Краткая история лаборатории

Лаборатория была создана в 2015 г. Комплекс результатов работ, проведенных за последние 30 лет в лаборатории общей патологии Отдела в области изучения антимикробных пептидов врожденного иммунитета человека и животных, привел к открытию ряда новых пептидов в лейкоцитах животных (протегринов, галинацинов, профенинов, бактенецинов, ареницинов, аципенсинов).

Исследование биологической активности этих пептидов показало наличие у них выраженной антимикробной активности, а некоторые пептиды проявляли ранозаживляющие свойства, стресс-протективное действие, ряд пептидов — противоопухолевые эффекты. Присутствие перечисленных свойств свидетельствовало о целесообразности дальнейшего детального исследования антимикробных пептидов и их структурных модификаций, направленного на разработку на их основе антибиотических, иммуномодулирующих, ранозаживляющих или противоопухолевых лекарственных препаратов. Подобные исследования можно было провести при наличии возможности химического синтеза изучаемых соединений. Эта возможность представилась после получения Отделом современного пептидного синтезатора (Symphony X, Protein Technologies, США) по Программе «Протеом человека».

Это и инициировало создание новой лаборатории, целью которой явилось разработка и исследование антимикробных пептидов, а также синтез других биологически активных молекул пептидной природы. Их исследования проходят в рамках плановых тем, научных грантов Отдела, а также в рамках совместных исследований с другими подразделениями института.

Основные направления исследований

Цель работы лаборатории — решение актуальных задач медицины, связанных с изучением молекулярно-клеточных механизмов реализации биологической активности синтетических аналогов природных пептидов (антимикробных пептидов врожденного иммунитета, нейромедиаторов и т.п.), полученных методом твердофазного химического синтеза.

Токсичность большинства АМП по отношению к собственным клеткам организма — препятствие для их использования в медицине. Изучение путей направленной модификации структур АМП позволяет создавать их синтетические аналоги с высокой селективностью действия в отношении микробных или опухолевых клеток и сниженной токсичностью для нормальных клеток человека.

Исследования молекулярно-клеточных механизмов реализации биологической активности природных АМП и их синтетических аналогов необходимы для установления мишеней и механизмов их действия, разработки способов их применения в качестве лекарственных препаратов при патологических процессах, связанных с инфекциями, опухолевым ростом, а также для стимуляции функций иммунной системы.

В 2020 году на базе этой лаборатории было создано новое подразделение, действующее в рамках развития Научного центра мирового уровня «Центр персонализированной медицины» — лаборатория альтернативных антимикробных биопрепаратов (рук. лаборатории – Шамова О.В.) https://iemspb.ru/department/laab/

Теперь обе лаборатории работают в тесном содружестве, проводят исследования антимикробных пептидов врожденного иммунитета.

П.М. Копейкин проводит пептидный синтез

К.б.н. А.Ю. Артамонов за прибором ДСКФ-1

Ю.В. Гаврилов

Основные научные результаты за последние 5 лет

Разработаны структурные модификации антимикробных пептидов из семейства кателицидинов.

Осуществлен химический синтез и очистка ряда аналогов природных пептидов бактенецинов. Проводится исследование антимикробной активности полученных аналогов, а также их токсичности в отношении нормальных и опухолевых клеток человека in vitro.

Полученные данные позволяют выяснить, какие особенности структуры пептидов важны для проявления того или иного вида биологической активности, а также наметить дальнейшие шаги в разработке на базе исследуемых пептидов соединений с оптимальными для практического применения свойствами, что создаст основу для получения инновационных, патентоспособных антимикробных, иммуномодулирующих или противоопухолевых лекарственных препаратов для использования в медицине.
В результате научного сотрудничества с коллективом исследователей Института Химии силикатов РАН им. Гребенщикова получены и исследованы комплексы антимикробных пептидов с наночастицами серебра, получен совместный патент на новый бактерицидный нанопрепарат.

Разработаны пептиды, обладающие ноотропными свойствами.

Дополнительная информация

Научное сотрудничество:

«Учебный центр» Института Биоорганической Химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова, директор Центра – проф. Т.В.Овчинникова

Лаборатория антибиотикорезистентности Института Биоорганической Химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова, руководитель лаборатории к.х.н. С.С. Терехов

Научная группа к.б.н. Т.М. Гринчук Института Цитологии РАН

Научная группа к.х.н. О.Ю. Голубевой ФГБУН Химии силикатов им. И.В.Гребенщикова РАН

Лаборатория проф. Алессандро Тосси Университета г. Триеста, Италия

Публикации

Orlov D.S., Shamova O.V., Eliseev I.E., Zharkova M.S., Chakchir O.B., Antcheva N., Zachariev S., Panteleev P.V., Kokryakov V.N., Ovchinnikova T.V., Tossi A. Redesigning arenicin-1, an antimicrobial peptide from the marine polychaeta Arenicola marina, by strand rearrangement or branching, substitution of specific residues, and backbone linearization or cyclization.  Marine Drugs. 2019 Jun 23;17(6). pii: E376. doi: 10.3390/md17060376. https://www.mdpi.com/1660-3397/17/6/376

M.S. Zharkova, D.S. Orlov, O.Yu. Golubeva, O.B. Chakchir, I.E. Eliseev, T.M. Grinchuk, O.V. Shamova. Application of antimicrobial peptides of the innate immune system in combination with conventional antibiotics — a novel way to combat antibiotic resistance? // Front. Cell. Infect. Microbiol. — 30 April 2019.  https://doi.org/10.3389/fcimb.2019.00128  Q2 Web of Science.

Чернов А.Н., Орлов Д.С., Шамова О.В. Пептиды врожденного иммунитета как потенциальные противоопухолевые агенты: плюсы и минусы // Медицинская иммунология.  — 2021.  — Т. 23, №6.  — С.1285-1306.  doi: 10.15789/1563-0625-POT-2303.

M.S. Zharkova, O.Y. Golubeva, D.S. Orlov, E.V. Vladimirova, A.V. Dmitriev, A. Tossi, O.V. Shamova. Silver nanoparticles functionalized with antimicrobial polypeptides — benefits and possible pitfalls of a novel anti-infective tool// Front. Microbiol. 2021. 12:750556 10.3389/fmicb.2021.750556 Q1

Шабанов П.А., Шамова О.В., Орлов Д.С., Грязнов А.Ю., Янчук Н.О. Антимикробные пептиды придатков яичек: роль в обеспечении функциональной активности сперматозоидов (обзор литературы) // Патогенез. – 2021. -Том 19, № 1.

Kopeikin P.M., Zharkova M.S., Kolobov A.A., Smirnova M.P., Sukhareva M.S., Umnyakova E.S., Kokryakov V.N., Orlov D.S., Milman B.L., Balandin S.V., Panteleev P.V., Ovchinnikova T.V., Komlev A.S., Tossi A., Shamova O.V. Caprine Bactenecins as Promising Tools for Developing New Antimicrobial and Antitumor Drugs // Front. Cell. Infect. Microbiol.  — 2020.  — Vol. 10.  — 552905. doi: 10.3389/fcimb.2020.552905.

Н. Ю. Ульянова, Л. Н. Куриленко, О. В. Шамова, Д. С. Орлов, О. Ю. Голубева Гемолитическая активность и сорбционная способность наночастиц цеолита Beta // Физика и химия стекла. —  2020. — том 46, № 2. — с. 174–183 (English version: N. Yu. Ulyanova, L. N. Kurylenko, O. V. Shamovа, D. S. Orlov, O. Yu. Golubeva. Hemolitic Activity and Sorption Ability of Beta Zeolite Nanoparticles // Glass Physics and Chemistry, 2020, Vol. 46, No. 2, pp. 155–161). Scopus, WoS, Q4

Жаркова М.С., Копейкин П.М., Афиногенов Г.Е., Орлов Д.С., Артамонов А.Ю., Сафиуллина К.Э., Сухарева М.С., Цветкова Е.В., Мильман Б.Л., Афиногенова А.Г., Шамова О.В. Действие пролин-богатых пептидов врожденного иммунитета на антибиотикоустойчивые штаммы бактерий // Медицинская иммунология. 2018. Т. 20. № 1. С. 107-114. (Zharkova, M.S., Kopeykin, P.M., Afinogenov, G.E.,  Orlov, D.S., Artamonov, A.Yu., Safiullina, K.E., Sukhareva, M.S., Tsvetkova, E.V., Milman, B.L., Afinogenova, A.G, Shamova, O.V. Effects of proline-rich peptides of the innate immune system on drug-resistant bacterial strains // Medical Immunology (Russia). — 2018. — Vol. 20, No 1,  PP. 107-114). http://mimmun.ru/mimmun . (Scopus) DOI: 10.15789/1563-0625-2018-1-107-114

Жаркова М.С., Макарова Т.О., Орлов Д.С., Копейкин П.М., Орлов С.Б., Шамова О.В. Совместное антибактериальное действие in vitro пролин-богатого пептида слюны человека Р-F (43-61) и катионных антимикробных пептидов // Современные проблемы науки и образования. – 2018. – № 6.; URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=28281  DOI 10.17513/spno.28281

Жаркова М.С., Макарова Т.О., Орлов Д.С., Копейкин П.М., Орлов С.Б., Шамова О.В. Совместное антибактериальное действие in vitro пролин-богатого пептида слюны человека Р-F (43-61) и катионных антимикробных пептидов // Современные проблемы науки и образования. – 2018. – № 6.; URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=28281  DOI 10.17513/spno.28281

Монографии и главы в монографиях:

2022. Umnyakova, D. Orlov, O. Shamova. Peptidesandantibiotic resistance. In a Book / Peptide and Peptidomimetic Therapeutics. From Bench to Bedside. (Edited by Nir Qvit and  Samuel J.S. Rubin). Academic Press; 1st edition. 2022. 792 pp. – P. 417-438. ISBN – 978-0-12-820141-1 .

Климов Н.А. Шамова О.В. Бактериальные вагинозы. Санкт-Петербург: СпецЛит. 2023. – 287 стр.

Патенты:

Шамова О.В., Жаркова М.С., Умнякова Е.С., Копейкин П.М., Сухарева М.С., Комлев А.С., Овчинникова Т.В., Баландин С.В., Пантелеев П.В., Климов Н.А. «Пептид, обладающий противоопухолевой активностью» Патент на изобретение  2771492 C1, 05.05.2022. Заявка № 2021110761 от 15.04.2021.

Шамова О.В., Жаркова М.С., Орлов Д.С., Комлев А.С., Владимирова Е.В., Овчинникова Т.В., Пантелеев П.В., Баландин С.В., Климов Н.А. «Пептид, обладающий антибактериальной активностью в отношении микроорганизмов с множественной лекарственной устойчивостью» Патент на изобретение  2771493 C1, 05.05.2022. Заявка № 2021110763 от 15.04.2021.

Сотрудники лаборатории

Гаврилов Юрий Владимирович

К.м.н., ведущий научный сотрудник

Сфера научных интересов: Изучение механизмов действия пептидов-нейротрансмиттеров, в частности орексина. Центральные механизмы регуляции иммунной системы после стресса, черепно-мозговой травмы и др. Фундаментальные и клинические исследования нарушение сна и бодрствования при различный заболеваниях ЦНС Клиническая неврология. История отечественной физиологии и неврологии.

Жаркова Мария Сергеевна

К.б.н., старший научный сотрудник

Сфера научных интересов: Врождённый иммунитет, биотехнологии Изучение сочетанного антимикробного или противоопухолевого действия пептидов врожденного иммунитета и применяемых в медицине антибиотиков различной природы

Артамонов Александр Юрьевич

К.б.н., научный сотрудник

Сфера научных интересов: Изучение биологических свойств антимикробных пептидов и их синтетических аналогов

Комлев Алексей Сергеевич

Ведущий инженер

Сфера научных интересов: Пептидный синтез, конструирование новых пептидных структур, химические модификации пептидов

Протасов Евгений Александрович

Ведущий инженер

Сфера научных интересов: хроматографическая очистка и анализ пептидов

 

 

Сальникова Екатерина Вадимовна

Лаборант-исследователь

Сфера научных интересов: Подготовка лабораторной посуды, приготовление буферных растворов, техническое сопровождение при подготовке научных статей и отчетов