Главная
1. Цель Проекта
Целью выполнения Проекта является разработка биофункционального тераностического нанокомплекса для таргетного сочетанного терапевтического воздействия на злокачественные новообразования, содержащего радиоактивный изотоп и адресный белковый токсин и исследование терапевтического потенциала нанокомплекса на моделях опухолей человека.
2. Основные результаты Проекта
Разработана методика сборки биофункциональных тераностических нанокомплексов на основе неорганических и белковых модулей. Методика позволяет получать биофункциональные тераностические нанокомплексы путем сборки наночастиц и пептидных компонентов помощью модификации поверхности наночастиц молекулами полиэтиленгликоля (ПЭГ) и ковалентного присоединения к ним пептидных компонентов.
Получены экспериментальные образцы комплексов неорганических наночастиц с направляющим белковым модулем и комплексов неорганических наночастиц с бифункциональным адресным токсином. Размер, дзета-потенциал и соотношение неорганических и белковых компонентов в составе полученных нанокомплексов были определены физическими и биохимическими методами;
Проведено исследование цитотоксичности компонентов биофункционального тераностического нанокомплекса (неорганических наночастиц и белковых модулей) на культурах эукариотических клеток, позволяющее оценить их влияние на жизнеспособность клеток различного происхождения;
Разработан план экспериментальных исследований свойств биофункциональных тераностических нанокомплексов на основе наночастиц и пептидных модулей. План включает исследование цитотоксичности бифункциональных тераностических нанокомплексов и их компонентов на культурах опухолевых клеток, исследование биораспределения бифункциональных тераностических нанокомплексов в организме животных, исследование терапевтического противоопухолевого потенциала бифункциональных тераностических нанокомплексов.
Проведён анализ специфичности направленных биофункциональных тераностических нанокомплексов в отношении клеток с экспрессией молекул-мишеней. Показано специфическое накопление направленных биофункциональных тераностических нанокомплексов на поверхности клеток, гиперэкспрессирующих рецептор HER2.
Проведены патентные исследования по теме «устройство для проведения фотодинамической терапии». Технический уровень существующих изобретений указывает на перспективность разработки устройств для проведения фотодинамической терапии, имеющих малую массу, небольшие размеры излучателя и регулируемую в широких пределах плотность мощности излучения, создаваемую на объекте. Изобретение, направленное на создание такой системы, обладает большой патентоспособностью.
Получен экспериментальный образец биофункциональных тераностических нанокомплексов, содержащих бета-эмиттер 90Y. Удельная активность, размер, дзета-потенциал и соотношение неорганических и белковых компонентов в составе полученных нанокомплексов были определены дозиметрическими, физическими и биохимическими методами;
Проведён анализ эффективности сочетанного действия бета-эмиттера 90Y и белкового токсического модуля в составе биофункционального тераностического нанокомплекса. Цитотоксичность биофункционального тераностического нанокомплекса обеспечивается β-излучением с энергией 2,28 МэВ и белковым токсином, ингибирующим синтез белка на этапе трансляции, с концентрацией, ингибирующей рост культуры опухолевых клеток на 50%, не более 10 мг/л;
Поставленные перед этапом задачи выполнены полностью. Проведена подготовка к выполнению третьего этапа. Уровень научно-технического выполнения задач соответствует мировому.
3. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках Проекта
В 2019 году подана заявка на полезную модель «Устройство для фотодинамической терапии» (заявка №2019143675 от 25.12.2019)
4. Назначение и область применения результатов проекта
Полученные результаты будут использованы на следующих этапах выполнения Проекта для исследования терапевтического потенциала биофункциональных тераностических нанокомплексов.
Области применения результатов Проекта.
- здравоохранение: клинические и научно-исследовательские центры с целью повышения эффективности диагностики и лечения социально-значимых заболеваний;
- промышленность: предприятия, занимающиеся разработкой и внедрением в производство новых фармпрепаратов;
- наука: научные центры, ведущие фундаментальные исследования механизмов развития заболеваний, разрабатывающие профилактические и лечебные мероприятия;
- образование: повышение уровня подготовки специалистов в области экспериментальной биомедицины и биотехнологий, медицинской физики.
5. Эффекты от внедрения результатов проекта
Внедрение создаваемого в ходе выполнения Проекта биофункционального тераностического нанокомплекса позволит увеличить эффективность таргетного сочетанного терапевтического воздействия на злокачественные новообразования и снизить риск смертности от социально значимых онкологических заболеваний.
6. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта
В 2019 году подана заявка на полезную модель «Устройство для фотодинамической терапии» (заявка №2019143675 от 25.12.2019)
7. Наличие соисполнителей
В 2019 году соисполнители к выполнению проекта не привлекались.
Должность в лаборатории
Младший научный сотрудник
Образование
В 2013 г. окончил Нижегородский государственный университет, биологический факультет, специальность "Биофизика"
В 2017 г. закончил обучение в аспирантуре
Область научных интересов:
Бор-нейтронозахватная терапия, флуоресцентная диагностика и фотодинамическая терапия, хирургия животных
Наиболее значимые публикации:
Volovetsky A.B., Sukhov V.S., Balalaeva I.V., Dudenkova V.V., Shilyagina N.Yu., Feofanov A.V., Efremenko A.V., Grin M.A., Mironov A.F., Sivaev I.B., Bregadze V.I., Maslennikova A.V. Pharmacokinetics of Chlorin e6-Cobalt Bis(Dicarbollide) Conjugate in Balb/c Mice ith Engrafted Carcinoma // Int J Mol Sci, 2017 V.18. I.12. pii: E2556
Volovetsky, A. B.; Shilyagina, N. Yu.; Dudenkova, V. V.; Pasynkova, S. O.; Ignatova, A. A.; Mironov, A. F.; Grin, M. A.; Feofanov, A. V.; Balalaeva, I. V.; Maslennikova, A. V. (2016) The study of biodistribution of a conjugate of aminoamide chlorine derivative е6 with boron nanoparticle for the purposes of boron neutron capture therapy. Modern Technol. Med. 8 (2), 34-40. Ссылка
Должность в лаборатории
Лаборант
Образование:
С 2014 г. является студентом Института биологии и биомедицины Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, обучается по направлению бакалавриата "Биология" по профилю подготовки "Биофизика"
Область научных интересов:
Получение децеллюляризованных матриксов и опухолевых моделей
Целью 3 Этапа проекта была разработка и получение нового вида научно-технической импортозамещающей продукции с терапевтическим потенциалом, а именно, адресного бифункционального агента белковой природы «анти-HER2-токсин», предназначенного для селективной элиминации опухолевых клеток с повышенной экспрессией онкомаркера HER2. Оценка функциональной активности и терапевтического потенциала полученного адресного бифункционального агента «анти-HER2-токсин».
В результате выполнения 3 этапа ПНИ в 2015 г. получены следующие результаты:
1. Получены экспериментальные образцы №3 и №4 анти-HER2-токсина в количестве 31.5 и 28.5 мг, соответственно. Экспериментальные образцы получены из периплазматической фракции клеток Escherichia coli в полном соответствии с разработанными на 1 этапе методиками. Выход биомассы продуцентов образцов №3 и №4 составил 10 и 20 г/л культуры, соответственно. Выход экспериментальных образцов №3 и №4 составил 15.2 и 37.5 мг/л культуры, соответственно.
2. Проведены испытания экспериментальных образцов №3 и №4 анти-HER2-токсина по физико-химическим и иммунохимическим свойствам в соответствии с Программой и методиками исследовательских испытаний, установившие полное соответствие методов получения и технических характеристик указанных образцов требованиям ТЗ. Установлено, что экспериментальные образцы №3 и №4 представляют два независимых варианта анти-HER2-токсина, соответствуют запланированной структуре белка и имеют следующие технические характеристики:
представляют собой прозрачный опалесцирующий раствор белка;
соотношение поглощения раствора при длинах волн 280 нм и 260 нм составляет 1.95 и 1.96, соответственно;
гомогенность (чистота) белков 95 и 96% , соответственно, по данным гель-электрофоретического анализа;
растворимы в водных буферных растворах и сохраняют стабильность в оптимальных условиях хранения в течение 3-х месяцев;
содержание бактериальных эндотоксинов - менее 10.5 и 11.4 МЕ/мг, соответственно;по данным иммуноферментного конкурентного анализа специфично взаимодействуют с онкомаркером HER2 в интервалах концентраций 6-48 нМ и 28-225 нМ, соответственно.
3. Разработаны две методики исследования цитотоксического действия анти-HER2-токсина на культурах опухолевых клеток. Разработанные методики количественной оценки цитотоксичности адресных бифункциональных агентов белковой природы «анти-HER2-токсин»:
основаны на микротитрационном анализе, посредством которого большое количество образцов может быть подвергнуто исследованию одновременно;
обеспечивают количественную оценку относительной выживаемости опухолевых клеток в культуре после обработки экспериментальными образцами анти-HER2 –токсина;
обеспечивают получение значений IC50 анти-HER2 –токсина для опухолевых клеток с разным уровнем экспрессии онкомаркера HER2.
4. По результатам работы в рамках ПНИ подготовлена патентная заявка.
5. Составлен отчет о ПНИ и подготовлена документация в соответствии с планом-графиком работ и техническим заданием.
6. Проведены маркетинговые исследования и оценка рынка лекарственных препаратов белковой природы для адресной терапии HER2-положительных опухолей
В ходе реализации 3 этапа проекта было запатентовано Изобретение «Рекомбинантный иммунотоксин, специфичный к клеткам, экспрессирующим рецептор HER2». (Решение о выдаче патента от 25.11.2015)
Бифункциональный рекомбинантный агент белковой природы, который ожидается получить в результате выполнения Проекта, является потенциальным противоопухолевым терапевтическим агентом и после (и в случае) прохождения всех стадий доклинических и клинических испытаний может быть использован для лечения опухолей с определенным молекулярным профилем.
Области применения полученных результатов: здравоохранение, фармацевтическая промышленность, наука и образование.
Внедрение разрабатываемого в рамках проекта инновационного бифункционального рекомбинантного агента белковой природы позволит снизить уровень смертности от онкологических заболеваний, в частности, рака молочной железы, а также уменьшить финансовое бремя государства по обеспечению граждан жизненно необходимыми и важнейшими лекарственными препаратами (ЖНВЛП).
Запланировано проведение работ по организации и выполнению опытно-конструкторских/технологических работ, направленных на разработку комплекта рабочей конструкторской документации в объеме и по качеству отработки, достаточного для постановки на производство определенного вида продукции или комплекта технической документации для организации процесса получения (производства) веществ, материалов и (или) технологического процесса. Необходимо проведение доклинических исследований, включая фармакологические и токсикологические анализы, а также клинических испытаний разрабатываемого бифункционального рекомбинантного агента белковой природы с последующим выпуском продукции в форме противоопухолевого препарата индустриальным партнером. Предполагаемые сегменты рынка сбыта – розничный покупатель и система здравоохранения. Возможен выход продукции как на внутренний, так и на внешний рынок.
Соисполнитель проекта - Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биоорганической химии им. академиков М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова Российской Академии наук.
Целью реализуемого проекта является создание многофункционального нанопрепарата для сочетанной терапии опухолей, содержащего бета-эмиттер и белковый токсин, и обладающего адресностью воздействия, а также исследование терапевтических свойств созданного многофункционального нанопрепарата на ксенографтных моделях опухолей человека.
Разработана методика исследования уровня оксигенации и кровенаполнения экспериментальных опухолей in vivo, в основе которой лежит метод оптической диффузионной спектроскопии (ОДС). Методика апробирована на экспериментальной опухолевой модели карциномы молочной железы SKBR3.
На ксенографтной модели HER2-гиперэкспрессирующей опухоли человека продемонстрирован высокий терапевтический потенциал иммунотоксина DARPin-ETA при отсутствии системной токсичности в используемой дозе.
Показано, что многофункциональный нанопрепарат обладает выраженным сочетанным терапевтическим действием в отношении опухолевых клеток с высоким уровнем экспрессии рецептора-мишени HER2.
Получен экспериментальный образец многофункционального нанопрепарата для сочетанной терапии опухолей. Многофункциональный препарат состоит из следующих модулей: радиоактивные нанофосфоры, обладающие антистоксовой фотолюминесценцией в видимом и ближнем ИК-диапазоне при возбуждении в ближнем ИК; флуоресцентные липосомы, покрытые протяженными цепями ПЭГ; рекомбинантный иммунотоксин, состоящий из направляющей молекулы и белкового токсина, способный связываться с рецептором HER2.
Продемонстрирован ярко выраженный цитотоксический эффект радиоактивных антистоксовых нанофосфоров в отношении культур опухолевых клеток.
Определено количество многофункционального нанопрепарата, получаемого за один цикл производства в лабораторных условиях, и наработано количество многофункционального нанопрепарата, необходимое для проведения экспериментов на культурах клеток.
Разрабатываемый в рамках Проекта мультифункциональный нанопрепарат предназначен для сочетанной терапии опухолей и обладает адресностью воздействия. Сочетанный терапевтический эффект препарата обусловлен действием бета-излучателя и белкового токсина. Адресность воздействия многофункционального нанопрепарата обеспечивается благодаря направляющим молекулам, взаимодействующим с онкомаркером HER2. В проекте впервые предложен подход, основанный на сочетании в рамках одного препарата бета-излучателя и белкового токсина. В рамках выполнения проекта впервые предложена методика включения бета-излучателя (иттрий-90) в состав наночастицы. Полученные результаты полностью соответствуют условиям Технического Задания и Плана-графика, выполняемого проекта. Уровень научно-технического выполнения задач соответствует мировому
Получен патент на изобретение, заявка №215155224 от 23.12.2015 г. «Композиция для визуализации и повреждения клеток-мишеней», РФ
Полученные результаты проекта находят применение в следующих сферах:
здравоохранение: клинические и научно-исследовательские центры для повышения эффективности диагностики и лечения социально-значимых заболеваний;
промышленность: структуры, работающие в области разработки и внедрения в производство новых фармацевтических препаратов;
наука: научные подразделения, занимающиеся проведением фундаментальных исследований механизмов развития заболеваний, разработкой профилактических и лечебных мероприятий;
образование: повышение уровня подготовки специалистов в области биотехнологий, экспериментальной биологии и медицины, медицинской физики.
Внедрение разрабатываемых в рамках проекта мультифункциональных комплексов позволит снизить риск смертности от онкологических заболеваний путем повышения эффективности противоопухолевой терапии.
Запланировано проведение работ по организации и выполнению опытно-конструкторских/технологических работ, направленных на разработку комплекта рабочей конструкторской документации в объеме и по качеству отработки достаточного для постановки на производство определенного вида продукции или комплекта технической документации для организации процесса получения (производства) веществ, материалов и (или) технологического процесса. Необходимо проведение доклинических исследований, включая фармакологические и токсикологические анализы, а также клинических испытаний разрабатываемого мультифункционального нанопрепарата с последующим выпуском продукции в форме противоопухолевого препарата индустриальным партнером. Предполагаемые сегменты рынка сбыта – розничный покупатель и система здравоохранения. Возможен выход продукции как на внутренний, так и на внешний рынок.
