргонавтах из микробиома человека. Проведена селекция перспективных кандидатных белков-аргонавтов из мезофильных и психрофильных бактерий, а также из микробиома человека. Гены нескольких кандидатных белков-аргонавтов оптимизированы для экспрессии в клетках кишечной палочки и получены методами химического синтеза. Проведено высокопроизводительное секвенирование образцов микробных сообществ, отобранных из различных мест обитаний, осуществлен биоинформатический анализ полученных данных секвенирования Полученные гены клонированы в экспрессионные вектора, которые введены в штаммы-продуценты E. coli. По результатам анализа выявлено 211 последовательностей кандидатов CRISPR/Cas I класса и 24 последовательности кандидатов CRISPR/Cas II класса. На основании полученных результатов были созданы базы данных, содержащие наборы прочтений NGS отсеквенированных образцов, а также сформирован ранжированный список полученных последовательностей-кандидатов и соответствующих им последовательностей CRISPR-повторов.

Актуальность и значимость результатов программы следует признать высочайшей, причем как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения. Геномное редактирование – мощнейший инструмент современных наук о жизни и соответствующих практических областей, позволяющий вносить направленные изменения в геномы непосредственно в живых клетках. Очевидно, разработка новых инструментов геномного редактирования придаст мощный импульс соответствующим фундаментальным исследованиям в Российской Федерации, а также в других странах. Что касается практической значимости данных систем, она также огромна: с их помощью создаются новые сорта и породы сельскохозяйственных животных и растений, штаммы бактерий – продуценты полезных веществ, разрабатываются подходы к терапии наследственных болезней человека.

Таким образом, разработка новых геномных редакторов, запланированная в рамках данной программы, позволит в перспективе перейти к созданию российских технологий редактирования геномов. Именно российская принадлежность данных технологий является фактически обязательным условием их внедрения в практику в нашей стране. Таким образом, результаты выполнения данной программы будут способствовать установлению технологической независимости Российской Федерации в области геномного редактирования и, как следствие, в сельском хозяйстве, биотехнологии и медицине. Это, в свою очередь, вне всякого сомнения, приведет к существенному повышению качества жизни населения нашей страны. Более того, технологии, основанные на результатах данной программы, будут обладать существенным экспортным потенциалом: в настоящее время собственными технологиями генетического редактирования обладает лишь малое количество стран.

Создание и развитие конкурентоспособного на мировом уровне научного коллектива:
Коллектив исполнителей программы состоит из сотрудников трех организаций-лидеров в области генетических технологий: МГУ имени М.В.Ломоносова, НИЦ Курчатовский институт и НИЦ Курчатовский институт – Институт молекулярной генетики.
Реализация программы в отчетный период осуществлялась по трем основным научным направлениям:
(1) Новые инструменты направленного воздействия на пространственную организацию геномов эукариот
(2) Новые РНК-направляемые нуклеазы, кодируемые бактериальными CRISPR-локусами
(3) Методики использования бактериальных белков-аргонавтов в качестве инструментов геномного редактирования
В проведение работ по каждому из этих направлений вовлечены коллективы всех вышеперечисленных организаций, причем объединение усилий разных организаций для реализации каждой задачи проводилось по принципу объединения сильнейших компетенций каждой организации: МГУ – анализ трехмерной структуры генома, НИЦ КИ – высокопроизводительное секвенирование для поиска новых нуклеаз, НИЦ КИ-ИМГ – функциональная оценка новых способов геномного редактирования. Таким образом, структура работ в рамках программы органично объединяет коллективы всех трех организаций, принимающих участие в ее реализации.
В состав коллектива исполнителей входят специалисты – мировые лидеры в своих областях и существенное количество молодых ученых. Таким образом, коллектив исполнителей состоит из высококвалифицированных специалистов со взаимодополняющими компетенциями, необходимыми для успешной реализации программы, и вне всякого сомнения является абсолютно конкурентноспособным на мировом уровне.
В отчетный период было проведено закрепление молодых специалистов: около десятка студентов и аспирантов МГУ оформили с ним трудовые отношения в качестве научного персонала.

Подготовка кадров и развитие кадрового потенциала:
Осуществлена доработка  образовательной программы «Геномика и здоровье человека» и обучение обучающихся по доработанной программе. В ходе доработки программы в нее был добавлен курс, посвященный геномному редактированию. За отчетный период подготовку по доработанной образовательной программе проходили 19 обучающихся, приобретающих уникальные для Российской Федерации компетенции в области высокопроизводительного секвенирования и анализа геномов. Уникальность придаваемых обучающимсяч компетенций достигалась междисциплинарным подходом к обучению: в число преподаваемых спецкурсов входили биостатистика,  медицинская генетика и геномика, анализ данных высокоэффективного секвенирования, основы написания научного текста на английском языке (курс на английском языке), программирование для биологов, научно-исследовательский семинар по геномному редактированию, функциональная геномика, генетика и геномика старения, генетика единичных клеток, машинное обучение в геномике, научно-производственная практика. На практических занятиях студенты обучались выделять из различного биологического материала геномную ДНК, подготавливать геномные библиотеки для последующего высокопроизводительного секвенирования, собственно осуществлять такое секвенирование на платформах Illumina и Oxford Nanopore, а также анализировать получаемые результаты при помощи современных биоинформатических подходов.

Создание и развитие на базе научных и образовательных организаций высшего образования лабораторий и центров, осуществляющих исследования в области генетических технологий, в частности технологий генетического редактирования, и их техническая поддержка, по направлениям реализации Федеральной программы:

В соответствии с приказом № 841Бб от 22 ноября 2021 года, на биологическом факультете МГУ создана лаборатория 3D-геномики и эпигеномики.

Лаборатория 3D-геномики и эпигеномики создана в целях споспешествования проведению научных исследований и разработок с применением генетических технологий, в том числе осуществлению научных и научно-технических проектов по направлениям реализации Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий в Российской Федерации, включая проекты, выполняемые исследователями в возрасте до 39 лет.
В МГУ функционируют два сильнейших в мире научных коллектива в области исследований трехмерной структуры геномов и разработки методов направленного воздействия на нее. Коллектив под руководством В.М.Студитского разрабатывает эпигенетические технологии управления реализацией генетической информации при помощи направленных воздействий на трехмерную структуру генома. Коллектив под руководством С.В.Разина исследует фундаментальные принципы 3D-организации генома и влияния такой организации на развитие раковых опухолей у человека.

Создание лаборатории 3D-геномики и эпигеномики призвано объединить усилия двух данных коллективов и обеспечить проведение ими совместных исследований как в рамках настоящего проекта, так и по другим грантам/контрактам/договорам. Коллаборация двух научных групп мирового уровня, использующих в своей работе различные подходы к решению схожих научных задач, приведет к повышению уровня получаемых результатов. Помимо этого, создание лаборатории 3D-геномики и эпигеномики существенно облегчит привлечение к выполнению этих работ ведущих российских и иностранных исследователей, а также научной молодежи.

Соглашение о предоставлении субсидии: 05.604.21.0213/075-15-2019-1719

05.604.21.0213_этап 1_Форма Д1 Резюме_версия 1-ПОДПИСАННАЯ

05.604.21.0213_этап 2_Форма Д1 Резюме_версия 1-ПОДПИСАННАЯ

Резюме проекта, выполненного в рамках ФЦП

«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы»

Номер Соглашения о предоставлении субсидии: 075-15-2020-003 (05.616.21.0125)

Тема: «Биогибридные системы для извлечения и повторного использования фосфора из сточных вод»

Приоритетное направление: Науки о жизни (НЖ)

Критическая технология: Клеточные технологии

Период выполнения: 23.03.2020 — 30.11.2020

Плановое финансирование проекта 13.60 млн. руб.

Бюджетные средства  6.80 млн. руб.,

Внебюджетные средства 6.80 млн. руб.

Получатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова»

Иностранный партнер: Университет прикладных наук «ФХ Аахен»

Ключевые слова: биоизъятие фосфора, биоэкономика, фототрофные микроорганизмы, диоксид углерода, биотехнология, каскадные фотобиореакторы, микробные сообщества

1. Цель проекта

Цель проекта — проведение в рамках двустороннего российско-германского сотрудничества

исследований в области биоизъятия фосфора и его накопления иммобилизованными водорослево-бактериальными сообществами в каскадных открытых биореакторах.

2. Основные результаты проекта

В ходе реализации проекта выполнен анализ литературных данных и опубликованных результатов теоретических исследований. Проведены патентные исследования, показавшие высокий потенциал разрабатываемой темы в отношении патентования результатов. Были отобраны водорослёвые и бактериальные штаммы (Micractinium sp. F2 и Synechocystis sp.) на совместимом полимерном носителе, обеспечивающие сохранность жизнеспособности штаммов и их способности к биоизъятию фосфора. Разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец каскадного фотобиореактора (систему ATS), который был изготовлен (рис. 1) и использован для получения характеристики водорслёво-бактериального сообщества. Установлено, что для оптимального биоизъятия фосфора из реальных сточных вод необходимо дополнительно снабжение системы углекислотой и контроль pH среды.

Иностранным партнёром выполнены количественная оценка состава водорослёво-бактериального сообщества. Разработаны оптимизированные протоколы для методов RT-PCR и FISH (флуоресцентной гибридизации in situ). Полученные результаты позволили провести мониторинг водорослей и бактерий в сточных водах, показано, что ключевыми компонентами являются оксигенные фототрофы (микроводоросли и цианобактерии). После наработки биомассы на биополимерной матрице проведён анализ конверсии полученной биомассы в биогаз. Установлено, что наращиваемая на сточных водах биомасса микроводорослей пригодна для производства биогаза. По итогам проекта проведено рабочее совещание и разработана дорожная карта дальнейших исследований в области биотехнологии.

Рис. 1. Каскадный фотобиореактор (система ATS) с иммобилизованной культурой микроводорослей.

3. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разработки

Получен патент РФ № RU2737139 от 25.11.2020 на изобретение «ШТАММ МИКРОВОДОРОСЛИ Lobosphaera (Parietochloris) sp. — ПРОДУЦЕНТ АРАХИДОНОВОЙ КИСЛОТЫ».

4. Назначение и область применения результатов проекта

Полученные научно-технические результаты соответствуют приоритетным направлениям научно-технологического развития Российской Федерации в разделах перехода к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству, разработки и перехода к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям. Предлагаемые методические подходы к решению поставленных задач в рамках приоритета могут быть внедрены в сфере биологической очистки сточных вод, производства биоудобрений, а также для достижения устойчивого использования невозобновляемого ресурса — минеральных фосфатов.

Разрабатываемый в ходе проекта научно-технический задел может будет, в частности, использован при разработке энергоэффективных технологий генерации биомассы микроводорослей, пригодной для получения широкого спектра биопродуктов, в т.ч. производства биоудобрений и разработки высокоэффективных очистных сооружений.

5. Эффекты от внедрения результатов проекта

Применение разработанных технических решений, полученных штаммов и полимерных носителей будет способствовать:

1. экологически безопасной генерации биомассы, обогащенной полифосфатами;
2. ресурсо- и энергосбережению, безотходному использованию ценных ресурсов фосфора;
3. стандартизации процесса культивирования биомассы как безопасных для окружающей среды биоудобрений;
4. созданию технологических предпосылок для разработки новый высокоэффективных систем для биологической доочистки сточных вод с использованием иммобилизованных сообществ.

6. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

На данном этапе работ коммерциализация не предусмотрена.

7. Наличие соисполнителей

Для реализации проекта в качестве организации-соисполнителя привлекался Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» (НИЦ «Курчатовский институт»).

Соглашение о предоставлении субсидии от 29.11.2018 № 075-02-2018-256

Руководитель

Декан биологического факультета, академик РАН Кирпичников М.П.

Резюме

1. Цель проекта

Разработка оригинальных иммунотерапевтических препаратов для высокотехнологичного лечения онкологических заболеваний на основе гуманизированных антител к универсальному опухолевому антигену PRAME человека и цитотоксических клеток, содержащих химерный Т-клеточный рецептор (CAR) к антигену PRAME.

2. Основные результаты проекта

Проведен аналитический обзор информационных источников по теме проекта. Проведено обоснование выбора направлений исследований. Разработан План экспериментальных исследований, направленных на получение гуманизированных антител к белку PRAME и CAR-цитотоксических клеток. Проведены экспериментальные исследования по анализу цитотоксической противоопухолевой активности мышиных моноклональных антител (мАТ) к белку PRAME. Проведено конструирование химерных аналогов мАТ к белку PRAME. Разработана система экспрессии химерных аналогов мАТ к белку PRAME. Проведена наработка лабораторных образцов химерных аналогов мАТ к белку PRAME. Проведены патентные исследования по теме проекта. Проведено исследование экспрессии белка PRAME опухолевыми линиями. Проведен иммуногистохимический анализ мышиных мАТ к белку PRAME на опухолевых линиях. Осуществлен химико-ферментативный синтез вариабельных доменов различных вариантов гуманизированных антител. Проведено конструирование экспрессионных плазмид для получения гуманизированных антител к белку PRAME. Проведен анализ цитотоксической противоопухолевой активности химерных аналогов мАТ к белку PRAME.

Проведен аналитический обзор научно-технических информационных источников по теме проекта. Исследована цитотоксическая противоопухолевая активность панели мышиных мАТ к белку PRAME на различных опухолевых линиях. Показано, что наибольшую цитотоксичноcть по отношению к клеточным линиям карциномы толстой кишки человека НТ29 и эритролейкемии человека К562 демонстрируют антитела Н8 (6H8), F11, G4 и D3 (5D3). Для дальнейшей работы, как наиболее перспективные кандидаты, были выбраны два антитела, 6H8 и 5D3. Для данных мАТ были определены нуклеотидные последовательности вариабельных доменов, на основе которых были сконструированы экспрессионные векторы. Была проведена наработка и очистка препаратов рекомбинантных химерных аналогов мАТ к белку PRAME для решения задач проекта, получены химерное мАТ 5D3 в количестве 12.8 мг, химерное мАТ 6H8 в количестве 17.9 мг.

Для решения задач проекта исследовали экспрессию белка PRAME опухолевыми линиями К562, Mel Hn, Mel Ibr, Mel Mtp, Mel P, Mel Si, U937, THP-1, а также клетками WI-38, транфицированными плазмидой, кодирующей белок PRAME. Было показано, что в клетках различных линий меланомы человека, экспрессирующих ген PRAME на высоком уровне, также детектируется экспрессия белка. Выбранные кандидатные мышиные мАТ 5D3 и 6H8 были использованы при проведении иммуногистохимического анализа с целью определения локализации белка PRAME как в опухолевых клеточных линиях, так и в клетках костного мозга больных острым лейкозом. Для получения гуманизированных антител был использован метод трансплантации гипервариабельных участков вариабельных доменов мышиных антител на каркасные области человеческих антител. В качестве доноров каркасных областей были использованы гены зародышевой линии человеческих иммуноглобулинов, характеризующиеся наибольшей степенью гомологии с последовательностями мышиных антител. Было проведено конструирование экспрессионных плазмид для получения гуманизированных антител к белку PRAME в клетках млекопитающих.

В результате проведенного с использованием прибора RTCA xCELLigence System исследования цитотоксической противоопухолевой активности было установлено, что химерные антитела 5D3 и 6H8 к белку PRAME способны ингибировать рост опухолевой PRAME-экспрессирующей линии в отсутствие вспомогательных эффекторных клеток. Наибольшей цитотоксической активностью обладают химерные 5D3.

3. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разработки

На данном этапе охраноспособные результаты не создавались.

4. Назначение и область применения результатов проекта

При лечении онкологических заболеваний одна из основных проблем состоит в том, что опухоли удается уходить от иммунологического надзора, используя для этого разнообразные механизмы и приемы. При применении химиотерапевтических средств часть трансформированных клеток все же выживает, давая впоследствии устойчивые к лекарству и быстрорастущие популяции. Для окончательной и безрецидивной элиминации злокачественного новообразования участие иммунной системы организма является обязательным условием. Самые новые и эффективные противоопухолевые средства предназначены как раз для привлечения разных ветвей иммунитета: гуманизированные антитела, биспецифические антитела, привлекающие к опухоли Т-лимфоциты; экспериментальные химерные антигенные рецепторы Т-лимфоцитов (CAR или CAR-T); противоопухолевые вакцины.

В рамках данного проекта предполагается получить и исследовать противоопухолевую активность 2-х оригинальных иммунотерапевтических препаратов на основе:

1) гуманизированных антител к белку PRAME, присутствующему на поверхности различных раковых клеток;

2) цитотоксических клеток, экспрессирующих на поверхности химерный антигенный рецептор на основе гуманизированных антител к PRAME (далее в тексте CAR-цитотоксические клетки).

Также планируется экспериментально изучить противоопухолевый эффект данных препаратов не только по отдельности, но и в комбинации.

5. Эффекты от внедрения результатов проекта

Внедрение в производство результатов проекта позволит получить новый иммунотерапевтический препарат для лечения таких онкологических заболеваний, как меланома, детские острые миеломные лейкозы, лимфома Ходжкина и другие. Отличительной особенностью данного проекта является комбинация гуморальной (пассивная иммунизация гуманизированными антителами к PRAME) и клеточной составляющей противоопухолевого иммунитета (CAR-цитотоксические клетки).

6. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

На данном этапе не предусмотрены.

7. Наличие соисполнителей

На данном этапе не предусмотрено.

Соглашение о предоставлении субсидии от 17.17.2017 года № 14.616.21.0080

Вид работ

Прикладные научные исследования (ПНИ) по теме «Разработка научно-технических основ гибридной биотехнологии для конверсии отходов в биоудобрения с использованием микроводорослей».

Руководитель

Профессор кафедры биоинженерии, д.б.н. Соловченко А.Е.

Цели выполнения ПНИ

Создание новой гибридной технологии для конверсии сельскохозяйственных отходов в безопасные для окружающей среды биоудобрения и кормовые добавки с использованием интенсивной культуры микроводорослей и спектрально-селективных фотоэлементов.

14.616.21.0080_этап 1

14.616.21.0080_этап 2

14.616.21.0080_этап 3

Соглашение о предоставлении субсидии от 03.10.2016 года №14.607.21.0154

14.607.21.0154 этап 1

14.607.21.0154 этап 3

Соглашение о предоставлении субсидии от 09.10.2015 года № 14.616.21.0044

Вид работ

Научные исследования по теме «Структура и функции калиевых потенциалзависимых каналов и их мутантных форм, ответственных за развитие хронических сердечных и неврологических заболеваний»

Руководитель

Доцент кафедры биоинженерии, д.б.н. Соколова О.С.

Цели выполнения проекта

• Проведение структурно-функциональных исследований, связанных с разработкой технических средств и методических подходов для изучения влияния мутаций на структуру и функции потенциалзависимых калиевых каналов;
• Получение белков калиевых каналов дикого типа, а также содержащих клинически значимые мутации;
• Оценка влияния мутаций на функционирование калиевых каналов электрофизиологическими методами (совместно с французскими исследователями из университета Нанта);
• Построение моделей пространственной структуры калиевых каналов человека на основе данных электронной микроскопии;
• Разработка программного обеспечения на основе интегративного моделирования, использующего данные о гомологии, стехиометрии, симметрии, наличии разрешенных структур, а также с применением методов макромолекулярного докинга и расчета теоретических карт распределения электронной плотности;
• Разработка методов фиттинга структурных моделей в карты электронной плотности, полученные с помощью электронного микроскопа;
• Разработка методов предсказания и оценки влияния мутаций человеческих потенциалзависимых калиевых каналов на структурные и энергетические особенности образования их комплексов с регуляторными лигандами;
• Проведение первичного виртуального скрининга низкомолекулярных лигандов для получения сфокусированной библиотеки и отбор соединений-хитов;
• Формулировка рекомендации для проведения доклинических испытаний отобранных соединений;
• Проведение мероприятий по доведению до сведения общественности результатов проделанной работы.

14.616.21.0044 Этап 1

14.616.21.0044 Этап 2

14.616.21.0044 Этап 3

14.616.21.0044 Этап 4

Соглашение о предоставлении субсидии от 27.10.2015 года № 14.607.21.0119

Вид работ

Прикладные научные исследования и экспериментальные разработки (ПНИЭР) по теме «Создание набора прототипов изделий из биоискусственной костной ткани и модуляторов остеогенеза для регенеративной медицины»

Руководитель

Заведующий лабораторией конфокальной микроскопии, к.б.н. Мойсенович М.М.

Цели выполнения ПНИЭР

Создание биоискусственных аналогов элементов децеллюляризированной костной ткани, обладающих остеоиндуктивной и остеокондуктивной активностью, пригодных для восстановления поврежденных или утраченных фрагментов костей различной формы (трубчатых, губчатых, плоских, смешанных) и анатомического положения, а также усиление остеоиндуктивной активности биоискусственных субстратов за счет регулируемого локального выброса факторов, модулирующих остеогенную активность.

Соглашение о предоставлении субсидии от 28.11.2014 года № 14.607.21.0096

Вид работ

Прикладные научные исследования и экспериментальные разработки (ПНИЭР) по теме «Получение и иммунохимическое исследование рекомбинантных антител-кандидатов для комплексной профилактики и терапии заболеваний, вызванных вирусом Эбола».

Руководитель

Ведущий научный сотрудник кафедры биоинженерии, д.б.н. Долгих Д.А.

Цели выполнения ПНИЭР

Исследование моноклональных антител и получение экспериментальных образцов рекомбинантных антител анти-Эбола как потенциального компонента нового терапевтического средства борьбы с лихорадкой Эбола.

14.607.21.0096 1 этап

14.607.21.0096 2 этап

14.607.21.0096 3 этап

14.607.21.0096 4 этап

14.607.21.0096 5 этап

Соглашение о предоставлении субсидии от 27.11.2014 года № 14.604.21.0148

Вид работ

Прикладные научные исследования (ПНИ) по теме «Биорезорбируемые микроносители для доставки клеток в область заживления и регенерации ран».

Руководитель

Заведующий лабораторией конфокальной микроскопии, к.б.н. Мойсенович М.М.

Цели выполнения ПНИ

Разработка нового биорезорбируемого микроносителя для направленной доставки клеток, вовлеченных в процессы регенерации.

14.604.21.0148 1 Этап

14.604.21.0148 2 Этап

14.604.21.0148 3 Этап

14.604.21.0148 4 Этап

Соглашение о предоставлении субсидии от 23.09.2014 года № 14.607.21.0060

Вид работ

Прикладные научные исследования (ПНИ) по теме «Получение бифункциональных терапевтических антител для профилактики вирусных заболеваний при мукозальном применении».

Руководитель

Декан биологического факультета, академик РАН Кирпичников М.П.

Цели выполнения ПНИ

Создание эффективного, доступного и безопасного средства профилактики инфекции различными серотипами вируса гриппа А на основе бифункциональных IgG/IgA – гибридных антител, обеспечивающих направленную активацию системы врожденного иммунитета слизистых оболочек человека.

14.607.21.0060 этап 1

14.607.21.0060 этап 2

14.607.21.0060 этап 3

14.607.21.0060 этап 4

14.607.21.0060 этап 5

Соглашение о предоставлении субсидии от 27.06.2014 года № 14.604.21.0063

Вид работ

Прикладные научные исследования (ПНИ) по теме «Создание макета функциональной системы скрининга противоопухолевых препаратов на основе анализа PARP1»

Руководитель

Ведущий научный сотрудник кафедры биоинженерии, д.б.н. Студитский В.М.

Цели выполнения ПНИ:

• Разработка новых методических подходов для исследований транскрипционного фактора PARP1, являющегося мишенью действия противоопухолевых препаратов
• Предоставление научно-исследовательским организациям новых и эффективных методов и средств проведения исследований в области изучения механизмов транскрипции и, в частности, транскрипционных факторов, задействованных в механизмах канцерогенеза
• Получение значимых научных результатов по механизму действия PARP1 при транскрипции хроматина, позволяющих переходить к созданию новых видов научно-технической продукции (функциональной системы скрининга противоопухолевых препаратов, ингибирующих активность PARP1)
• Создание обобщенной модели действия PARP1 методами компьютерного моделирования на основе полученных экспериментальных данных и на основе систематизации научно-технической литературы
• Получение макета функциональной системы скрининга противоопухолевых препаратов на основе анализа белкового фактора PARP1

14.604.21.0063 этап 1

14.604.21.0063 этап 2

14.604.21.0063 этап 3

14.604.21.0063 этап 4

14.604.21.0063 этап 5

Соглашение о предоставлении субсидии от 07.08.2014 года № 14.604.21.0107

Вид работ

Прикладные научные исследования (ПНИ) по теме «Разработка регламента детекции и маркирования новых генов устойчивости к листовой ржавчине пшеницы на основе геномного секвенирования».

Руководитель

Заведующий кафедрой биотехнологии, д.б.н., академик РАН Скрябин К.Г.

Цели выполнения ПНИ

Разработка регламента детекции и маркирования новых генов устойчивости к листовой ржавчине пшеницы на основе геномного секвенирования.

14.604.21.0107 этап 1

14.604.21.0107 этап 2

14.604.21.0107 этап 3

14.604.21.0107 этап 4

14.604.21.0107 этап 5

Соглашение о предоставлении субсидии от 07.08.2014 года № 14.604.21.0113

Вид работ

Прикладные научные исследования (ПНИ) по теме «Разработка генетических конструкций для коррекции митохондриальных дисфункций».

Руководитель

Ведущий научный сотрудник кафедры молекулярной биологии, к.б.н. Каменский П.А.

Цели выполнения ПНИ

• Разработка структуры генетической конструкции на основе нуклеиновых кислот для коррекции митохондриальной дисфункции, вызываемой мутациями в митохондриальном геноме.
• Разработка метода доставки генетической конструкции в митохондрии при помощи использования белков-переносчиков или естественной системы транспорта нуклеиновых кислот в митохондрии с целью дальнейшей коррекции митохондриальной дисфункции, вызываемой мутациями в митохондриальном геноме.
• Разработка методики оценки эффективности действия разработанной генетической конструкции, предназначенной для коррекции митохондриальной дисфункции, вызываемой мутациями в митохондриальном геноме.

14.604.21.0113 этап 1

14.604.21.0113 этап 2

14.604.21.0113 этап 3

14.604.21.0113 этап 4

14.604.21.0113 этап 5

Соглашение о предоставлении субсидии от 17.06.2014 года № 14.604.21.0017

Вид работ

Прикладные научные исследования (ПНИ) по теме «Новые средства для лечения травматических и ишемических повреждений тканей на основе биодеградируемых материалов с иммобилизованными пептидами-агонистами рецепторов, активируемых протеиназами»

Руководитель

Ведущий научный сотрудник кафедры физиологии человека и животных, д.б.н. Горбачева Л.Р.

Цели выполнения ПНИ:

Создание новых эффективных средств для лечения травматических и ишемических повреждений тканей на основе пептида – агониста рецепторов ПАР1, иммобилизованного в полимерные носители, и разработка оптимальных условий их направленного действия на различные клетки, вовлекаемые в процессы воспаления, нейродегенерации и репарации тканей (in vitro).

14.604.21.0017 этап 1

14.604.21.0017 этап 2