Университет «Сириус»

Биотехнология

Направление «Биотехнология» разрабатывает новые подходы к созданию лекарственных препаратов для медицинского и ветеринарного применения на основе рекомбинантных белков и малых молекул. Научно-образовательная деятельность направления сфокусирована на вопросах дизайна и оптимизации новых молекул, медицинской химии, in vitro и in vivo исследований инновационных лекарственных препаратов.

Руководитель научного направления:
Роман Алексеевич Иванов

Ректор Научно-технологического университета «Сириус», руководитель направления «Биотехнология»

PhD по специальности «молекулярная иммунология» (Университет Утрехта, Нидерланды)

В 2005 - 2019 гг. работал в российской высокотехнологичной фармацевтической компании «Биокад» сначала в должности медицинского директора, затем вице-президента по разработкам и исследованиям, руководил работой по созданию оригинальных препаратов на основе моноклональных антител. Исследовательская команда под руководством Романа Иванова полностью разработала технологию создания сложных биологических препаратов от гена до готовой лекарственной формы. Препараты нетакимаб (анти-IL17) и пролголимаб (анти-PD1), первые российские оригинальные препараты моноклональных антител, в настоящее время зарегистрированы в России, клинические исследования этих препаратов проводятся за рубежом, в том числе в странах Евросоюза.

Проект направления:

Разработка оптогенетических технологий регуляции и мониторинга функций генов

Описание:
Направленная активация, репрессия и редактирование генов, необходимые для понимания работы генных сетей и белковых каскадов, имеет огромный потенциал для применения в области генной терапии. Сложные генные сети и многоуровневые каскады взаимодействующих белков разной функциональности (рецепторы, транспортёры, каналы, ферменты, транскрипционные факторы) отвечают за такие биологические явления как развитие, дифференцировка клеток, метаболизм, гомеостаз, память, обучение, циркадные ритмы и старение. Многие отклонения, возникающие в ходе этих процессов, связаны с нарушением функционирования того или иного гена или посттрансляционной модификации белка. Для выявления роли генов в этих процессах и, следовательно, для возможности профилактики и лечения соответствующих заболеваний необходимо развивать подходы, обеспечивающие регуляцию экспрессии интересующего (или сразу нескольких интересующих) генов и функции белков.

Предлагаемый в проекте подход, основанный на генетически кодируемых молекулярных оптогенетических инструментах, позволяет осуществлять точную пространственно-временную регуляцию и редактирование генов с помощью ближнего инфракрасного света. Поскольку ближний инфракрасный свет (650-900 нм) обладает максимальной проницаемостью живых тканей, разрабатываемые в проекте оптогенетические конструкции подходят для контроля физиологических процессов не только в культурах клеток, но и в целых организмах.

В отличие от методов, контролируемых введением химических агентов (например, доксициклин-зависимые системы и пр.), оптогенетические инструменты, регулируемые ближним инфракрасным светом, нетоксичны, не зависят от скорости диффузии химического агента и полностью обратимы. Они обеспечивают не только временную точность регуляции, но и обладают высокой скоростью переключения между активным и неактивным состояниями. Кроме того, данные подходы подразумевают контролируемую в пространстве регуляцию генов. Это означает, что экспрессия интересующих генов или посттрансляционная модификация белков быстро активируется в требуемой ткани, которая облучается сфокусированным светом, и прекращается в темноте или при облучении светом другой волны. Возможность контролируемой регуляции представляется особенно важной, поскольку неконтролируемая продолжительная экспрессия даже терапевтически важных генов может привести к неблагоприятным последствиям.

Планируемые в проекте оптогенетические инструменты дают возможность неинвазивного контроля биохимии, физиологии и поведения животных и человека. Разработанные оптогенетические инструменты будут применены в качестве генной терапии для лечения рака и других заболеваний на мышиных моделях.

Руководитель проекта:

Владислав Верхуша, к.х.н., д.б.н., профессор

Имеет большой опыт создания, характеризации и применения молекулярных оптических зондов, репортеров и оптогенетических инструментов в животных клетках и модельных животных, включая флуоресцентные белки, фотохромные белки, флуоресцентные репортеры, оптогенетические инструменты и системы, работающие в ближнем инфракрасном свете (650-900 нм). В частности, за последние пять лет, его группой были разработаны оптогенетические системы ближнего инфракрасного диапазона для неинвазивного светового контроля активности ферментов, взаимодействия белков, локализации белков и экспрессии генов в культивируемых клетках (Kaberniuk et al., 2016; Redchuk et al., 2017; 2018a; 2018b; Leopold et al., 2019; 2020). Также были разработаны серии спектрально различимых мономерных флуоресцентных в ближней инфракрасной области белков (Shcherbakova et al., 2016; 2018; Oliinyk et al., 2019; Matlashov et al., 2020) и флуоресцентных ближне-инфракрасных биосенсоров ГТФаз (Shcherbakova et al., 2018), протеинкиназ (Shcherbakova et al., 2016, 2018; Oliinyk et al., 2019), мембранного потенциала (Monakhov et al., 2020) и ионов кальция (Shemetov et al., 2021). Кроме того, руководитель проекта разрабатывал методы оптической и фотоакустической визуализации раковых опухолей и определения метастазирования в мышиных моделях (Yao et al. 2016; Rumyantsev et al., 2016; Li et al., 2018).

Полный список публикаций ученого:
PubMed https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/?term=verkhusha&sort=pubdate  
Scopus https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=6701785052