Биомедицина

Сложность применения дендритных клеток (ДК) в клинической практике состоит в том, чтобы идентифицировать соответствующий вид ДК для определенной терапии. Однако, последние исследования указывают на то, что и эта проблема может быть решена. Ученые предлагают изменить ДК так, чтобы они могли экспрессир-вать «иммуносупрессивные» молекулы. Это могло бы ингибировать антиген-специфичный ответ Т-клеток или запускать апоптоз антиген-специфичных Т-клеточных клонов. Такие изменения могли бы быть очень эффективны, к тому же, они почти не имеют побочных эффектов. Ученые предлагают несколько стратегий применения ДК в иммунотерапии при ау-тоиммунных болезнях или аллотрансплантации: — использование определенных популяций ДК;- генетическая модификация ДК; — использование ДК на различных стадиях созревания.

В лаборатории Кевина Морано изучаются возможности селективной регуляции активности транскрипционного фактора HSF1. Известно, что тритерпен целастрол, выделенный из китайского лекар-ственного растения, имеет большой спектр фармакологических эффектов и является потенциальным активатором HSF1. Результаты исследований группы Морано показали, что целастрол активирует HSF1 у Saccharomyces cerevisiae (пекарские дрожжи) с тем же успехом, как он это делал в клетках млекопитающих. Группой Морано также показано, что помимо повышения экспрессии генов ответа на тепловой шок, целастрол индуцирует активную транскрипцию генов, ответственных за метаболизм ксенобиотиков. Он активирует регулирующий их транскрипционный фактор Yap1 посредством модификации его С-концевого домена. Атака производится по остаткам цистеина. Таким образом, целастрол активирует массу транскрипционных факторов с антистрессовой функцией. В лаборатории Морано считают, что исполь-зование целастрола и ему подобных молекул поможет бороться с различными болезнями, включая рак, сердечно-сосудистые заболе-вания и нарушения свертывания белков.

Есть основания предположить, что накопление продуктов гликозилирования связано со старением и развитием некоторых заболеваний, например, диабета. Профессор Моннье изучает модификации белков за счет сахаров (реакция Майларда) и активных форм кислорода. Реакция Майларда происходит, например, у больных диабетом, у пациентов с терминальной стадией почечной недостаточности и атеросклероза, при формировании катаракты. Так, например, ученые выделили новый белок, в котором в результате реакции Майларда образуются сшивки между лизином и гистидином при воздействии треозы. Белок, которому было присвоено название гистидино-треозидин, может формироваться при наличии в реакции даже малых количеств фруктозы, глицеральдегида, метилглиоксала, гликолальдегида, аскорбиновой кислоты. В различных тканях такие сахара, как глюкоза, реагируют с аминогруппами белков, образуя продукт Амадори, который подвергается множеству других модификаций, что приводит к формированию сшивок в белках тканей. Ученые пытаются найти новые ферменты, которые разрушали бы гликозилированные белки и восстанавливали их нативную структуру. Уже найдено два типа ферментов — фруктозил-лизин-оксидаза и фруктоза-лизин-3-фосфокиназа, которые катализируют дегликозилирование и приводят к освобождению аминогрупп.

Многие вирусы кодируют различные супрессоры апоптоза, блокирующие каскады, ведущие к гибели зараженной клетки, начинающиеся как внутри, так и снаружи клетки. Цитомегаловирусы относятся к группе герпес-вирусов, которые вызывают врожденные заболевания и оппортунистические инфекции. Цитомегаловирус человека имеет специальный фактор vMIA, продукт вирусного гена UL37, блокирующий реализацию программы апоптоза, запускаемой рецепторами смерти (Fas). vMIA локализуется в митохондриях и способен останавливать апоптотический каскад на стадии после активации каспазы-8 и разрезания Bid, но до выброса цитохрома С из межмембранного пространства митохондрий. vMIA не имеет гомологии с известными антиапоптотическими белками и, по-видимому, относится к отдельному классу этих факторов. Механизм действия vMIA связан со взаимодействием с клеточным белком GADD45alpha: мутации, нарушающие такое связывание, лишают вирус способности блокировать апоптоз. Цитомегаловирусы способны также запускать программу клеточного деления. В зараженных клетках увеличивается экспрессия промитотических факторов и снижается экспрессия белков, характерных для фазы G0. В случае цитомегаловирусной инфекции запуск каспаза-независимого апоптоза происходит с участием комплекса HtrA2/Omi. Вирусный белок vMIA может блокировать этот процесс. Также цитомегаловирус человека кодирует белок vICA, блокирующий каспаза-8-зависимый апоптоз.

Сероводород (H2S) — один из важных физиологических продуктов мозга. Ученые группы Патрика Л. МакГира исследовали экспрессию цистатионин-β-синтетазы (СВS) и цистатионин-G- лиазы, двух энзимов, участвующих в синтезе сероводорода. Ученые обращают внимание на то, что сероводород является эндогенным противовоспалительным и нейропротектирующим агентом, синтез которого регулируется цистатионин-β-синтетазой в клетках глии и особенно астроцитов. Основываясь на представлениях о роли сероводорода и функции глиальных клеток в отношении его синтеза, исследователи предположили возможность разработки сероводород-содержащих лекарств, которые могут иметь терапевтическое воздействие для пациентов с возраст-зависимыми нейродегенеративными болезнями — Альцгеймера и Паркинсона.

Этот метод позволил создать новый класс матриксов на основе биосовместимых поперечно-сшитых гидрогелей, имитирующих внеклеточный матрикс. При этом ткани кровеносных сосудов с высокой плотностью клеток образуются без использования биореактора. Существенным развитием этих исследований является применение лазера для перфорации бесклеточного каркаса, позволяющее получать микропоры оптимальных размеров и плотности, не изменяя механические свойства структур. Используя в качестве каркаса лишенную клеток субмукозу тонкого кишечника, ученые получали микропоры диаметом 50 микрон при расстояниях между порами в 714 микрон. Рецеллюляризация такого матрикса достигалась с помощью центрифужной заливки живых клеток, суспендированных в гиалуронановом гидрогеле. Следующий этап в биоинженерии сосудистой ткани будет связан с использованием нанотехнологических методов. Метод позволяет получать прочные биоинженерные трубчатые конструкции безреакторным способом.

Известно, что гистоновые деацетилазы, такие как Sir2 и Rpd3 участвуют в удлинение жизненного цикла у дрожжей и C.elegans. Ингибитор деацетилаз — фенил бутират значительно увеличивает жизненный цикл у дрозофилы, не уменьшая при этом двигательную активность, устойчивость к стрессу и способность к размножению. Даже небольшое по времени воздействие оказывается эффективным. Изменения в паттерне экспрессии генов включали индукцию или репрессию ряда генов, вовлеченных в контроль над продолжительностью жизни, из-за ацетилирования гистонов. Группа Киунг-Тай Мина доказала, что изменения в паттерне экспрессии генов, может быть важным фактором, определяющим продолжительность жизненного цикла.

Исследовательская группа Мивечи выяснила, что HSF1 играет ключевую роль в развитии раковых опухолей у мышей, дефектных по гену p53. Та-ким образом, HSF1 не продлевает свободную от опухолей жизнь, а наоборот способствует развитию целого ряда раковых новообразований у мышей p53(-/-). Эти животные на 70% расположены к образованию лимфом. Напротив, мыши p53(-/-)hsf1(-/-) образуют лимфомы с вероятностью меньше 8%, но склонны к образованию карцином яичников и сарком мягких тканей. Эти данные говорят о том, что повышение p53-независимой клеточной смерти совместно с цитокинным эффектом и подавлением воспали-ельных факторов в мышах hsf1(-/-), дает возможность селективной су-прессии лимфом. Результаты этих исследований могут найти практическое применение в предотвращении и лечении раковых опухолей.

Одним из наиболее распространенных белков теплового шока является Hsp90 (его концентрация может до-стигать 1–2% суммарного содержания белка в клетке). Транскрипционный фактор HSF1 в своей неактивной мономерной форме связан с Hsp90. Показано, что ингибирование Hsp90 ведет не к деградации HSF1, а наоборот к его активации. Исследования лаборатории Местрила показали, что такие ингибиторы Hsp90, как гелданамицин и херблимицин, А (больше известные в качестве ингибиторов тирозин-киназы), индуцируют усиленную экспрессию белков теплового шока (за счет активации HSF1) в ответ на направленное ишемическое реперфузионное воздействие. Показано, что противогрибковый антибиотик растительного происхождения радицикол связывает Hsp90 в 50 раз эффективней, чем гелданамицин и херблимицин А. Экспериментальные данные подтвердили, что радицикол также вызывает стрессовый ответ в кардиомиоцитах. Значительным преимуществом радициколом перед гелданамицином и херблимицином, А является его меньшая цитотоксичность. Это делает возможным использование нетоксичных производных радицикола, как терапевтических агентов для лечения ишемической болезни сердца.

Доктор Меркле — специалист в области механосинтеза. В классической молекулярной нанотехнологии механосинтез играет одну из ключевых ролей. По определению, механосинтез - это химический синтез, выполняемый механическими системами, позволяющий позиционировать реагирующие вещества с высокой степенью точности. Область научных интересов Ральфа Меркле — получение программируемых молекулярных соединений, которые в дальнейшем могут использоваться для восстановления криконсервированных тканей на молекулярном и клеточных уровнях.