Научный руководитель:

Научный сотрудник, к. б.н. по специальности 03.01.03 – молекулярная биология

Название работы: Фототерапия УФ с использованием апконвертирующих нанофосфоров и рибофлавина

Краткое представление:

Апконвертирующие нанофосфоры (UCNP) – это современный тип оболочечных наночастиц, использование которых в фотодинамической терапии позволило повысить глубину воздействия света. Это свойство обусловлено антистоксовой люминесценцией UCNP: они преобразуют ближний ИК свет, который глубоко проникает в ткани, в видимый и ультрафилетовый свет, возбуждающий фотосенсибилизаторы. С использованием полученных нами UCNP, которые способны преобразовать ИК-свет в УФ-диапазон, мы впервые показали возможность прямого воздействия на опухоль без необходимости дополнительного использования фотосенсибилизаторов. В лаборатории молекулярной иммунологии был разработан гибридный белок на основе адресного модуля неиммуноглобулиновой природы DARPin и флуоресцентного модуля mCherry. Конъюгация данного белка с поверхностью UCNP позволила не только адресно доставить наночастицы, но и отследить их локализацию на HER2/neu-гиперэкспрессирующих клетках рака молочной железы in vitro. DARPin-mCherry/UCNPs проявляли селективную фототоксичность по отношению к данному типу клеток при облучении лазером с длиной волны 975 нм посредством фотоактивации эндогенных фотосенсибилизаторов и последующего образования активных форм кислорода. В продолжение данной работы планируется создание конъюгата DARPin/UCNPs для последующего применения в экспериментах in vivo в паре с основным клеточным акцептором УФ-излучения – рибофлавином, который также способен селективно накапливаться в метаболически активных клетках организма.

Программа исследования и план исследования:

Планируется создание конъюгатов DARPin/UCNPs. Для этого будет наработан, очищен и охарактеризован пептид DARPin, и произведена последующая конъюгация его с поверхностью модифицированных наночастиц с использованием клик-реакций. Далее будет изучена способность полученных конъюгатов связываться с поверхностью HER2/neu-гиперэкспрессирующих клеток рака молочной железы. Параллельно с использованием фантомов ткани груди будет изучена предельная глубина залегания опухоли для эффективной активации UCNP ИК-светом. Далее будет изучена фототоксичность полученных DARPin/UCNPs на ксенографтных опухолях мышей in vivo.

Публикации по теме работы:

Mironova K. E., Khochenkov D. A., Generalova A. N., Rocheva V. V., Sholina N. V., Nechaev A. V., Semchishen V. A., Deyev S. M., Zvyagin A. V., Khaydukov E. V. Ultraviolet phototoxicity of upconversion nanoparticles illuminated with near-infrared light. Nanoscale, 2017, in press, doi: 10.1039/C7NR04092J Khaydukov E. V.*, Mironova K. E.*, Semchishen V. A., Generalova A. N., Nechaev A. V., Khochenkov D. A., Stepanova E. V., Lebedev O. I., Zvyagin A. V., Deyev S. M., Panchenko V. Y. Riboflavin photoactivation by upconversion nanoparticles for cancer treatment. Scientific Reports, 2016, 6: 35103. doi:10.1038/srep35103 , , Деев гибридный белок DARPin-mCherry для флуоресцентной визуализации клеток, гиперэкспрессирующих онкомаркер HER2/neu. Биохимия, 2013, 79(12): 1700–1706. doi:10.1134/S0006297914120141

Общий список публикаций претендента за последние 5 лет:

Mironova K. E., Khochenkov D. A., Generalova A. N., Rocheva V. V., Sholina N. V., Nechaev A. V., Semchishen V. A., Deyev S. M., Zvyagin A. V., Khaydukov E. V. Ultraviolet phototoxicity of upconversion nanoparticles illuminated with near-infrared light. Nanoscale, 2017, in press, doi: 10.1039/C7NR04092J Khaydukov E. V.*, Mironova K. E.*, Semchishen V. A., Generalova A. N., Nechaev A. V., Khochenkov D. A., Stepanova E. V., Lebedev O. I., Zvyagin A. V., Deyev S. M., Panchenko V. Y. Riboflavin photoactivation by upconversion nanoparticles for cancer treatment. Scientific Reports, 2016, 6: 35103. doi:10.1038/srep35103 Souslova E. A., Mironova K. E., Deyev S. M. Applications of genetically encoded photosensitizer miniSOG: from correlative light electron microscopy to immunophotosensitizing. J Biophotonics. 2016, 10(3): 338‑352. doi:10.1002/jbio.201600120 , , Петров механизма цитотоксического действия иммунофототоксина 4D5scFV-miniSOG на HER2/neu-положительные опухолевые клетки человека. ДАН. 2015; 460(2): 228–231. doi:10.1134/S1607672915010056 Khaydukov E. V., Rocheva V. V., Mironova K. E., Generalova A. N., Nechaev A. V., Semchishen V. A., Panchenko V. Y. Biocompatible upconversion ink for hidden anticounterfeit labeling. Nanotechnologies in Russia, 2015, 10(11): 904–909. doi:10.1134/S1995078015060051 , , Деев визуализация опухолевых клеток с помощью антистоксовых нанофосфуров. Acta naturae. 2014, 6(4): 51–57. , , Деев гибридный белок DARPin-mCherry для флуоресцентной визуализации клеток, гиперэкспрессирующих онкомаркер HER2/neu. Биохимия. 2013, 79(12): 1700–1706. doi:10.1134/S0006297914120141 Mironova K. E.*, Proshkina G. M.*, Ryabova A. V., Stremovskiy O. A., Lukyanov S. A., Petrov R. V., Deyev S. M. Genetically Encoded Immunophotosensitizer 4D5scFV-miniSOG – A Highly Selective Agent For Specific Photo-killing Of Tumor Cells in vitro. Theranostics. 2013, 3(11): 831–40. doi:10.7150/thno.6715