В июле участники направления «Генетика и биомедицина» на научно-технологической программе «Большие вызовы» работали над инновационным проектом, связанным с созданием искусственных рибонуклеаз, способных точечно расщеплять нужные фрагменты РНК. Такие искусственные молекулы имитируют действие реальных рибонуклеаз, способных расщеплять РНК и бороться с вирусами и бактериями. По их подобию ученые намерены создать реакционноспособные молекулы, которые таргетно смогут разрезать нужные участки. Молекулы будут присоединены к конкретной олигонуклеотидной последовательности. Это необходимо, чтобы точечно доставлять рибонуклеазу (лекарство) и эффективнее проводить терапию. На сегодняшний день большинство препаратов на основе олигонуклеотидов находятся на начальных стадиях разработки. Ученые отмечают перспективность этой инновационной методики — в будущем она сможет привести к настоящему прорыву в лечении онкологических и генетических заболеваний. Данную работу на программе курировали эксперты Института химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН).
Искусственные рибонуклеазы создаются на основе олигонуклеотидов — коротких последовательностей нуклеиновых кислот, а также пептидомиметиков — соединений, содержащих в своей структуре два имидазольных остатка, которые выполняют роль молекулярных ножниц наподобие аминокислотных остатков гистидинов His12 и His119, входящих в активный центр панкреатической рибонуклеазы А.
Система работает так: искусственные рибонуклеазы связываются с мишенью — нужным участком РНК, а пептидомиметик разрывает эту цепь. Такой разрез необходим для таргетного воздействия на определенный участок РНК, где рибонуклеазы смогут самым эффективным образом выполнить свою функцию.
Искусственные рибонуклеазы создаются на основе олигонуклеотидов — коротких последовательностей нуклеиновых кислот, а также пептидомиметиков — соединений, содержащих в своей структуре два имидазольных остатка, которые выполняют роль молекулярных ножниц наподобие аминокислотных остатков гистидинов His12 и His119, входящих в активный центр панкреатической рибонуклеазы А.
Система работает так: искусственные рибонуклеазы связываются с мишенью — нужным участком РНК, а пептидомиметик разрывает эту цепь. Такой разрез необходим для таргетного воздействия на определенный участок РНК, где рибонуклеазы смогут самым эффективным образом выполнить свою функцию.
«Конструирование искусственных рибонуклеаз включает синтез коротких последовательностей нуклеиновых кислот — олигонуклеотидов — и молекулярных ножниц — пептидомиметиков. Мы работали над такими соединениями, которые могут стать потенциальными кандидатами для расщепления конкретных мишеней — участков РНК. Также задачей является поиск эффективного и безопасного метода доставки лекарств в клетки», — рассказывает руководитель проекта, кандидат химических наук, заведующая лабораторией биомедицинской химии Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН Елена Дмитриенко.
В рамках проекта участникам под руководством наставников удалось синтезировать пять новых искусственных рибонуклеаз и провести первые тестирования на их активность и безопасность.
«По результатам проведенной работы и первых испытаний мы подтвердили потенциальную эффективность одной синтетической рибонуклеазы. Данный конъюгат прошел первые испытания и продемонстрировал лучшую эффективность среди всех созданных нами кандидатов. Мы с командой создали соединение, состоящее из части олигонуклеотида, он соотносится с мишенью, которую нужно уничтожить. К этому олигонуклеотиду мы химически присоединили пептидоподобный фрагмент, способный выборочно и точечно разрезать именно нужный нам участок РНК», — рассказывает руководитель проекта.
В рамках проекта участникам под руководством наставников удалось синтезировать пять новых искусственных рибонуклеаз и провести первые тестирования на их активность и безопасность.
«По результатам проведенной работы и первых испытаний мы подтвердили потенциальную эффективность одной синтетической рибонуклеазы. Данный конъюгат прошел первые испытания и продемонстрировал лучшую эффективность среди всех созданных нами кандидатов. Мы с командой создали соединение, состоящее из части олигонуклеотида, он соотносится с мишенью, которую нужно уничтожить. К этому олигонуклеотиду мы химически присоединили пептидоподобный фрагмент, способный выборочно и точечно разрезать именно нужный нам участок РНК», — рассказывает руководитель проекта.
Разработка нового лекарства и терапии — длительный процесс, состоящий из множества этапов. Вся работа до появления препарата на рынке может занять до нескольких лет. В настоящее время ученые СО РАН ведут комплексные исследования терапевтических нуклеиновых кислот и олигонуклеотидов, которые способны взаимодействовать с клетками и таргетно воздействовать на мишени. Эта работа направлена на создание терапевтических полиолигонуклеотидов.
Участники проекта на «Больших вызовах» получили возможность познакомиться с этим актуальным направлением. Все результаты исследований будут обобщены. Наставники и участники проекта в дальнейшем намерены выпустить научную публикацию, где расскажут об итогах проведенного эксперимента.
10-классница Екатерина Островская приехала на «Большие вызовы» из Москвы. Екатерина учится в профильном медицинском классе и намерена связать жизнь с этой сферой.
Участники проекта на «Больших вызовах» получили возможность познакомиться с этим актуальным направлением. Все результаты исследований будут обобщены. Наставники и участники проекта в дальнейшем намерены выпустить научную публикацию, где расскажут об итогах проведенного эксперимента.
10-классница Екатерина Островская приехала на «Большие вызовы» из Москвы. Екатерина учится в профильном медицинском классе и намерена связать жизнь с этой сферой.
«Я осознанно выбрала для себя путь науки в медицине. Сейчас мне очень интересна биоинженерия. Моя мечта — развиваться в этой науке. А еще я очень люблю химию, поэтому совершенно осознанно выбрала данный проект. Мне интересно изучать процессы именно в разрезе химии, взаимодействия веществ. И когда я увидела, что проект именно об этом, сразу поняла, что это мое. Благодаря проекту я получила очень много новых практических навыков — мы самостоятельно синтезировали искусственные молекулы, проверяли, насколько хорошо они могут в принципе соединяться с молекулами-мишенями, изучали их потенциальную реакционную способность — возможность разрезать РНК. Мы исследовали не только, как создаются искусственные молекулы. Очень важно продумать механизм доставки — для этого мы синтезировали магнитные наночастицы. У нашего организма очень сильные защитные функции, и зачастую он просто отторгает какие-то чужеродные элементы. Разработать правильный механизм доставки лекарств посредством искусственных молекул — одна из важнейших задач. В целом проект связан с новым и перспективным направлением науки и медицины. Работать в таком направлении очень интересно», — поделилась Екатерина Островская.
10-классник Никита Сынчиков приехал на программу из Архангельска.
10-классник Никита Сынчиков приехал на программу из Архангельска.
«То, чем мы сейчас занимаемся, совершенно новое направление. Препаратов, основанных на олигонуклеотидах, всего 19 по всему миру, и только некоторые из них на сегодняшний день официально одобрены. Очень интересно включаться в действительно передовой, инновационный проект, принимать участие в развитии науки, быть в чем-то первопроходцем. Я точно знаю, что буду развиваться в естественных науках. После школы моя цель — получить хорошее фундаментальное образование, чтобы на его основе уже успешно реализовывать большие и важные проекты», — говорит Никита Сынчиков.
Научно-технологическая программа «Большие вызовы» в 2024 году проходила в девятый раз. В ней приняли участие более 400 школьников из почти всех регионов России. Под руководством наставников — представителей крупнейших российских компаний и научных институтов — они включились в решение 79 задач. Итоги работы команды представили на фестивале проектов, которым завершилась программа.
Научно-технологическая программа «Большие вызовы» в 2024 году проходила в девятый раз. В ней приняли участие более 400 школьников из почти всех регионов России. Под руководством наставников — представителей крупнейших российских компаний и научных институтов — они включились в решение 79 задач. Итоги работы команды представили на фестивале проектов, которым завершилась программа.