Междисциплинарная лаборатория мирового уровня «Редокс-активных молекулярных систем»

Лаборатория создана при финансовой поддержке
Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках проекта «Молекулярный дизайн редокс-активных гетероциклических систем – новых противоопухолевых агентов»

Лаборатория «Редокс-активных молекулярных систем» объединяет знания и опыт специалистов разного профиля в области биологии и химии, и является образцом междисциплинарного подразделения, ориентированного на решение проблемы поиска новых эффективных средств для лечения онкологических заболеваний, а также «площадкой» для подготовки высококвалифицированных молодых специалистов для развития интеллектуального потенциала России.

Онкологические заболевания – одна из самых серьёзных проблем, стоящих в настоящее время перед человечеством, требующая разработки новых лекарств и методов лечения. На сегодняшний день они устойчиво занимают второе место в перечне причин смертности населения. Случаи совершенствования методов терапии онкологических заболеваний, приводящие к резкому улучшению результатов лечения, крайне редки, а большинство препаратов, применяемых для лечения онкопатологий, токсичны для организма в целом. Многообещающим подходом к дизайну препаратов, способных избирательно вызывать гибель опухолевых клеток с минимальным токсическим действием по отношению к здоровым клеткам организма, является использование концепции «пролекарств», предполагающей генерирование биологически активных метаболитов непосредственно в клетках-мишенях из неактивных или малоактивных соединений-предшественников, которые способны влиять на основные механизмы патогенеза злокачественных новообразований. В настоящем проекте в качестве таких соединений-«пролекарств» мы предполагаем использование производных фенола, способных в результате окисления генерировать высоко реакционноспособные ДНК-алкилирующие агенты – метиленхиноны. Селективность действия будет достигаться введением в структуру фенолов рН-чувствительных фрагментов (аминов, аза-гетероциклов, олигопептидных цепочек), что позволит добиться тонкой настройки свойств (редокс-активности, фотофизических свойств) синтезируемых соединений в зависимости от кислотности среды. Введение фосфорсодержащих фрагментов, с одной стороны, обеспечит достаточно эффективный транспорт через клеточные мембраны, с другой – приведет к увеличению стабильности и хемоселективности генерируемых метиленхинонов, что позволит снизить нежелательные побочные эффекты. Дополнительная модификация полученных соединений фрагментами, способными к взаимодействию с ДНК (производными изатина, бензофуроксана, дибензоксантена) позволит добиться кооперативного эффекта. Наконец, введение в молекулу групп, способных к селективному связыванию с патологическими белками опухолевой клетки, также будет способствовать повышению селективности их действия. Полученные в ходе реализации проекта результаты позволят разработать подходы к рациональному дизайну новых типов высокоэффективных противоопухолевых агентов и внесут существенный вклад в понимание фундаментальных механизмов их действия.

Рисунок 1. Общий подход к созданию новых типов противоопухолевых агентов на основе пространственно-затруднённых фенолов (ПЗФ).

Проект «Молекулярный дизайн редокс-активных гетероциклических систем – новых противоопухолевых агентов» направлен на создание новой междисциплинарной лаборатории мирового уровня под руководством ведущего учёного – профессора И.В. Алабугина, являющегося крупным специалистом в области как теоретической, так и синтетической органической химии.

КАДРЫ:

В штат лаборатории входит 38 сотрудников, в том числе 24 молодых ученых, среди которых 7 аспирантов.

РУКОВОДИТЕЛЬ лаборатории:

Алабугин Игорь Владимирович – профессор факультета химии и биохимии Университета Штата Флоридa, имеет опыт руководства научными проектами различного уровня. Алабугин И.В. имеет междисциплинарную квалификацию по проблеме молекулярного дизайна редокс-активных гетероциклических систем, перспективных противоопухолевых агентов. Под его руководством на высочайшем уровне проводятся исследования, связанные с изучением структуры и реакционной способности органических соединений, функционализации наноматериалов, синтеза графеновых структур, а также фундаментальные исследования стереоэлектронных эффектов. Известен работами по разработке эффективных реагентов для селективного разрыва ДНК в раковых клетках. Под руководством Алабугина И.В. были разработаны «гибридные» агенты, которые содержат в структуре фотоактивные разрушители ДНК и фрагменты аминокислот или низкомолекулярные пептиды для улучшения селективности по отношению к раковым клеткам. Научные достижения руководителя лаборатории зафиксированы в ~200 научных публикациях, 16 патентах и монографии. Алабугин И.В. активно участвует в подготовке молодых научных кадров.

ОСНОВНЫЕ ИСПОЛНИТЕЛИ

Синяшин Олег Герольдович – доктор химических наук, профессор, академик РАН, главный научный сотрудник - известный ученый в области органической и элементоорганической химии. Под его руководством ведутся фундаментальные и прикладные исследования в области синтеза, изучения строения, реакционной способности и свойств органических, элементоорганических (фосфорорганических) и координационных соединений, а также работы в области электрохимии (электросинтез) органических и элементоорганических соединений. Синяшиным О.Г. и его учениками разработана технология получения высокоэффективного противоопухолевого препарата «Глицифон». Автор и соавтор более 800 научных публикаций, в том числе 4 монографии, 1 учебник, 4 главы в монографиях, 27 обзоров, 46 патентов РФ. Под руководством Синяшина О.Г. успешно выполнен проект РНФ «14-50-00014 Формирование на базе Института органической и физической химии им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН международного научно-инновационного Центра нейрохимии и фармакологии» с бюджетом в 250 млн. руб. Заслуги Синяшина О.Г. отмечены наградами различного уровня: «Лучший менеджер Российской академии наук» (2001), «Заслуженный деятель науки Республики Татарстан» (2006), «Руководитель года Республики Татарстан» в номинации «За активное развитие кадрового потенциала» (2012), «Почетный профессор Санкт-Петербургского государственного университета» (2014); лауреат государственной премии Республики Татарстан в области науки и техники РТ (2007 г.), премии Российской академии наук им. А.Н. Несмеянова в области химии элементоорганических соединений (2016), премии Российской академии наук им. Л.А. Чугаева (2018), Международной Арбузовской премии в области фосфорорганической химии (2019). В проекте Синяшин О.Г. отвечает за реализацию предложенной стратегии создания новых типов биологически активных химических соединений на основе редокс активных пространственно-затруднённых фенолов (ПЗФ), проявляющих противоопухолевую активность.

Бурилов Александр Романович – доктор химических наук профессор, главный научный сотрудник - известный ученый в области химии элементоорганических, гетероциклических соединений и супрамолекулярной химии, автор и соавтор более 430 научных публикаций, в том числе 5 обзоров, в высокорейтинговых российских и международных журналах, соавтор 8 авторских свидетельств СССР, 5-ти российских патентов. Имеет большой опыт успешного руководства грантами: РФФИ и РНФ. Проф. Бурилову А.Р. в составе коллектива соавторов была присуждена государственная премия Республики Татарстан в области науки и техники 2008 года. Проф. Бурилов А.Р. получил благодарность президента Республики Татарстан «За многолетнюю плодотворную научно-организационную, педагогическую деятельность, значительный вклад в развитие фундаментальных и прикладных научных исследований». В 2015 году проф. Бурилову А.Р. присвоено почетное звание «Заслуженный деятель науки Республики Татарстан». В рамках проекта Бурилов А.Р. отвечает за синтетическую часть исследовательской работы и подготовку молодых специалистов в области создания новых типов биологически активных химических соединений.

Чугунова Елена Александровна (ответственный исполнитель) – молодой доктор химических наук, ведущий научный сотрудник, имеющий большой опыт успешного руководства грантами (МК, РФФИ, РНФ и др.). Является высококвалифицированным специалистом в области химии азотсодержащих гетероциклических соединений, автор более 40 статей, в том числе 5 обзорных, 2 глав в монографии; 2 патентов; 1 свидетельства о государственной регистрации базы данных и 1 свидетельства о регистрации электронного ресурса. Лауреат премии Республики Татарстан для государственной поддержки молодых ученых (2014 г.), лауреат I степени в номинации «Лучший молодой ученый в области естественных наук» конкурса «Лучший молодой ученый РТ-2015», лауреат II степени молодежной Арбузовской премии за выдающиеся достижения в области фундаментальной и прикладной химии (2016 г.). В рамках проекта Чугунова Е.А. отвечает за разработку оригинальных, новых методов синтеза «гибридных» фосфорсодержащих редокс-активных пространственно-затрудненных фенолов (ПЗФ), содержащих бензофуроксановые фрагменты в своем составе.

Газизов Альмир Сабирович – доктор химических наук, ведущий научный сотрудник. Высококвалифицированный специалист в области химии фенольных и гетероциклических соединений, автор более 100 статей, в том числе 11 обзорных, и монографии «Развитие новой стратегии формирования связи "углерод – углерод"». Руководитель нескольких молодежных грантов Президента Российской федерации, РНФ, ключевой исполнитель грантов РНФ и РФФИ. В рамках проекта Газизов А.С. отвечает за разработку методов синтеза новых типов рН-чувствительных фосфорсодержащих ПЗФ на основе внутримолекулярного СН-аминирования.

Неганова Маргарита Евгеньевна - кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник, заведующая лабораторией биохимии патологических процессов Института физиологически активных веществ Российской академии наук (ИФАВ РАН). Является высококвалифицированным специалистом в области медицинской химии, биохимии, фармакологии, экспериментальной онкологии и доклинической разработки лекарственных средств. За последние 5 лет Негановой М.Е. удалось получить более 29 миллионов рублей на поддержку исследований в качестве руководителя грантов РНФ и РФФИ. Автор более 70 публикаций, среди которых «Seminars in Cancer Biology» (IF = 15.707); двух патентов; двух глав в монографиях. Член Европейского общества нейропсихофармакологии (ECNP) и Российского общества фармакологов. В рамках проекта Неганова М.Е. отвечает за проведение in vitro биотестирования, включая изучение специфических механизмов биологического действия синтезированных веществ с потенциальной противоопухолевой активностью.

Гибадуллина Эльмира Мингалеевна – кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории – специалист в области химии пространственно-затрудненных фенолов и фосфорсодержащих линейных, циклических, макроциклических полифенолов (каликс[4]резорцинов). Автор 48 научных публикаций в российских и международных журналах, 2 патентов, 1 ноу-хау. Читает курс лекций "Безопасность лекарственных препаратов и Фармаконадзор" в ФГБОУ ВО «КНИТУ. В рамках проекта Гибадуллина Э.М. отвечает за синтез фосфорсодержащих пространственно-затрудненных фенолов и их производных, за реализацию предложенной стратегии на основе нового класса соединений - С-арилфосфорилированных производных 2,6-диаминопиридина, с целью создания соединений, проявляющих противоопухолевую активность.

Богданов Андрей Владимирович – кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории – специалист в области химии элементоорганических и гетероциклических соединений. Автор и соавтор более 100 научных публикаций в высокорейтинговых российских и международных журналах. Имеет опыт успешного руководства грантами: РФФИ, МК. Награжден ведомственной наградой Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Лауреат молодежной научной премии Академии наук Республики Татарстан (2010 г.), международной премии Европейской академии (2011 г.), конкурса "Лучший молодой ученый РТ - 2014" в номинации “Естественные науки”, лауреат III степени молодежной Арбузовской премии за выдающиеся достижения в области органической и элементоорганической химии (2007 г.). Обладатель Медали Российской академии наук с премией для молодых ученых РАН (2008 г.). В проекте Богданов А.В. отвечает за реализацию предложенной стратегии создания новых типов биологически активных аза-гетероциклических соединений на основе изатина и ПЗФ, проявляющих противоопухолевую активность.

Волошина Александра Дмитриевна – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник. Является высококвалифицированным специалистом в области медицинской микробиологии, медицинской цитологии и молекулярной биологии, автор и соавтор 114 (WoS) научных публикаций в высокорейтинговых российских и международных журналах, соавтор 3-х российских патентов. Исполнитель грантов РНФ и РФФИ. В проекте Волошина А.Д. отвечает за исследование биологической активности и механизмов действия химических соединений на основе пространственно-затруднённых фенолов (ПЗФ), проявляющих противоопухолевые свойства.

Остальные сотрудники