Биоорганическая химия

Хронический миелоидный лейкоз (ХМЛ) представляет собой злокачественное заболевание кроветворной системы с ключевым патогенным белком BCR-ABL, которое серьезно угрожает жизни пациентов. Первым препаратом, действие которого основано на ингибировании гибридной тирозинкиназы BCR-ABL, ген которой находится на "филадельфийской хромосоме", стал иматиниб. Терапия иматинибом оказалась довольно успешной: пациенты с ХМЛ достигали полного цитогенного ответа через два года после начала лечения и состояния стойкой ремиссии на протяжении длительного времени. Тем не менее неизбежная устойчивость к иматинибу, которая возникает в клинических условиях из-за мутаций киназы BCR-ABL, дала толчок к разработке новых специфических препаратов, таких как дазатиниб, нилотиниб, босутинниб и понятиниб. В настоящее время на рынке фармацевтических препаратов представлены второе и третье поколения ингибиторов тирозинкиназы BCR-ABL, разработанных для борьбы с мутантными BCR-ABL и обладающие лучшей селективностью. Примечательно, что на рынке появился первый аллостерический ингибитор, который может эффективно преодолевать мутации в сайте связывания ATФ. В последние годы стали использоваться химеры, направленные на протеолиз (PROTAC), основанные на другом лиганде Е3-лигазы, вследствие чего они способны преодолеть лекарственную устойчивость за счет избирательной деградации белков-мишеней. Приведены данные по ингибиторам, получившим статус одобренных препаратов для лечения ХМЛ. Указаны перспективные направления разработки новых ингибиторов BCR-ABL. Актуальность данного направления исследований подтверждается появлением значительного числа научных работ в этой области, начиная с первой публикации 1996 г.

Трехмерная микроскопия (3D-микроскопия) стала важным инструментом в клеточном анализе и биомедицинских исследованиях, предоставляя уникальные возможности для визуализации и изучения сложных биологических структур. Возможности различных типов микроскопии в изучении клеточных структур и макромолекулярных комплексов охватывают широкий диапазон масштабов, от исследования поведения и функций клеток в физиологических средах до понимания молекулярной архитектуры органели. На каждом масштабе задача 3D-визуализации заключается в извлечении максимально возможного пространственного разрешения, минимизируя при этом повреждение живых клеток. Обзор освещает различные применения 3D-микроскопии в таких областях, как исследование раковых опухолей, изучение свойств и строения вирусов и бактерий, а также анализ микроструктур органов и имплантов.

Осуществлен синтез с подбором условий выделения и очистки флуоресцентно-меченого полиэтиленгликоля с реакционноспособной карбоксильной группой для маркирования биомолекул. ПЭГилированные нуклеотиды, входящие в состав лекарственных препаратов, позволяют осуществлять адресную доставку к органу-мишени, продлевать период полураспада, снижать иммуногенность и повышать стабильность.

Гемолизин II (НlyII) – один из ключевых патогенных факторов условно-патогенной грамположительной бактерии Bacillus cereus. НlyII, образуя поры на мембранах, лизирует клетки-мишени. НlyII относят к группе β-пороформирующих токсинов. Отличительная особенность НlyII – наличие C-концевого домена из 94 а.о. (НlyIICTD). Показано, что в слабокислых условиях (pH 5.0), соответствующих примембранной области, C-концевые домены (как сами по себе, так и в составе токсина) образуют устойчивые комплексы, состоящие из полиоразмерных и укороченных молекул токсина. НlyII, НlyIILCTD (большой C-концевой фрагмент Met225–Ile412) и НlyIICTD получали с использованием рекомбинантных штаммов-продуцентов Escherichia coli BL21(DE3). Биотинилирование НlyIICTD проводили с использованием N-гидроксисукцинимидного эфира биотина. Взаимодействие НlyIICTD с НlyIICTD, НlyIILCTD и НlyII, а также взаимодействие НlyIICTD с мембранами эритроцитов исследовали иммуноферментным анализом и иммунобиоттингом, как с использованием стрептавидина, конъюгированного с пероксидазой хрена, так и с использованием моноклональных антител против НlyII. НlyIICTD в слабокислых условиях взаимодействовал как с доменом НlyIICTD в составе полиоразмерного токсина, так и с белком НlyIICTD. Взаимодействие НlyIICTD с мембраной эритроцитов кратно увеличивалось в присутствии токсина.

При изучении терапевтического потенциала растительных экстрактов определение биодоступности представляется крайне важным, поскольку оно служит показателем того, сохранят ли исходные соединения свою биологическую активность или постепенно утратят ее под воздействием многочисленных факторов. Розмарин обыкновенный (Rosmarinus officinalis L.) – источник с наибольшим процентным содержанием пентациклического тритерпеноида урословой кислоты, в то время как экдистен – один из основных фитоэкдистероидов, присутствующих в левзее сафлоровидной (Rhaponicum carthamoides Willd.). Оба растительных источника распространены на фармацевтическом рынке в виде пищевых и биологически активных добавок в качестве средств метаболической терапии. Однако в настоящее время все еще мало информации о фармакокинетическом профиле экдистена и урословой кислоты в составе экстрактов и многокомпонентных композиций. Целью данного исследования была сравнительная оценка параметров фармакокинетики экдистена, урсоловой кислоты, экстрактов левзеи и розмарина, композиции на основе двух экстрактов в крови при пероральном введении in vivo. Исследуемые вещества и их экстракты вводили однократно внутрижелудочно аутбредным мышам CD-1 в эквивалентных по количественному содержанию основного действующего вещества дозах. Содержание урословой кислоты и экдистена в крови животных определяли с помощью метода ВЭЖХ-МС/МС для последующего расчета фармакокинетических параметров (Cmax, Tmax, AUC). При введении экстрактов прослеживалось снижение биодоступности урословой кислоты и экдистена в сравнении с индивидуальными веществами. В композиции определялись следовые количества экдистена, тогда как различий в фармакокинетических параметрах урословой кислоты в композиции и экстракте розмарина не было установлено. Проведенное исследование доказывает, что сочетание растительных экстрактов в виде многокомпонентных смесей может приводить к снижению биодоступности основных действующих веществ. Разработку средств на основе растительных экстрактов необходимо сопровождать фармакокинетическими исследованиями, доказывающими их биоэквивалентность в сравнении с индивидуальными действующими веществами.

Представлены результаты по синтезу нового амидного производного бегулиновой кислоты – N-[1-(1-адамантил)этил]-3-гидроксилуп-20(29)-ен-28-амида, содержащего в структуре фармакофорную 1-(1-адамантил)этиламинную группу, и оценке его противовирусного действия in vitro и in vivo. Установлено, что минимальная ингибирующая доза соединения составила 31.2 мкг/мл. Наиболее высокая противовирусная активность наблюдалась при 2–3-кратном введении соединения морским свинкам. Полученные результаты позволяют рекомендовать исследуемое соединение для испытаний на крупном рогатом скоте.

Современный подход к созданию противораковых лекарственных средств ориентирован на разработку мультитаргетных (многопелевых) ингибиторов опухолевого роста, содержащих в структуре действующего вещества два или более структурно различных фармакофора, способных усиливать терапевтическую эффективность известных противоопухолевых лекарств. В настоящей работе на основе этой стратегии осуществлен дизайн химерных амидов, сочетающих различные комбинации азотсодержащих гетероциклов – 2-ариламинопиримидина, пиридина, пиперазина, хинолина и бензимидазола, представляющих собой ключевые фармакофоры многих противоопухолевых лекарств с различными механизмами действия. Осуществлен синтез сконструированных соединений и определена in vitro их ингибирующая активность против опухолевых клеток линий K562 (хронический миелоидный лейкоз), HL-60 (острый промислоцитарный лейкоз) и HeLa (карцинома шейки матки). В результате тестирования синтезированных амидов на противоопухолевую активность выявлены 5 соединений-лидеров, активных по отношению к исследованным клеточным линиям. Выполнен in silico анализ фармакологических свойств этих молекул и предсказан наиболее вероятный механизм их действия против миелоидных клеток крови K562. На основе совместного анализа экспериментальных и расчетных данных показано, что полученные соединения представляют перспективные базовые структуры для создания новых орально активных противоопухолевых агентов – многоцелевых ингибиторов протеинкиназ.

Получение фракции двуцепочечной РНК – неотъемлемая часть исследований РНК-интерференции, направленных на решение как фундаментальных, так и прикладных задач. Наработка дцРНК в культуре бактерий – распространенная методика в силу сравнительно невысокой стоимости и потенциала для масштабирования. В данной статье мы предлагаем новый метод для быстрого и эффективного выделения дцРНК из культуры бактерий в качестве альтернативы классической фенол-хлороформной экстракции. В разработанной нами методике фенол заменен на менее токсичный метанол, а выделенная таким образом бактериальная тотальная РНК содержит до 25% целевой молекулы, при этом примесь ДНК в ней отсутствует, что в том числе делает допустимым применение такой дцРНК без дополнительных этапов очистки. Применение разработанной методики будет оправдано в лабораториях, занимающихся как фундаментальными, так и прикладными исследованиями РНК-интерференции. Однако для масштабирования технологии для применения в сельском хозяйстве могут потребоваться корректировки описанного в данной работе протокола.