Научные проекты

1‑е направление – Изучение влияния липидного микроокружения на ионные каналы, формируемые антимикробными агентами

Как известно, основной функцией клеточной мембраны является барьерная. Нарушение работы этого барьера, например, вследствие перфорации мембраны, т.е. формирования в ней сквозных отверстий, называемых порами или каналами, приводит к неконтролируемому обмену клеточного содержимого с внешней средой и гибели клетки. По этому принципу действуют многие известные токсины. Если в результате воздействия гибнет бактериальная или грибковая клетка, то соединение проявляет антимикробные свойства и представляет несомненный интерес для нужд фармакологии, например, в качестве антибиотика. Это может быть важно в свете борьбы с возрастающей антибиотикорезистентностью патогенных микроорганизмов. Для успешного применения такого соединения в медицинской практике, прежде всего, необходимо ответить на вопрос о том, какие молекулярные механизмы обеспечивают прицельность его действия? Ответы на эти вопросы кроются в понимании того, как структурные компоненты мембраны, липиды, влияют на процессы формирования пор антибиотиком. Именно это направление исследований является для лаборатории приоритетным. В качестве объектов пристального изучения выступают антибактериальные пептиды и противогрибковые липопептиды. Для выполнения исследований используются модельные липидные мембраны. Среди основных методов – регистрация токов, протекающих через плоские липидные бислои при фиксации трансмембранного напряжения, а также оценка проницаемости мембран, основанная на измерении утечки флуоресцентного маркера из липосом.

2‑е направление – Поиск малых молекул – модификаторов физико-химических свойств липидного матрикса мембран

Другим важным направлением деятельности является поиск малых молекул – модификаторов физических свойств липидного матрикса мембран. В качестве объектов исследования выбраны растительные полифенолы, алкалоиды, сапонины, местные анестетики, тиреоидные гормоны, ксантеновые и стирилпиридиновые красителям. Для решения поставленных задач проекта применяется комплексный методологический подход, включающий электрофизиологические и спектрофлуориметрические методы измерения граничного и дипольного потенциала мембран, конфокальную флуоресцентную микроскопию гигантских одноламеллярных липосом, дифференциальную сканирующую микрокалориметрию суспензии липидных везикул. Основной задачей является выявление связи между структурой малых молекул и количественным изменением физико-химических параметров липидных мембран, а также обоснование возможностей применения малых молекул в качестве самостоятельных лекарственных средств или в комплексе с другими фармакологически активными соединениями. Возможность управления физико-химическими характеристиками мембран с помощью малых молекул открывает широкие перспективы в модуляции свойств ионных каналов, получения фундаментальных знаний об их структуре, повышения эффективности и избирательности действия антибиотиков.

3‑е направление – Разработка инновационных липид-ассоциированных форм полиеновых макролидных антибиотиков для терапии системных микозов

В последние годы отмечается рост инвазивных микозов, вызываемых Candida spp. (кандидоз) и Aspergillus spp. (аспергиллез). Эта группа инфекций ассоциирована с высоким уровнем смертности у онкобольных и других иммунокомпрометированных пациентов. Основными причинами летальности являются резистентность возбудителей и высокая токсичность наиболее эффективных препаратов, что требует поиска новых антифунгальных средств и применения инновационных лекарственных форм. До сих пор наиболее эффективными препаратами для борьбы с инвазивными микозами остаются амфотерицин В и другие полиеновые макролиды. Большинство исследователей сходятся во мнении, что механизм фунгицидного действия полиенов обусловлен связыванием эргостерина в мембране грибковой клетки и нарушением проницаемости мембраны вследствие формирования ион-проводящих пор. Вероятность взаимодействия с холестерином определяет высокую токсичность антибиотиков, наиболее часто выражающуюся в нефропатии. До недавнего времени это являлось серьезным ограничением применения полиенов в клинической практике, однако использование альтернативных стратегий их введения, в частности, липосомальной формы амфотерицина В, позволило значительно снизить токсичность терапии. С целью дальнейшего снижения токсичности и увеличения эффективности действия полиеновых макролидов в лаборатории разрабатываются их новые липид-ассоциированные формы. Стратегия разработки включает введение в состав липосом флавоноидов, увеличивающих порообразующую способность антибиотиков, а, следовательно, и эффективность их действия, а также стеринов, сродство полиенов к которым выше, чем к холестерину, что позволит снизить токсичность препарата. Создан прототип препарата, представляющий собой полиен-содержащие флавоносомы, изучены молекулярные механизмы его взаимодействия с модельными липидными мембранами, проведено тестирование прототипа на клеточных тест-системах.