Лаборатория биофармакологии и иммунологии насекомых

Лаборатория биофармакологии и иммунологии насекомых

Лаборатория является единственным в России профессиональным разработчиком научных основ биофармакологии насекомых и одним из лидеров этого направления в мире.

Классическим объектом исследований нашей лаборатории являются так называемые «хирургические личинки» - личинки мух семейства каллифорид. «Хирургические личинки», попадая в рану, уничтожают мертвые ткани, служащие питательным субстратом для бактерий, спасая тысячи больных от заражения крови. История применения «хирургических личинок» в медицине ведётся с эпохи наполеоновских войн. Сегодня «хирургические личинки» широко используются на практике, составляя основу современной биотерапии.  В частности, они эффективно очищают тяжёлые хирургические раны от некротических и нежизнеспособных тканей. Кроме того, личинки способны стерилизовать раны, инфицированные резистентными штаммами микроорганизмов. Зачастую, такое лечение оказывается эффективней хирургического вмешательства и антибиотикотерапии.

Многолетние исследования механизмов иммунитета насекомых, проводимые в нашей лаборатории, были положены в основу разработки новых подходов к лечению инфекционных заболеваний человека.

Chernysh S., Gordja N., Chernysh N., Tulin D., Anikin V., Pleskach V., Ryu M.J., Lee C.
Maggot immunity and drug development. Proceedings of VII International conference on biotherapy, Seoul, 2007.
2011

Основные направления научных исследований, проводимых в лаборатории

Иммунофармакология насекомых

Насекомые, составляя 80-90% всех видов животных, накопили в ходе эволюции огромное разнообразие антибактериальных, противогрибковых и антивирусных веществ, которые они используют для защиты от патогенных микроорганизмов. До настоящего времени этот богатейший источник потенциальных лекарственных веществ остается практически неиспользованным в интересах медицины и ветеринарии.

Алгоритм поиска потенциальных лекарственных веществ:

Алгоритм поиска потенциальных лекарственных веществ

  • Антимикробные пептиды

Антимикробные пептиды насекомых образуют наиболее обширную группу природных антибиотиков и представляют интерес в качестве прототипов принципиально новых лекарственных веществ бактерицидного, фунгицидного и антивирусного механизма действия. Сотрудниками лаборатории открыто и структурно охарактеризовано более 30 новых антимикробных пептидов из различных групп насекомых. В рамках данного направления планируется продолжить поиск и изучение соединений этой группы  с целью внедрения в медицину нового поколения препаратов для лечения инфекционных заболеваний. Основное внимание уделяется поиску соединений, эффективных в отношении устойчивых к антибиотикам “супербактерий”.

Хроматограмма белков, выделяемых личинкой насекомого, в ответ на иммунизацию бактериальным антигеном.

Хроматограмма белков, выделяемых личинкой насекомого, в ответ на иммунизацию бактериальным антигеном

Стандартный чашечный тест показывает, что эффективность комплекса антимикробных веществ, генерируемого иммунной системой насекомого, выше, чем активность широко применяемого антибиотика хлорамфеникола. После инкубации среда в чашках становится непрозрачной вследствие появления видимых бактериальных колоний микрококка, за исключением области вокруг нанесенных проб, в пределах которой антимикробные вещества подавляяют рост бактериальных колоний. Видно, что размер зоны, где рост бактерий подавлен, в случае антимикробных пептидов больше, чем при тестировании хлорамфеникола.

 

Ингибирование роста госпитального резистентного к антибиотикам штамма Acinetobacter baumannii  комплексом антимикробных пептидов личинки насекомого

Таким образом, экспериментально показано, что антимикробные препараты, созданные на базе этих наработок, могут дать подходы к решению проблемы развития устойчивости  бактерий к антибиотикам.

Черныш С.И., Гордя Н.А., Кругликова А.А., Суборова Т.Н. Чувствительность грамотрицательных бактерий к комплексу пептидов, продуцируемых хирургическими личинками Сalliphora vicina. ИНФЕКЦИИ В ХИРУРГИИ, т.8, №1, с.47, 2010
Гордя Н. А., Несин А. П., Симоненко Н. П., Яковлев А. Ю. Черныш С. И. Нейрогенная и септическая индукция синтеза пептидных антибиотиков у личинок мухи Calliphora vicina R.-D. (Diptera, Calliphoridae), ЖУРНАЛ ЭВОЛЮЦИОННОЙ БИОХИМИИ И ФИЗИОЛОГИИ, т.47, №2, с.165-171, 2011

  • Иммуномодуляторы

Сотрудниками лаборатории впервые в мире были обнаружены цитокиноподные пептиды насекомых (аллофероны), модулирующие реакции естественного иммунитета человека, установлен механизм их действия (активация цитотоксических лимфоцитов и клеток-продуцентов интерферона), показана антивирусная и противоопухолевая активность. На этой основе был разработан принципиально новый противовирусный препарат Аллокин-альфа, который в настоящее время производится отечественной промышленностью и используется для лечения тяжелых вирусных инфекций.

Установлен механизма иммуномодулирующего действия аллоферонов на клетки иммунной системы человека, изучены фармакологически важные мишени аллоферонов, в сотрудничестве с ведущими инфекционистами и онкологами экспериментально и теоретически обоснованы перспективные области применения аллоферонов в лечении и профилактике инфекционных и онкологических заболеваний.

Chernysh et al. Antiviral and antitumor peptides from insects. PNAS, 2002, 99 :12628-12632
Myung-Jeom Ryu, Vadim Anikin, Seok-Ho Hong, Hyesung Jeon, Yeon Gyu Yu, Myeong-HeeYu, Sergey Chernysh, Cheolju Lee. Activation of NF-kB by alloferon through down-regulation of antioxidant proteins and IkBα, Mol. Cell Biochem, 2008, 313: 91-102

Ершов Ф.И., Исаков В.А., Беккер Г.П., Серебряков М.О., Сологуб Т.В., Серебряная Н.Б., Тищенко М.С., Черныш С.И. Применение Аллокина-альфа в терапии вирусных инфекций. Руководство для врачей, СПб, Изд. IP Co ltd, 2008.

Связывание лейкоцитами человека меченных пептидов иммунной системы насекомых

Активация аллофероном лимфоцитов человека

На рисунке отражена динамика изменения численности CD25+ клеток в перефирической крови человека после однократного введения аллоферона.

  • Вещества с антивирусной активностью

На стадиях изучения и разработки находятся вещества с прямым противовирусным действием, которые могут послужить прототипами принципиально новых лекарственных средств.

Биосинтез антимикробных пептидов
Важным направлением работы лаборатории является изучение механизмов регуляции продукции антимикробных пептидов в эффекторных органах с целью разработки биотехнологических основ их масштабного синтеза.

Яковлев А. Ю. Индукция синтеза антимикробных пептидов клетками жирового тела личинки Calliphora vicina R.-D. (Diptera, Calliphoridae) - в печати

Наши партнеры

  • Аникин В.Б., НИИ гриппа
  • Буров С.В., ИВС
  • Исаков В.А., НИИ эпидемиологии
  • Колбасов С.Е., НИИ токсикологии
  • Корнишева В.Г., МАПО
  • Платонов В.Г., НИИ гриппа
  • Плескач В.А., ЦИН
  • Рябова М.С., I Мед. Ун-т
  • Сафонова Н.В., НИИ эпидемиологии
  • Сафронникова Н.Р., НИИ онкологии
  • Серебряная Н.Б., МАПО
  • Филатова Н.А., ЦИН
  • Черныш Н.С., Аллофарм
  • Bulet Ph., IBMC, France
  • Hoffmann J., IBMC, France  (Нобелевский лауреат 2011 года в области медицины и физиологии)
  • Yu S., KIST, South Korea