Направление "Генетика и биомедицина"
Олигонуклеотидные ножницы
конструирование, исследование, доставка
Партнер
Описание проекта
Да это же та самая химия в медицине!
В нашем проекте мы синтезировали и испытывали искусственные нуклеазы, а также предложили и исследовали метод их доставки в клетки.
В рамках проекта была проведена работа по синтезу искусственных рибонуклеаз - это молекулы, способные к разрезанию цепи РНК. За основу исследуемых нуклеаз были взяты олигонуклеотиды - это короткие последовательности нуклеиновых кислот, комплементарные соответствующему участку мРНК, и пептидомиметики, которые и выполняли роль молекулярных "ножниц". Далее была исследована их реакционная способность и метод доставки в клетки с помощью магнитных наночастиц. Были синтезированы магнитные наночастицы и предложены методы их модификации для взаимодействия с полученными искусственными нуклеазами, а также исследована их токсичность на клетках.
В нашем проекте мы синтезировали и испытывали искусственные нуклеазы, а также предложили и исследовали метод их доставки в клетки.
В рамках проекта была проведена работа по синтезу искусственных рибонуклеаз - это молекулы, способные к разрезанию цепи РНК. За основу исследуемых нуклеаз были взяты олигонуклеотиды - это короткие последовательности нуклеиновых кислот, комплементарные соответствующему участку мРНК, и пептидомиметики, которые и выполняли роль молекулярных "ножниц". Далее была исследована их реакционная способность и метод доставки в клетки с помощью магнитных наночастиц. Были синтезированы магнитные наночастицы и предложены методы их модификации для взаимодействия с полученными искусственными нуклеазами, а также исследована их токсичность на клетках.
Актуальность
Ранее было продемонстрировано, что наличие группировки, способной «разрезать» РНК-мишень и присоединенной к таким олигонуклеотидам, может способствовать повышению эффективности действия олигонуклеотидов. Ввиду этого одной из актуальных задач является дизайн, синтез и исследование конъюгатов модифицированных олигонуклеотидов с РНК-«разрезающими» группировками.
Проблема
Необходимость разработки новых кандидатов модифицированных антисмысловых олигонуклеотидов с рибонуклеазной активностью для использования в качестве регуляторов экспрессии генов и исследования способов их доставки
Решение
Создание искусственных модифицированных рибонуклеаз с избирательным действием на конкретную мишень и разработка безопасного метода их доставки в клетки.
Результаты
- 1Впервые синтезированы и исследованы 5 новых искусственных рибонуклеазМы синтезировали 5 новых рибонуклеаз и проверили их реакционные способности
- 2Открыта эффективная синтетическая рибонуклеазаДанный конъюгат успешно прошел все испытания, показав наилучшие результаты
- 3Синтезированы и исследованы безопасные магнитные наночастицыПосле синтеза магнитные наночастицы были исследованы на проявление токсичности
Результат проверки способности синтетических нуклеаз к формированию дуплекса с мРНК
Первым делом было необходимо оценить способность синтезированных нами конъюгатов связываться с мишенью. Данные результаты демонстрируют, что преимущественно все молекулы хорошо соединились в дуплексы.
Результат расщепления мРНК исследуемыми синтетическими нуклеазами в течение 5 часов
Для исследования влияния взаиморасположения конъюгата и расщепляемого сайта мРНК мы тестировали нуклеазы на двух разных матрицах РНК: AG2 и А3. Большое количество молекул на одном уровне дорожки образует яркую полоску. По данным результатам можно понять, что синтетическая нуклеаза 4;3 расщепила больше всего молекул мРНК
Доказательная процентная таблица аналитического гель-электрофореза расщепления в течение 5 часов
На этой таблице представлены доли расщепившихся после 5 часов реакции мРНК для каждой исследуемой молекулы
Строение молекулы нашей быстродействующей синтетической рибонуклеазы
Конъюгат состоит из фосфорилгуанидинового олигонуклеотида и пептидомиметика с параметрами линкера 4;3
Результат расщепления мРНК исследуемыми синтетическими нуклеазами в течение 20 часов
По данным результатам можно сделать вывод, что все синтезированные конъюгаты эффективны, только действуют медленнее
Результаты разработки доставки синтетических рибонуклеаз
Синтезированы магнитные наночастицы на основе хлоридов железа (II, III) и обработаны защитными оболочками: SiO2 + TEOS + APTES.
Безопасность полученных наночастиц доказана методом MTT-теста на клетках Hela и влиянием на метиленовый синий.
Так же была показана их высокая способность связываться с синтетическими рибонуклеазами способом нековалентной иммобилизации.
Так же была показана их высокая способность связываться с синтетическими рибонуклеазами способом нековалентной иммобилизации.
Планы развития проекта
- публикация статьи о проведенном исследовании
- тестирование методов доставки синтетических молекул по организму
- создание готового лекарственного препарата на основе искусственной рибонуклеазы
Наша работа в реальности
Наша команда
- Сынчиков Никита10 класс, Гимназия № 6, г. Архангельск
- Островская Екатерина10 класс, ГБОУ школа 1535, г. Москва
- Попов Алексей10 класс, ГБОУ школа 1535, г. Москва
- Кутырева Любовь10 класс, АНО ОШ ЦПМ города Москва, г. Улан-Удэ
- Завалина Мария9 класс, МАОУ Лицей №93, г. Тюмень
Наши наставники
- Дмитриенко Елена ВладимировнаСтарший научный сотрудник, заведующая Лаборатории биомедицинской химии ИХБФМ СО РАН, к.х.н., г. Новосибирск
- Павлова Анна СергеевнаМладший научный сотрудник Лаборатории биомедицинской химии ИХБФМ СО РАН, г. Новосибирск
- Барановская Елизавета ЕвгеньевнаМладший научный сотрудник Лаборатории структурной биологии, аспирант ИХБФМ СО РАН,
г. Новосибирск - Козырева Евгения АндреевнаИнженер Лаборатории биомедицинской химии, аспирант ИХБФМ СО РАН, г. Новосибирск
Контакты
Email: elenad@niboch.nsc.ru Дмитриенко Елена Владимировна
Лаборатория ИХБФМ СО РАН: http://www.niboch.nsc.ru/doku.php/ru/structure/labs/pys
Лаборатория ИХБФМ СО РАН: http://www.niboch.nsc.ru/doku.php/ru/structure/labs/pys
Олимпийский проспект, 1, посёлок городского типа Сириус, Россия