"Интеллектуальные материалы для биомедицины".Базовый проект. ПФНИ ГАН (2013-2020), VI.62.1.4, 0309-2019-0004 (Отчет-2018, промежуточный)

Общая цель проекта – создание фундаментальных основ комплекса перспективных биотехнологий для получения интеллектуальных материалов для биомедицины. Блок I. Разработка технологий синтеза функциональных ДНК/РНК олигмеров и конструкций на их основе. Блок II. Изучение биологических свойств мультифункциональных конъюгатов олигонуклеотидов. Блок III. Разработка методов физико-химического и компьютерного анализа свойств комплексов нуклеиновых кислот. Блок IV. Супрамолекулярные конструкции на основе гидрогелей из дендримеров и разработка подходов к анализу структуры и функциональных характеристик наноразмерных биомолекулярных объектов с помощью электронной микроскопии. Блок V. Разработка систем диагностики социально-значимых заболеваний. Блок VI. Разработка синтетических антимикробных пептидов. Важнейшие результаты: На этапе 2018 г. опробованы различные разработанные подходы для создания аналогов и функционализированных производных нуклеиновых кислот. Разработаны и оптимизированы методы синтеза, выделения, хранения глицин-морфолиновых миметиков нуклеиновых кислот и отработаны условия формирования их комплексов с комплементарными последовательностями ДНК и РНК. Разработан протокол автоматического mid-scale синтеза протяженных направляющих РНК (sgРНК), обладающих высокой эффективностью действия в CRISPR/Cas9-системе. Разработаны новые способы модификации олигонуклеотидной цепи в рамках автоматического ДНК/РНК синтеза. Получен набор флуоресцентно меченных РНК-ДНК гибридных конструкций, несущих в своем составе две положительно заряженные и/или липофильные группировки для исследования проникновения в клетки. Разработаны олигонуклеотидные конструкции проникающие клетки в одноцепочечном виде и в виде дуплексов в клетки без использования трансфекционных агентов и показана их эффективно подавлять экспрессию генов. Разработаны новые методы экспериментального и компьютерного анализа гибридизационных свойств нативных и модифицированных олигонуклеотидов. Создана компьютерная модель наночастиц золота, проведены ее исследования, которые показали важность поляризационных эффектов при описании взаимодействия золота с заряженными частицами. Результаты создают основу для разработки новых производных нуклеиновых кислот, прогностического расчета их гибридизационных свойств, а так же взаимодействия НК с неорганичскими наночастицами. Получены и исследованы супрамолекулярные конструкции с использованием гидрогелей на основе фосфорных дендримеров и модельных терапевтических НК, а также агарозные гидрогели, импрегнированные комплексами НК с катионными дендримерами. Методом ПЭМ с использованием сочетания негативного контрастирования и ультратонких срезов удалось визуализировать структурные элементы дендримерных гидрогелей, их организацию в трехмерную структуру, а также оценить различия морфологии и строения гидрогелей разного состава. Показано, что молибдат аммония может быть использован для контрастирования липидных наночастиц в методе ПЭМ. Создана новая аптасенсорная система сэндвич-типа для гетерофазной биолюминесцентной детекции аутоантител, характерных для рассеянного склероза, исследованы ее характеристики и показана диагностическая значимость. Показана способность РНК-аптамеров к аутоантителам, характерным для системной красной волчанки, специфически связываться с образцами суммарных антител из крови больных СКВ. С использованием микрочипового иммунопрофилирования антител к одночепочечным олигонуклеотидам уставлена возможность использовать молекулярных зондов длиной 9-10 нуклеотидных звеньев. В совокупности полученные результаты лягут в основу создания более совершенных диагностикумов, направленных на быстрое и достоверное выявление макреров аутоимунных заболеваний таких как системная красная волчанка, склеродермия и ревматоидный артрит. Созданы синтетические антимикробные пептиды, обладающие линейной амфипатичностью и показана их противомикробная активность. Необходимы дальнейшие исследования.