ИСТИНА

Проект направлен на поиск оригинальных природных и синтетических соединений, ингибирующих активность важных ферментов метаболизма опухолевых клеток, и исследование их воздействия на уровнях молекулярной мишени, клетки и организма. Природные азотистые основания и их аналоги, а также соединения из нового класса сульфопроизводных будут рассмотрены в качестве потенциальных ингибиторов поли(АДФ-рибозо)полимеразы 1, тирозил-ДНК фосфодиэстеразы 1 (ферменты репарации ДНК) и лактатдегидрогеназы А (фермент гликолиза). Проект предусматривает in silico конструирование и скрининг библиотек соединений, моделирование связывания потенциальных ингибиторов в активном центре, in vitro исследования способности соединений подавлять активность выделенных ферментов и пролиферацию опухолевых клеток, in vivo эксперименты по изучению токсического и противоопухолевого действия на мышах.

The project aims to search for original natural and synthetic compounds that inhibit the activity of important enzymes of the metabolism of tumor cells and to study their effects on the levels of the molecular target, cells, and organism. Natural nitrogenous bases and their analogues, as well as compounds from a new class of sulfo derivatives, will be considered as potential inhibitors of poly(ADP-ribose) polymerase 1, tyrosyl-DNA phosphodiesterase 1 (DNA repair enzymes) and lactate dehydrogenase A (glycolysis enzyme). The project provides in silico design and screening of libraries of compounds, modeling of binding of potential inhibitors in the active site, in vitro studies of the ability of compounds to inhibit the activity of purified enzymes and the proliferation of tumor cells, in vivo experiments on the study of toxic and antitumor effects in mice.

На мышах линии Balb/c будет оценено токсическое действие ингибитора ПАРП-1 7-метилгуанина с помощью таких показателей, как общее состояние животных, особенности их поведения, координация движений. При наличии токсического эффекта будут зарегистрированы сроки развития интоксикации и гибели животных, получены данные о летальной дозе 7-метилгуанина (ЛД100), о дозе, вызывающей гибель 50 % животных (ЛД50), о максимально переносимой дозе (МПД). Также будут подобраны дозы для исследования противоопухолевой активности 7-метилгуанина на мышах на следующем этапе проекта. С помощью компьютерного скрининга будут отобраны производные и аналоги 7-метилгуанина с улучшенными физико-химическими, фармакокинетическими и/или ингибиторными свойствами. Будет произведен компьютерный скрининг и дизайн более эффективных ингибиторов ЛДГ-А на основе сульфонатов, выбраны оптимальные линкеры для соединения выявленных ранее молекулярных фрагментов, отобраны новые потенциальные ингибиторы для экспериментальной проверки на следующем этапе проекта. Будут получены модели структур фермент-ингибиторных комплексов, с помощью QSAR-методов предсказаны физико-химические, фармакокинетические и токсикологические свойства отобранных соединений.

Особым преимуществом проекта является сочетание современных подходов биоинформатики и практических лабораторных методов биохимии, клеточной биологии, использования модельных животных. Для его выполнения сформирован коллектив исследователей на базе лаборатории НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ (в которой работают также студенты и аспиранты факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ, факультета фундаментальной медицины МГУ), при участии специалистов Российского онкологического научного центра им. Н.Н. Блохина. Руководитель проекта является высококвалифицированным специалистом в области молекулярного моделирования белковых структур и их комплексов с лигандами, компьютерного и экспериментального скрининга ингибиторов белков-мишеней. В частности, были получены важные результаты по структуре и механизму действия НАД+-зависимых дегидрогеназ и используемых для получения антибиотиков пенициллинацилаз. Была разработана усовершенствованная процедура компьютерного скрининга ингибиторов, включающая дополнительную стадию структурной фильтрации предсказанных позиций ингибиторов в активном центре, проведены работы по поиску ингибиторов противоопухолевых мишеней ПАРП-1, ЛДГ-А, ТДФ-1, апуриновой/апиримидиновой эндонуклеазы 1. Исполнители проекта обладают опытом экспериментальной работы в области биохимии, молекулярной и клеточной биологии, онкопатоцитологии, моделирования канцерогенеза на аллографтных перевиваемых опухолях на грызунах. Ими разработаны и аппробированы методы работы для определения мутагенной, бластомогенной, рекомбиногенной и канцерогенной активностей соединений на различных про- и эукариотических модельных организмах.

В результате выполнения проекта с помощью методов молекулярного моделирования, биохимии, клеточных и in vivo экспериментов получены данные об ингибиторной и противоопухолевой активности природных азотистых оснований, их аналогов, а также соединений из нового класса сульфопроизводных. Путем компьютерного и экспериментального скрининга отобраны оригинальные соединения, являющиеся ингибиторами в отношении таких мишеней, как ПАРП-1, ЛДГ-А и ТДФ-1 и подавляющие пролиферацию опухолевых клеток. Более конкретно, просканированы компьютерные библиотеки соединений, получены модели фермент-ингибиторных комплексов для ПАРП-1, ЛДГ-А и ТДФ-1, на основании детального анализа молекулярных взаимодействий с мишенью и QSAR-прогнозирования физико-химических и фармакокинетических свойств отобраны потенциальные ингибиторы. Экспериментально охарактеризована ингибирующая активность отобранных соединений в отношении белковых мишеней, получены значения IC50 (концентрация ингибитора, при которой активность фермента снижена на 50%). Для наиболее эффективных ингибиторов ЛДГ-А и ТДФ-1 охарактеризована их токсичность в отношении различных культур опухолевых клеток по маркерам гибели (Sub-G1 и др.), а также способность менять чувствительность клеток к известным противоопухолевым препаратам (цисплатин, доксорубицин). Для одного перспективного представителя класса природных азотистых оснований и ингибитора ПАРП-1, 7-метилгуанина, получены данные по безопасности и эффективности противоопухолевого действия с использованием лабораторных мышей (в том числе, данные по летальной дозе, максимально переносимой и вызывающей гибель 50 % животных). В результате предложены несколько эффективных ингибиторов ЛДГ-А и ТДФ-1 с оригинальной структурой для исследований фармакокинетики, фармакодинамики и токсичности на животных моделях онкологических заболеваний, а также получены данные по безопасности и эффективности ингибиторов ПАРП-1 из класса природных азотистых оснований. Результаты работы опубликованы в рецензируемых научных изданиях.