| ||||||
БІОТЕХНОЛОГІЇІнституту молекулярної біології і генетики НАН України вул. Академіка Заболотного, 150, Тест-системи для генної діагностики деяких спадкових захворювань і спадкової схильності до розвитку масових патологій (д.б.н., проф. Л. А. Лівшиць)Розробляються діагностичні методики та окремі компоненти тест-систем для ДНК- аналізу мутантних генів, що спричинюють розвиток найбільш поширених в Україні моногенних спадкових захворювань (муковісцидоз, фенілкетонурія, спінальна м'язова атрофія, м'язова дистрофія Дюшена, синдром ламкої Х-хромосоми, гемофілія А, хорея Гентінгтона, спадковий гемохроматоз, мотосенсорна нейропатія Шарко-Марі-Тус, дистрофії строми рогівки, макулодістрофія Штаргардта), спадкову схильність до масових патологій (онкологічних, сердцево-судинних, ендокринних) та генетично обумовлені форми чоловічого (азооспермія, олігоспермія) і жіночого (передчасне виснаження яєчників) безпліддя. Тест- системи можуть бути використані для генетичного тестування, яке проводиться під час пренатальної діагностики, пресимптоматичної діагностики, для уточнення діагнозу та селективного і масового скринінгу гетерозиготних носіїв в групах високого ризику та в загальній популяції. Результати генетичного тестування є необхідною передумовою профілактики та прецизійного лікування, з метою покращення стану генофонду України та поліпшення демографічної ситуації. Перелік установ, в яких для клінічної діагностики 1100 пацієнтів з муковісцидозом, синдромом Мартіна-Бела, генетично обумовленими формами чоловічого безпліддя, спадковим гемохроматозом та пов'язаних з ним вторинними патологіями було застосовано розроблені методи ДНК-аналізу: установи АМН України - Інститут педіатрії, акушерства та гінекології, Науковий центр радіаційної медицини, Інститут нейрохірургії, Інститут медицини праці, Інститут очних хвороб і тканинної терапії ім. В. П. Філатова, Інститут спадкової патології (м. Львів), а також Кримський республіканський центр медичної генетики та репродукції людини (м. Симферополь), Український центр діагностики та лікування муковісцидозу (м. Одеса), міжобласні медико-генетичні центри: Київський, Донецький, Харківський, Одеський, Криворізький, обласні медико-генетичні консультації: Тернопільска, Рівненська, Полтавська, Хмельницька, Вінницька, Волинська, Івано-Франківська, Чернігівська, Закарпатська, Луганська; клініка "Ісіда-IVF" (Київ). Розробка методів комплексної молекулярної діагностики хронічної мієлоїдної лейкемії і гострого лімфобластного лейкозу на основі ПЛР та специфічних поліклональних антитіл (чл.-кор. НАН України, професор С. С. Малюта)Метод було апробовано на більш ніж 200 пацієнтах з різних регіонів України за направленнями Інституту гематології та трансфузіології МОЗ України, гематологічних відділень 1-ї та 2-ї Київських обласних лікарень. Метод давав повну кореляцію з іншими методами діагностики та забезпечував високу чутливість (10–4 - 10–5 виявлення трансформованих клітин). Метод повністю виключає хибний негативний результат, який можливий при використанні інших методів діагностики. Це єдиний метод, що надає можливість виявляти характер перебудови при утворенні Філадельфійської хромосоми, що є важливим для прогнозу протікання хвороби, верифікації діагнозу та опрацювання протоколів терапії. Широкомасштабний пошук біомаркерів епітеліальних пухлин (чл.-кор. НАН України, професор А. В. Риндич)Розробка різноманітних підходів в діагностиці та прогнозі розвитку пухлин. В роботі використовуються унікальні NotI-мікроареї, що дозволяють одночасно визначати генетичні, епігенетичні зміни геному та профілі експресії генів на різних етапах формування пухлин. NotI-мікроареї мають клони, які містять переважно послідовності генів, і можуть бути використані не лише для виявлення делецій і ампліфікацій в ДНК пухлин, а і для детекції втрати гетерозиготності і змін в метилюванні ДНК. В рамках комплексних досліджень з рядом медичних Центрів України та Центром геномних досліджень Каролінського Інституту (Швеція) за допомогою гібридизації з NotI-мікроареями проводиться аналіз біля 300 зразків ДНК з епітеліальних пухлин. Ідентифікація пухлино-асоційованих антигенів для новітніх імунохімічних методів діагностики та лікування раку (д.б.н., с.н.с. В. В. Філоненко)Основою для створення сучасних протипухлинних вакцин та специфічних протипухлинних антитіл є пухлино-асоційовані антигени (ПАА). З застосуванням SEREX (серологічна ідентифікація пухлино-асоційованих антигенів) технології ідентифіковано понад 60 пухлино-асоційованих антигенів меланоми, раку кишечника, молочної та щитоподібної залоз, що знаходяться в процесі детального вивчення. Надалі планується методами генної інженерії створити специфічні рекомбінантні протипухлинні антитіла людини для використання у клінічній практиці для лікування вказаних захворювань. На сьогодні вже отримано цілу низку моноклональних антитіл проти ПАА та сигнальних молекул, що зазнають суттєвих змін у процесі злоякісної трансформації клітини, а саме антитіла проти: S6K1, S6K2, TSC1, TSC2, Ki67, PTEN, mTOR, СК2. Вказані антитіла придатні для детального діагностування та прогнозування перебігу онкологічних захворювань методами імуногістохімічного та серологічного аналізу. Нові антиракові та антивірусні препарати (к.м.н., доцент А. І. Потопальський)Створено препарати з противірусною, протипухлинною та імунорегулюючою дією амітозин та ізатізон. Амітозин має протипухлинну дію та антиметастатичну активність, але на відміну від існуючих препаратів не пригнічує процеси кровотворення, не викликає алергічних реакцій, має низьку токсичність. Амітозин пройшов клінічні випробування у системі МОЗ України. Ізатізон затверджений у ветеринарії і вивчається у медицині. Використовуючи створені препарати, розроблено технології діагностики, попередження і лікування агробактеріального раку рослин; безвакцинного попередження і лікування масових вірусних захворювань; підвищення продуктивності рослин, грибів, корисних комах (бджоли, тутовий і дубовий шовкопряди), риб, птахів, тварин. На основі нової біотехнології прискореного одержання нових форм і сортів рослин за допомогою препаратів нуклеїнових кислот одержані і зареєстровані в Державному реєстрі нових сортів України люпин кормовий "Індустріальний", гарбуз "Кавбуз Здоров’яга", ехінацеї пурпурова "Поліська красуня", жито "Древлянське", картопля "Дзвін", томати "Українські". Розробки дають значний соціальний і економічний ефект Технології комп'ютерного моделювання для пошуку нових ліків (д.х.н. С. М. Ярмолюк)Сучасні технології розробки ліків починаються із ідентифікації біологічної молекули- мішені (ДНК чи протеїну), яка відіграє провідну роль у розвитку того чи іншого захворювання. Впливаючи на її активність за допомогою органічних лігандів можна попередити чи вилікувати ряд асоційованих з "мішенню" патологічних змін. Серед білків людини, протеїнкінази мають чи не найбільше значення для медико-біологічних досліджень. Протеїнкінази складають щонайменше 2% людського геному. Порушення в активності протеїнкіназ є значним фактором, зокрема, у розвитку запальних процесів а також в утворенні та розвитку ракових пухлин. Таким чином, протеїнкінази є перспективними об'єктами - "мішенями" для розробки фармацевтичних препаратів. Порушення в активності протеїнкіназ є значним фактором, зокрема, у розвитку запальних процесів а також в утворенні та розвитку ракових пухлин. Тому протеїнкінази є перспективними об'єктами - "мішенями" для розробки фармацевтичних препаратів. Головною метою розробка є отримання інгібіторів протеїнкіназ з використанням комбінованих підходів комп'ютерного моделювання, органічного синтезу та in vitro скринінгу. Дослідження проводиться за такою схемою:
Було ідентифіковано 3 приоритетні сполуки, хімічні похідні яких є інгібіторами казеїнкінази 2 (СК2) (IC50 10-7 M). На даному етапі ми працюємо над структурною оптимізацією отриманих інгібіторів з метою підвищення їх активності. Розробка потенційних антибіотиків методами структурної біоінформатики (д.б.н., професор М. А. Тукало)Розпочато розробку потенційних ліків проти таких важливих патогенів людини, як Мycobacterium tuberculosis, Enterococcus faecalies та Streptococcus pneumoniae. В якості мішеней використовуються аміноацил-тРНК синтетази, як суттєві компоненти живих організмів. На основі аналізу амінокислотних послідовностей та відомих просторових структур синтетаз було встановлено, що такими мішенями у патогенних бактерій можуть бути проліл-, тирозил- і лейцил-тРНК синтетази. Нещодавно було вивчено просторові структури тирозил-тРНК синтетаз із термофільної бактерії та людини, що закладає добру основу для пошуків специфічних інгібіторів активності тирозил-тРНК синтетаз із патогенів. У співробітництві з Др. С. Кусаком (ЄМБЛ, Гренобль, Франція) одержано кристали проліл-тРНК синтетази (ПроРС) з Enterococcus faecalis і вирішено просторову структуру ферменту в комплексі з пролил-аденилатом. Структура ПроРС E. faecalis у комплексі з різними субстратами (та з різними конформаціями активного синтетичного і коригуючого центрів) надає ідеальну платформу для роботи по пошуку потенційних ліків. Використання комбінації ряду методичних підходів: рентгеноструктурного аналізу, комп'ютерного докінгу малих молекул і мішень- специфічного хімічного відбору та цілеспрямованого хімічного синтезу сполук дасть можливість відібрати речовини, які мають фармацевтичний потенціал і антимікробну активність. Генноінженерний метод отримання нового антиангіогенного цитокіна сендомап - С- модуля тирозил-тРНК синтетази (д.б.н., професор О. І. Корнелюк)В Інституті створено і протестовано in vitro новий біотехнологічний продукт - цитокін сендомап та розроблена генноінженерна система експресії та отримання цитокіна сендомап в препаративних кількостях – близько 10 мг продукта з 1 л бактеріальної культури. Сендомап може бути широко використаний як медіатор прокоагулянтної та антиангіогенної дії, індуктор апоптозу, а також в перспективі як можливий антипухлинний препарат в клінічній онкології. Одержання рекомбінантних білків із застосуванням бакуловірусної експресійної системи (д.б.н., професор О. П. Соломко)У відділі біохімічної генетики НАН України розроблено систему експресії рекомбінантних білків на основі вірусу ядерного поліедрозу кільчастого шовкопряду і культури клітин дубового шовкопряду. Розроблена нами система є першою і єдиною вітчизняною бакуловірусною системою експресії рекомбінантних білків. Подібні системи на сьогоднішній день знаходять широке застосування у світі для виробництва рекомбінантних білків, зокрема для виробництва противірусних вакцин. У співробітництві з Інститутом біохімії і біофізики Польщі розроблено лабораторну методику одержання біологічно-активного рекомбінантного пролактину людини із застосуванням бакуловірусної еспресійної системи, розробленої нами, а також із застосуванням комерційної бакуловірусної системи. Методику захищено патентом Польщі. Гормон пролактин людини є поліфункціональним білком, що приймає участь у багатьох фізіологічних процесах. Необхідність одержання рекомбінантного пролактину обумовлена його застосуванням для виробництва тест-систем для виявлення і відслідковування динаміки деяких патологій організму (ішемія, ниркова недостатність, пухлини мозку, тощо). Білок має певний потенціал для використання в лікарській практиці (західними вченими проводяться клінічні дослідження використання пролактину для відновлення гематопоетичної функції у пацієнтів після трансплантації кісткового мозку, для підтримання імунної системи ВІЛ інфікованих хворих). У співробітництві з польськими колегами проводиться маркетинг і пошук партнерів, зацікавлених у виробництві рекомбінантного пролактину. Біотехнологія отримання вторинних метаболітів (чл.-кор. НАН України, професор С. С. Малюта)Розроблено метод підвищення виходу гліцирризину та флавоноїдів з трансформованих за допомогою Ri плазмід агробактерій клітин та коренів солодцю Glycyrrhiza. З коренів лікарської рослини перстачу білого Potentila alba L. ізольовано гриб ендофітної мікоризи і який слугує в якості еліситора (стимулятора) для збільшення біосинтезу вторинних метаболітів у трансформованих клітинах і кореневих сегментах солодцю в середньому в 1.5 разів. Отримання біотехнологічним шляхом гліцирризину має велике практичне значення тому, що цей тритерпеновий сапонін є замінником цукру для хворих на діабет, a його аглікон гліцирризинова кислота гальмують активність ІІ-бета-дегідрогенази в тканинах печінки і нирок як in vitro, так і in vivo. Флавoноїди і 18-дегідрогліциретова та гліцирризинова кислоти мають виражений антиоксидантний ефект. Саме протизапальним впливом пояснюється їх позитивний терапевтичний ефект при променевому ураженні легень, патології печінки, а також відмічено антисклеротичну, протизапальну, протиракову та противиразкову дії. Застосування лектинів лікарських рослин для біомедицини (к.б.н., с.н.с. І. С. Карпова)Лектини є новою різновидністю біологічно активних білків, що здатні до специфічного розпізнавання рецепторів цитомембрани всіх типів живих організмів. В організмі людини ендогенні лектини відіграють важливу роль в процесах фертилізації, імунної відповіді, антибактеріального та противірусного захисту, кліренсу, апоптозу тощо. Екзогенні рослинні лектини набули широкого застосування як інструмент для дослідження цитомембран тваринної клітини, що різняться за своїм вуглеводним складом: у випадку імуногематологічних та ендокринних захворювань, інфекційного процесу та розвитку новоутворень, тощо. У Сполучених Штатах Америки деякі лектини знайшли комерційне застосування для очищення трансплантатів кісткового мозку в разі пересадки пацієнтам, хворим на лейкемію. Нами розроблено оригінальну технологію виділення та очищення лектинів з лікарських рослин. Запропоновано новий підхід до рецепторної діагностики патологічних станів (наприклад, гостра променева хвороба, патології щитовидної залози) із застосуванням набору рослинних лектинів в реакції гемаглютинації з подальшою комп'ютерною обробкою результатів. Метод базується на унікальній здатності лектинів виявляти відхилення в структурі рецепторів цитомембрани. Висловлюється припущення про існування порушень балансу ендогенних лектинів в разі виникнення патологічного стану, та пропонується застосування лектинотесту для його виявлення. Розробляється підхід до застосування рослинних лектинів в індивідуальній діагностиці та терапії. Сучасний етап досліджень концентрується на подальшому вивченні особливостей лектинів лікарських рослин: їх імуномодулюючої та протипухлинної активності, а також можливостей їх застосування для виявлення та виділення стовбурових клітин. Технологія отримання біомаси з високопродуктивних штамів раувольфії зміїної, що накопичують в 10 раз більше аймаліну (препарату для лікування желудочкових аритмій серця), ніж у диких рослин (чл.-кор. НАН України, професор В. А. Кунах)Створено клітинні штами раувольфії зміїної, які накопичують 1,5-2,0% аймаліну, що у 8- 12 раз перевищує його вміст у коренях рослин та розроблено технологію отримання екологічно чистої біомаси. Біомаса культивованих клітин раувольфії зміїної нарощується в безперервному режимі на штучному середовищі в контрольованих умовах, що запобігають забрудненню оточуючого середовища. Тривалість циклу росту суспензійної культури складає 20-30 діб, калюсної культури – 50-60 діб. Технологія продукції біомаси з вмістом аймаліну до 1%, та подальшої очистки цієї речовини пройшла випробування в промислових умовах. Клітинна біотехнологія Ungernia victoris (чл.-кор. НАН України, професор В. А. Кунах)Ungernia victoris - багаторічна рослина-ендемік Паміру, джерело алкалоїдів галантаміну та лікорину. Препарати на основі галантаміну застосовують при міастенії, прогресивній м'язовій дистрофії (міопатії), радикуліті. Похідні лікорину застосовуються при хронічних та гострих запальних процесах респіраторної системи, бронхіальній астмі. Розроблено технологію отримання екологічно чистої клітинної біомаси та мікроклонального розмноження рослин унгернії. Біотехнологія вирощування клітинної біомаси женьшеню (чл.-кор. НАН України, професор В. А. Кунах)Препарати женьшеню є ефективними тонізуючими та лікарськими засобами, котрі рекомендують при гіпотонії, неврастенії, перевтомі, атеросклерозі, лейкоцитозі, а також для лікування наслідків радіаційного опромінення. Розроблено безпечну для оточуючого середовища технологію вирощування екологічно чистої біомаси культивованих клітин, яку можна використовувати в ролі сировини для виготовлення лікарської форми ("Біоженьшень"), харчових добавок та косметичних препаратів. Розроблено способи регулювання біосинтезу гінзенозидів, їх кількісного та якісного складу у калюсній біомасі. Протитуберкульозні агенти (д.б.н., с.н.с. А. Д. Швед)Стрімке зростання захворюваності на туберкульоз та виникнення множинної стійкості до сучасних протитуберкульозних ліків є світовою проблемою. Нами було синтезовано новий клас похідних феназин-1-карбонової кислоти як потенційних антимікобактеріальних агентів, що мають здатність пригнічувати синтез РНК in vitro. Їхню активність щодо Mycobacterium tuberculosis було досліджено італійськими колегами під керівництвом проф. А. Делогу. Низка препаратів показали антимікобактеріальну дію у концентраціях, що дорівнювали або були нижчі, ніж такі для відомих протитуберкульозних препаратів - ізоніазиду, ріфампіцину та етамбутолу. Більш того, деякі похідні показали значну активність проти клінічних ізолятів з множинною стійкістю. Планується дослідження найперспективніших сполук in vivo на тваринах. Одержання еквівалентів шкіри на основі стовбурових клітин людини, що культивуються на спеціальних носіях in vitro, для лікування масивних опіків (д.б.н., с.н.с. Л. Л. Лукаш)Розпочато розробку біотехнології одержання еквівалентів шкіри з дорослих стовбурових клітин крові людини (мезенхемальних), зокрема, створюються бази даних охарактеризованих клітинних ліній, одержаних з біоптатів ембріональних та дорослих тканин людини, а також композицій живильних середовищ, підкладинок і гідрогелевих матриксів, що використовуються при розробці і оптимізації шкіряних трансплантатів. Створюється також клітинний банк, який буде підтримувати зв'язок з Euro Skin Bank, що є централізованим постачальником біоматеріалів для лікування опіків в США та Європі, та з міжнародною організацією Bone Marrow Donor Worldwide, яка забезпечує проведення трансплантацій кісткового мозку. Розпочато співпрацю з Центром термічних опіків та пластичної хірургії МОЗ України по використанню розроблених в Інституті еквівалентів шкіри на основі фібробластів. Генна та клітинна терапія (чл.-кор. НАН України, академік АМН України, професор В. А. Кордюм)Наукові дослідження відділу спрямовані на вивчення фундаментальних засад оновлення похилого та хворого організму, розробку і використання генних та клітинних технологій, спрямованих на заміщення клітин та ушкодженого матеріалу спадковості, а також біотехнологічне отримання терапевтичних рекомбінантних білків. Розроблено наукові підходи до технології генної терапії мультифакторних захворювань, заснованої на введенні в організм рекомбінантного генетичного матеріалу з метою корекції патологій. Створено ефективні безвірусні системи доставки цільових терапевтичних генів в клітини та органи, і на лабораторних тваринах одержані позитивні результати генної терапії експериментально викликаних патологій інсулін-залежного цукрового діабету та атеросклерозу. Значні успіхи досягнуті у напрямку генно-інженерної біотехнології. Розроблено унікальний спосіб отримання рекомбинантних білків у клітинах E. сoli, який не має аналогів у світі, з використанням фагу лямбда. Спосіб забезпечує накопичення цільового продукту у високій концентрації в активній розчинній формі безпосередньо у культуральному середовищі. Показана його ефективність для отримання білків як про-, так і еукаріотичного походження. На основі даного способу розроблені промислові технології отримання таких продуктів як бета-галактозидаза, інтерферон людини альфа-2а, інтерферон людини альфа-2b, гормон росту людини та ін. Препарат рекомбінантного інтерферона людини альфа-2b під торговою маркою Лаферон вже більше 10 років виробляється на Україні та успішно використовується у медичній практиці. Створені теоретичні засади, які перевіряються експериментально, по заміщенню ушкодженого матеріалу спадковості за рахунок обміну генетичним матеріалом між клітинами організму, в тому числі, з використанням стовбурових клітин. Бакпрепарат для рослин KLEPS® (к.б.н., с.н.с. Н. О. Козировська)Перший розроблений і зареєстрований в Україні бактерійний препарат KLEPS® постачає рослину безпечним біологічним азотом, стимуляторами росту та покращує її захисну систему. Препарат рекомендовано для передпосівної обробки насіння злакових та овочевих культур. KLEPS® підвищує врожай на 10-40 %, посилює енергію проростання насіння, формує розгалужену кореневу систему, забезпечує раннє зацвітання та дозрівання врожаю, знижує захворюваність культур. Застосовуючи KLEPS®, товаровиробники зменшують внесення мінеральних азотних добрив та пестицидів на 70 %, зберігають своє здоров'я та довкілля. Експрес-метод ідентифікації Klebsiella oxytoca ІМБГ26 на основі ПЛР (к.б.н., с.н.с. Н. О. Козировська)Унікальність послідовності клонованого нами pehX гена промислового штаму бактерії Klebsiella oxytoca ІМБГ26 дали можливість використати дану послідовність гену для розробки методу ідентифікації цієї бактерії за допомогою полімеразної ланцюгової реакції. Швидкий, чутливий і специфічний тест рекомендовано для вирізнення K. oxytoca між близькими видами бактерій роду Klebsiella при встановлені точного таксономічного положення бактерії, а також для екологічного моніторингу K. oxytoca. Застосування бактерійних препаратів адаптації картоплі in vitro до умов ex vitro та захисту рослин від фітопатогенів у процесі товарного виробництва картоплі (к.б.н., с.н.с. Н. О. Козировська)Обґрунтовано та експериментально перевірено принципи застосування біопрепаратів, які містять корисні для рослин бактерії для адаптації рослинного матеріалу картоплі, що проходить клональне мікророзмноження та захисту картоплі від фітопатогенів в процесі товарного виробництва. Рекомендації можуть бути використані при клональному мікророзмноженні та оздоровленні картоплі, а також для товарного виробництва безпечної для здоров’я продукції. Технологія фітостабілізації важких металів за участі бактерій (к.б.н., с.н.с. Н. О. Козировська)Для відновлення забруднених територій за допомогою системи рослини та асоційованих мікроорганізмів розроблено гнучку та надійну систему рослина-бактерії. Консорціум раціонально підібраних бактерій для багатоцільового використання на ґрунтах з різним рівнем забруднення важкими металами (ВМ) випробувано у польових модельних та натурних умовах. В умовах аерогенного забруднення ВМ (промислові викиди та транспорт) бактерії сприяють вирощуванню безпечного врожаю. З іншого боку, консорціум є основою екологічно прийнятної технології фітостабілізації ВМ в умовах помірного та значного забруднення поблизу промислових підприємств та шахт. Концепція маловитратного вирощування та утилізації перших рослин у місячній оранжереї (к.б.н., с.н.с. Н. О. Козировська)На основі дослідження модельної системи Tagetes patula L. – анортозит (аналог місячного ґрунту) – консорціум раціонально підібраних мікроорганізмів - вперше створено концепцію маловитратного вирощування та утилізації перших рослин у місячній оранжереї з використанням місцевого субстрату – реголіту – та консорціуму раціонально підібраних мікроорганізмів для багатоцільового використання (біомобілізація необхідних хімічних елементів для живлення, стимуляція росту рослини, захист від абіотичних стресорів, тощо). Розробка та створення електрохімічних та оптичних біосенсорів для потреб медицини. (академік НАН України, професор Г. В. Єльська, д.б.н., професор О. П. Солдаткін)
Розробка та створення аналітичних систем на основі електрохімічних моно- та мультибіосенсорів для моніторингу довкілля (академік НАН України, професор Г. В. Єльська, д.б.н. С.В. Дзядевич)
Розробка та створення електрохімічних біосенсорів для контролю біотехнологічних процесів та контролю якості харчових продуктів (д.б.н., професор О. П. Солдаткін, д.б.н. С.В. Дзядевич)
| ||||||
| Institute of molecular biology and genetics 2004 | ||||||
