Загальні збори Відділення біохімії, фізіології і молекулярної біології НАН України
Звітна доповідь академіка-секретаря ВБФМБ НАН України академіка НАН України С.В.Комісаренка про роботу у 2015-2019 рр.
Шановні колеги!
Діяльність установ Відділення біохімії, фізіології і молекулярної біології Національної академії наук України у 2015-2019 роках була спрямована на проведення фундаментальних досліджень з найбільш пріоритетних проблем наук про життя - біохімії тварин і людини, молекулярної біології, біоінформатики та біотехнології, зокрема нанобіотехнології. На основі результатів фундаментальних досліджень, виконувалися роботи, пов’язані із розробленням лікарських препаратів, діагностикумів і біосенсорів, біологічно активних добавок, засобів для медичної практики, сільського господарства та ветеринарії. Зусилля науковців установ Відділення були спрямовані на доведення наукових і науково-технічних розробок до стадії практичного використання, а також на підготовку наукових кадрів, на задоволення соціальних, економічних потреб суспільства та на інноваційний розвиток країни.
Всі дослідження проводилися відповідно до основних наукових напрямів та найважливіших проблем фундаментальних досліджень у галузі природничих наук НАН України, які затверджувалися Бюро Відділення БФМБ НАН України та Президією НАН України:
- Фізико-хімічні основи організації та функціонування біологічних систем.
- Дослідження геному епігеному, мікробіому та метабулому біологічних об’єктів методами біоінформатики і системної біології та шляхів їх регуляції.
- Дослідження геному людей для персоналізованої медицини та геному тварин для його спрямованої модифікації дослідження геному людей для персоналізовано і медицини та геному тварин для його спрямованої модифікації.
- Визначення молекулярних і клітинних основ розвитку хвороб людини (в першу чергу серцево-судинних, онкологічних, нейродегенеративних і метаболічних) та розробка методів їх профілактики, діагностики і лікування.
- Створення та використання сучасних біотехнологій і нанобіотехнологій для потреб медицини, фармакологічної промисловості, економіки, сільського господарства та екології.
- Системи з біобезпеки та біологічного захисту.
Для кожної із 8 установ Відділення НАН України були затверджені напрями діяльності, які протягом звітного періоду коригувалися відповідно до тенденцій розвитку світової біологічної науки.
За звітний період отримано ряд принципово нових важливих результатів, деяких з яких наведені нижче.
Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України
Виявлено, що мезенхімальні стовбурові клітини (МСК), введені внутрішньовенно, проникають крізь гематоенцефалічний бар’єр і запобігають погіршенню епізодичної пам’яті та зменшенню α7 нАХР і накопиченню пептиду (1-42) ß-амілоїду в мозку мишей за дії бактерійного ліпополісахариду. Одержані дані дозволяють розглядати МСК як один із терапевтичних засобів для лікування або профілактики хвороби Альцгеймера. Показано, що за індукції апоптозу нікотинових ацетилхолінових рецепторів (нАХР), експресованих в мембрані мітохондрій, утворюються комплекси з протеїнами родини Bcl-2: Bcl-XL та ВАХ. Агоніст α7 нАХР PNU282987 руйнує ці комплекси і, таким чином, запобігає вивільненню цитохрому с із мітохондрій. Одержані дані вперше демонструють прямий зв’язок мітохондрійних нАХР з про- і антиапоптотичними протеїнами мітохондрій та їх роль у розвитку мітохондрійного шляху апоптозу. (акад. НАН України С.В. Комісаренко, акад. НАН України М.В. Скок, О.Ю. Лихмус).
Одержано генетично модифіковані клітинні лінії, що походять від ракових клітин молочної залози людини лінії MDA-MB-231, які характеризуються відсутністю експресії або надекспресією функціонально повноцінної форми попередника гепаринзв’язувального, подібного до епідермального, фактора росту (proHB-EGF). Досліджено їх здатність до проліферації. Виявлено, що модифіковані клітини, дефектні за геном proHB-EGF, не здатні зв’язувати флуоресцентне похідне субодиниці В його природного ліганду – дифтерійного токсину (mCherry-SbB). Отримані генетично модифіковані клітинні лінії відкривають нові можливості для вивчення рецепторної ролі proHB-EGF і механізмів антимітотичної дії ймовірних протипухлинних агентів (акад. НАН України С.В. Комісаренко, Д.В. Колибо).
Встановлено, що сполука ІФТ-35 – селективний активатор АТР-залежних кальцієвих помп плазматичної мембрани та саркоплазматичного ретикулума – діє на зазначені Са2+-траспортувальні системи за механізмом повного неконкурентного активування. Одержані результати є важливими для розуміння біохімічних механізмів підтримання внутрішньоклітинного кальцієвого гомеостазу в гладеньких м’язах, створення нових фармакологічних речовин – регуляторів скоротливої активності матки (акад. НАН України С.О. Костерін, Ю.В. Данилович, Г.В. Данилович, О.Ю. Чуніхін, Т.О. Векліч, О.А. Шкрабак ).
Показано підвищення інгібіторної дії SNAP5114, високоселективного блокатора переносників ГАМК GAT3 типу, після перинатальної гіпоксії в гіпокампі дорослих щурів і таламусі щурів протягом всього постнатального розвитку, що відкриває можливості цілеспрямованої модуляції активності переносника GAT3 та використання його інгібіторів як потенційних антиепілептичних лікарськіх засобів для посилення ГАМК-ергічної нейротрансмісії (Т.О. Борисова, Н.Г Позднякова).
Одержані субклони аденокарциномних клітин грудної залози миші лінії 4Т1 як зі стабільною надекспресією, так і зі зниженим рівнем експресії Ruk/CIN85. Показано, що клітини субліній із надекспресією Ruk/CIN85 проліферують повільніше порівняно з контрольними клітини, характеризуються зростанням міграційної активності та здатності до трансендотеліальної міграції, підвищеним інвазивним потенціалом. Отримані дані свідчать про залучення адаптерного протеїну Ruk/CIN85 до розвитку малігнізованого фенотипу пухлинних клітин, що асоціюється з функціонуванням ракових стовбурових клітин (Л.Б. Дробот).
Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
Встановлено, що пригнічення функції протеазо-активованого рецептора 1 типу після епілептичного статусу запобігає збільшенню амплітуди постійного натрієвого струму, спричиненого епілептичним статусом. Блокування вказаних рецепторів суттєво зменшує наслідки епілептичного статусу у щурів, покращує просторову пам’ять, знижує тривожність, але не впливає на їхню поведінку (акад. НАН України О.О. Кришталь).
Показано, що ендогенний сірководень та ендотеліальний моноцитактивуючий пептид II відновлюють спряження ендотеліальної NO-синтази, зменшують оксидативний і нітрозативний стрес, що призводить до пригнічення відкривання Са2+залежної мітохондріальної пори (mPTP) і покращення спряження функції мітохондрій в тканинах серця старих тварин. Це супроводжується відновленням ендотелійзалежної вазодилятації та функціонального стану серця. Подібні ефекти вказаних сполук спостерігались при реакції на ішемію-реперфузію і залежали від рівнів глютатіону (чл.-кор. НАН України В.Ф. Сагач).
Виявлено, що спустошення пресинаптичного кальцієвого депо, через блокування АТФази, не впливає на регуляцію короткотривалої пластичності гальмівної синаптичної передачі між нейронами гіпокампа (акад. НАН України М.С. Веселовський).
Досліджено якісні і кількісні характеристики пірамідних нейронів гіпокампа монгольських піщанок в умовах вікової фізіологічної недостатності екзокринної функції підшлункової залози та зміни синаптичної пластичності мозку при старінні. Виявлено певні ознаки морфологічних змін, які відповідають старіючому мозку. Морфологічна зміна синапсів, пов’язаних з синаптичною пластичністю, може стосуватися як процесів дегенерації, так і механізмів активації в зміненому фізіологічному стані (Г.Г. Скибо).
Показано, що застосування куркуміну запобігає порушенням скоротливої функції кардіоміоцитів та позитивно впливає на експресію субодиниць транскрипційного фактора HIF та ряду його генів-мішеней, одночасно усуваючи пригнічення роботи дихального ланцюга мітохондрій. Інтервальні гіпоксичні та гіпокси-гіпероксичні тренування викликають значне підвищення експресії HIF1α та його генів-мішеней у хворих на предіабет (І.М. Маньковська).
Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України
Проведено аналіз цитологічних, біохімічних та молекулярно-генетичних характеристик клітинних груп, що утворюють колонію дріжджів Saccharomyces cerevisiae. Результати цитологічного аналізу з використанням флуоресцентних барвників показали чітку диференціацію колонії на центральну та периферійну зони: клітини центральної зони характеризуються значною морфологічною гетерогенністю, 40% проявляють ознаки апоптозу. Клітини периферійної зони формували гомогенну групу, де відсоток апоптозних клітин становив 4-8% (акад. НАН України В.С. Підгорський).
Досліджено антибактеріальні, імуномодулювальні та протизапальні властивості пробіотичних штамів лактобацил та біфідобактерій на створених оригінальних експериментальних моделях інфекційно-запальних захворювань бактеріально-грибкового та вірусного ґенезу. Розроблено пробіотики з широким спектром імуномодулювальної дії, які впливають на продукцію цитокінів Th1-(інтерлейкіну-12, інтерферону-γ) та Th2-(інтерлейкіну-4) типів, змінюючи показники як вродженого, так і набутого імунітету на локальному та системному рівнях. Встановлено роль цитокінового профілю в патогенезі передпухлинних захворювань шийки матки у хворих, інфікованих вірусами папіломи людини (ВПЛ) та вірусами простого герпесу (ВПГ) 1 та 2 типів. Показано, що перспективними біомаркерами ВПЛ-індукованих диспластичних процесів шийки матки є наявність у сироватці крові IgG-антитіл до ВПГ-2 з низькою авідністю на тлі супресії γ-інтерфероногенезу. Доведено, що вірус герпесу є тригером розвитку папіломавірусної інфекції. Доповнено панель біомаркерів ВПЛ-індукованих передпухлинних та пухлинних захворювань аногенітальної ділянки (чл.-кор. НАН України М.Я. Співак, Л.М. Лазаренко).
Проведено порівняльний аналіз послідовностей генів 16S рРНК: atpB (АТФ-залежна РНК-хеликаза), gyrB (ДНК-гіраза, β-субодиниця), recA (рекомбіназа А), rpoB (ДНк-залежна РНК-полімераза) та trpB (триптофансинтаза, β-субодиниця) секвенованого геному Streptomyces globisporus 1912-2 in silico та баз даних “Nucleotide”і “Genome” (тактида Streptomyces) з використанням пакету програм BLAST (megablast) з метою визначення таксономічного положення цього штаму. Показано, що штам S. globisporus 1912-2 відноситься до таксону нижчого рівня і є членом групи S. griseus (чл.-кор. НАН України Б.П. Мацелюх).
В результаті скринінгу екстремофільних мікроорганізмів в екосистемах Еквадору з різними кліматичними та фізико-хімічними умовами встановлено, що значна частина аеробних хемоорганотрофних бактерій з високогірних регіонів Анд були термо- і галотолерантними та резистентним до дії високих доз УФ-радіації (LD99,99=800-1100 Дж/м2). Найбільш стійкими до УФ були ізоляти з вулканічного попелу вулкану Тунгурауа, Анди (О.Б. Таширєв).
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
Встановлено, що лейцил-тРНК синтетаза 1-го структурного класу, проліл-тРНК синтетаза 2-го структурного класу та D-аміноацил-тРНК-деацилаза з різними архітектурами корегувального домену мають спільний тРНК-асистувальний механізм редагування помилок, в якому вільна 2’- або 3’-OH-група субстрату відіграє ключову роль – через H-зв’язок з групою C=O залишку субстрату. Вивчення включення in vivo норваліну (замість лейцину) в різні білки E. coli в умовах його підвищеної концентрації в середовищі показало, що воно є вибірковим і в переважній більшості проходить в так звані несуттєві для життєдіяльності бактерії білки. Отримано принципово нові дані щодо виправлення помилок при білковому синтезі. Виявлено два нових субстрат-асистовані механізми гідролізу помилково аміноацильованої тРНК, в яких вирішальну роль у каталізі відіграє 3’-ОН група кінцевого аденозину тРНК. Вперше для аміноацил-тРНК синтетаз показано, що редагувальний домен аланіл-тРНК синтетази відповідає за контроль стереоспецифічності у процесі біосинтезу білка (акад. НАН України М.А. Тукало).
Отримано нові дані щодо механізму антивірусної дії білка Sgt1 за рахунок взаємодії з фактором елонгації трансляції eEF1A та конкуренції Sgt1 з вірусною РНК за eEF1A. Запропоновано механізм участі eEF1A в формуванні пучків актинових філаментів в клітинах людини (акад. НАН України Г.В. Єльська, Б.С. Негруцький).
Ідентифіковано новий тип післятрансляційної модифікації білків – СоАлювання, що відбувається за рахунок утворення тіолів коферменту А (СоА) з цистеїновими залишками білків і свідчить про існування нових функцій СоА, пов’язаних з відповіддю клітини на оксидативний стрес. Виявлено також онкогенні властивості ізоформи кінази S6K1, що пов’язані з підвищенням локомоторного потенціалу клітин ‒ показника інвазивності та метастазування пухлини (В.В. Філоненко).
Проведено аналіз асоціації алельного поліморфізму генів імунної відповіді на лікування гепатиту С із перебігом захворювання та ефективністю відповіді пацієнтів на стандартну терапію. Виявлено, що аналіз поліморфізмів ss469415590 гена IFNL4 та 1082 G/A гена IL10 є ефективними прогностичними маркерами перебігу та ефективності лікування хронічного гепатиту С (чл.-кор. НАН України Д.М. Говорун).
Вперше проведено молекулярний цитогенетичний аналіз щучника антарктичного D. аntarctica з регіону Аргентинських островів (Прибережна Антарктика). Виявлено раніше невідомі форми хромосомного поліморфізму D. antarctica, що є, імовірно, результатом підвищеної хромосомної нестабільності в суворих умовах Аргентинських островів (чл.-кор. НАН України В.А. Кунах).Для дослідження молекулярних механізмів функціонування ферменту тирозил-тРНК синтетази людини проведено комп’ютерне моделювання його комплексів з субстратами, в тому числі з тРНК, та їх молекулярної динаміки. Виявлено перерозподіл водневих зв’язків, що може впливати на зміну вторинної структури білка, та формування метастабільної β-структури в каталітичному сайті фермента (чл.-кор. НАН України О.І. Корнелюк).
Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України
Встановлено, що розвиток та прогресія раку молочної залози (РМЗ) супроводжується суттєвими змінами співвідношення мікроРНК, що беруть участь у регуляції компонентів стромального мікрооточення пухлинного пласту. Показано, що характерною ознакою пізніх стадій РМЗ базального молекулярного підтипу є достовірне збільшення рівня онкогенної мікроРНК-205 на тлі суттєвого зниження експресії онкосупресорних мікроРНК-155 та – 320а у пухлинних клітинах та в сироватці крові хворих (акад. НАН України В.Ф. Чехун, Н.Ю. Лук’янова).
Встановлено, що ожиріння, діабет і артеріальна гіпертензія у хворих на рак молочної залози супроводжуються значним підвищенням у сироватці периферичної крові вмісту гормону жирової тканини ‒ лептину та зниженням – адипонектину. Це призводить до зростання активності цитохрому Р-450, накопичення генотоксичних метаболітів стероїдних гормонів і створення специфічного пухлинного мікрооточення, яке характеризується зростанням рівнів супероксидних радикалів, пошкодженням NО-синтетази і, як наслідок, зниженням NО, високою активністю желатиназ (акад. НАН України В.Ф. Чехун, Л.Г. Бучинська).
Доведено, що вуглецеві наночастки володіють адсорбційною активністю, а також високою константою асоціації у відношенні до молекули альбуміну (Касс 3,3 × 107 М-1 ), що свідчить про їхню високу спорідненість. Встановлено виникнення конформаційних збурень у молекулі альбуміну, викликаних контактом з вуглецевими наночастками, що призводить до часткового "відкриття" доменної структури білку (чл.-кор. НАН України В.Г. Ніколаєв, Є.О.Снєжкова).
Вперше розкрито молекулярний механізм особливостей перебігу хронічного лімфолейкозу. Зокрема, доведено потенційну роль CD150 та CD180 рецепторів у регуляції сигнальних шляхів у злоякісно трансформованих В-лімфоцитах. Одночасна активація цих двох молекул призводить до пригнічення процесів трансляції через блокування ряду сигнальних шляхів (Akt, mTORC1 та MAPK), що може слугувати стримуючим фактором прогресії захворювання (чл.-кор. НАН України С.П. Сидоренко, Л.М. Шлапацька).
Виявлено тенденцію залежності частоти виникнення гострих мієлоїдних лейкозів (ГМЛ) у жінок і хронічного лімфолейкозу (ХЛЛ) у чоловіків від рівня радіаційного забруднення областей України. За даними аналізу співвідношення частоти ГМЛ та ХЛЛ до гострих лімфобластних лейкозів (ГЛЛ) доведено вплив радіаційного фактору на частоту їх виникнення, особливо у хворих в радіаційно забруднених областях України (Д.Ф. Глузман, Л.М. Скляренко, С.В. Коваль, Т.С. Іванівська, М.П. Завелевич, О.О. Фільченков).
Вперше показано, що активність матриксних металопротеїназ-9 тромбоцитів крові хворих на рак шлунка є фактором, що пов’язаний із стадіями пухлинного процесу, метастазуванням та осіданням дисемінованих пухлинних клітин у місцях віддаленого метастазування. Визначені показники можуть бути використані для корекції схем протипухлинної терапії, спрямованої на покращення прогнозу захворювання, зокрема мінімальної залишкової хвороби при раку шлунка (І.І. Ганусевич, А.П. Бурлака, Л.М. Бубновська).
В системі in vitro на клітинних моделях раку молочної залози (за IC50) встановлена залежність між фенотипом пухлинних клітин, зокрема їх ЕМП-статусом (епітеліальні або мезенхімальні), та чутливістю їх до дії протипухлинних препаратів (Ю.Й. Кудрявець, Н.О. Бездєнєжних, О.А. Ковальова).
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
Встановлено наявність в препараті «Кріоцелл-кріоекстракт плаценти» протизапального цитокіну – інтерлейкін-10, що свідчить про доцільність використання цього кріоекстракту в лікуванні аутоімунних захворювань. Розроблено спосіб кріоконсервування мононуклеарів кісткового мозку з метою подальшої генерації з них ex vivo дендритних клітин з високим рівнем толерогенної активності (акад. НАН України А.М. Гольцев).
Виявлено особливості частоти виживання передімплантаційних ембріонів людини першої, третьої та п’ятої доби розвитку, в залежності від методу кріоконсервування. Встановлено, що виживання ембріонів людини на стадії зиготи та бластоцисти значно вище після їх кріоконсервування методом вітрифікації (М.П. Петрушко).
Встановлено, що модифікація білків мембрано-цитоскелетного комплексу еритроцитів під впливом факторів кріоконсервування проявляється в підвищенні доступності сульфгідрильних груп амінокислот до дії біфункціонального реагента діаміда і збільшенні рівня діамід-індукованої агрегації білкових макромолекул. В еритроцитах, заморожених під захистом гліцеролу, ДМСО, сахарози, декстрану та ПЕГ-1500, діамід-індукована агрегація білків мембрано-цитоскелетного комплексу значною мірою узгоджується з кріопротекторною ефективністю (Л.О. Бабійчук).
Розроблено концепцію, яка пояснює механізми кріорезистентності та варіації якості кріоконсервованої сперми тварин та людини (М.П. Петрушко, Є.Ф. Копєйка).
Інститут біології клітини НАН України
Встановлено, що фруктозо-1,6-бісфосфатаза у метилотрофних дріжджів деградує у вакуолях через автофагійний шлях. Запропоновано новий метод селекції мутантів з пошкодженням генів, пов’язаних з процесом автофагійної деградації цитозольних білків та одержано інсерційні мутанти, у яких сповільнено процес деградації (акад. НАН України А.А. Сибірний).
Встановлено, що іммобілізація експериментального протипухлинного антибіотика ландоміцину А на полі-2-оксазоліновому носії забезпечує 1.5-2-кратне посилення цитотоксичної дії ландоміцину А на клітини лейкозу людини із набутою резистентністю до ліків, зумовленою надекспресією білків-транспортерів ліків, таких як P-глікопротеїн і MRP-1. Отримані результати вказують на селективність дії полі-2-оксазолінових носіїв, які посилюють вплив ландоміцину А лише на клітини, стійкі до хіміотерапії, однак не впливають на клітини інших ліній, чутливі до лікарських засобів (чл.-кор. НАН України Р.С. Стойка).
Показано, що, комбіноване застосування аргінази, ензиму розщеплення аргініну, та канаваніну, природного аналога цієї амінокислоти, є перспективним підходом щодо підвищення чутливості клітин пухлин товстого кишківника людини до дії рентгенівського випромінювання (О.В. Стасик).
Розроблені прототипи амперометричних біосенсорів та ензиматичних наборів та успішно тестовані на реальних зразках молочних продуктів. Вивчено робочі параметри модельного колонкового біореактора на основі клітин-продуцентів L- та D-лактат-специфічних оксидоредуктаз, іммобілізованих в кальцій-альгінатному гелі, для отримання D-лактату із рацемату молочної кислоти та усунення токсичного D-лактату із модельних сумішей молочно-кислих продуктів (М.В. Гончар).
Відділення проблем діагностики ІПКК НАН України
Виявлено, що явища окисного стресу за умов росту клітин MCF-7 у вигляді багатоклітинних пухлинних сфероїдів (БПС) посилюються, порівняно з моношаровим ростом і наближаються до статусу в пухлині in vivo. Процеси пероксидації і нейтралізації вільних радикалів у БПС за умов їх збагачення стовбуровими пухлинними клітинами пригнічені порівняно з незбагаченими БПС.
Виявлено збільшення експресії маркерів стовбурових пухлинних клітин (СПК) раку молочної залози (CD24, CD44, CD133, bmi-1) після збагачення культури багатоклітинними пухлинними сфероїдами (БПС). Культура збагачена БПС володіє меншою чутливістю до цитотоксичної дії протипухлинних препаратів (цисплатину, метотрексату та доксорубіцину), в порівнянні з культурою БПС, що культивувалась за стандартних умов в повному поживному середовищі без додавання ростових факторів. Показано, що ІФН-α дозозалежно сприяє розпаду збагачених БПС та появи великої кількості дрібних клітинних агрегатів та поодиноких клітин лінії MCF-7. К-середовище від МСК стимулює формування більших за розміром зБПС та збільшує виживаність пухлинних клітин MCF-7 в порівнянні з контрольними зразками (М.В. Сидоренко, С.В. Безуглий, Т.С. Гергелюк).
У сфері прикладних досліджень і розробок отримано вагомі, певною мірою унікальні, результати, які вкрай важливо реалізувати.
В Інституті біохімії ім.О.В.Палладіна НАН України створено поки ще єдиний в світі ефективний кровоспинний засіб на основі специфічного ензимного активатора системи зсідання крові людей (для локального тромбоутворення) «Карбогемостат» (акад. НАН України С.В.Комісаренко, член-кор. НАН України Е.В.Луговськой). У створенні цього гемостатика, який майже миттєво зупиняє масивні кровотечі -навіть летальні із магістральних артерій, - взяли участь також фахівці Інституту експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є.Кавецького (член-кор. НАН України В.Г.Ніколаєв) та Інституту фізіології ім. О.О.Богомольця (В.Є.Досенко). Важливою якістю гемостатика є те, що від зупиняє кровотечу навіть за гемофілії чи при використанні антитромботичних препаратів. Зараз тривають клінічні випробування цього адсорбційного гемостатичного аплікаційного композиту та розробляються методи створення його біодеградуємої форми. Проведено доклінічні дослідження антитромботичного засобу «калікс[4]арен С-145» та показано його антиатерогенну та проангіогенну дію. Впроваджено в клінічну практику розроблений метод одержання висококонцентрованої суспензії тромбоцитів для клітинної терапії (акад. НАН України С.В. Комісаренко, Т.М. Платонова, В.О. Чернишенко).
Здійснено науково-технологічну розробку одержання субстанції комплексного препарату, що включає вітамін D3, метиленбісфосфонат і кальцій, для лікування захворювань кісткової тканини, зокрема остеопорозу (акад. НАН України С.В. Комісаренко, М.М. Великий, І.О. Шиманський).
Проведено конструкторську розробку з модернізації медичного сенсорного приладу для неінвазивної експрес-діагностики гелікобактеріозу шлунка «Гелікотестер» (ТУ 26.5-05417288-010: 2014) для його максимального спрощення, мініатюризації та комбінації зі смартфонами. Розроблено пакет нормативно-технічної документації для проведення повторної державної реєстрації приладу (С.Г. Шандренко).
За ліцензійним договором між Інститутом біохімії та ПрАТ «ТЕХНОЛОГ» Україна, м. Умань) зареєстровано препарат «Метовітан» (гепатопротекторної, енергостимулюючої та кардіопротекторної дії). Згідно з наказом МОЗ України від 10.11.2016 р №1225 одержано реєстраційне посвідчення №UA/15531/01/01 на препарат «Метовітан» і отримано дозвіл на його виробництво ПраТ «ТЕХНОЛОГ», Україна (Ю.М. Пархоменко, З.С. Протасова).
За участю компанії ТОВ «Нутрімед» відпрацьовано технологію одержання капсульованої форми біологічно активних добавок «Коректин» і «Гліцивіт С». Розроблено проекти технічних умов виробництва, макети упаковки та проекти інструкції до застосування згідно з ТУ, а також одержано дослідні партії біологічно активних добавок «Коректин» і «Гліцивіт С» із відповідним маркуванням. Біологічно активні добавки «Коректин» і «Гліцивіт С» можуть використовуватися для нормалізації структурно-функціональних пошкоджень кісткової тканини, в тому числі й тих, що супроводжують онкологічні захворювання (акад. НАН України С.В. Комісаренко, Д.В. Колибо, Т.Т. Володіна).
Розроблено фібрин(оген)-специфічні імуносенсорні чипи і метод визначення фібриногену, розчинного фібрину і їх фрагментів в плазмі крові та біологічних рідинах. Використання фібрин(оген)-специфічних моноклональних антитіл, одержаних в ІБХ ім. О.В. Палладіна, та імуносенсорних чипів на їх основі дозволило розробити оригінальний метод для вивчення в реальному часі на молекулярному рівні процесу трансформації фібриногену у фібрин і полімеризації фібрину з утворенням фібринового зсідка – основи тромбу. Виготовлено дослідно-промислову серію тест-систем «DIA-D-димер», які передані для апробації в клінічні лабораторії Київської обласної лікарні, Харківської обласної лікарні та Діагностичного центру медичної академії (м. Дніпропетровськ). (акад. НАН України С.В. Комісаренко, чл.-кор. НАН України Е.В. Луговськой, Є.М. Макогоненко).
Вчені Інституту фізіології ім. О.О.Богомольця розробили новий метод вимірювання коєфіцієнту затухання ультразвуку в реальному часі, що дозволяє виявляти ранню стадію жирової хвороби печінки й, таким чином, своєчасно рекомендувати модифікацію способу життя, лікування і слідкувати за їх ефективністю (В.Я. Березовський).
В Інституті мікробіології і вірусології ім. Д.К.Заболотного проведено скринінг природних та техногенних екосистем України на наявність мікроорганізмів, здатних взаємодіяти з токсичними металами. Здійснено пошук мікроорганізмів у печерних екосистемах карстових порожнин. У мікроорганізмів, виділених із печер, досліджено динаміку деструкції нітрохлорбензолу. Розроблено схему процесу деструкції типових для України харчових відходів з використанням мікробного препарату, що містить водень-синтезуючі бактерії. Досягнуто ефективної утилізації легкодоступних для біологічної деструкції компонентів харчових відходів (О.Б. Таширєв).
В Інституті молекулярної біології і генетики досліджено та оптимізовано умови формування біоселективних елементів сенсорних пристроїв з використанням наноматеріалів різної природи при їх інтеграції з фізичними перетворювачами. Показано, що наноматеріали суттєво покращують аналітичні характеристики сенсорів, зокрема підвищують чутливість і стабільність та розширюють динамічний діапазон визначення речовин. Створено лабораторні прототипи сенсорних пристроїв і систем на основі природних біомолекул і полімерів-біоміметиків, що ґрунтуються на оптичній та електрохімічній реєстрації утворення афінних комплексів, для визначення білка лактоферину людини і специфічних олігонуклеотидів, послідовність яких відповідає ділянці гену rpoB Mycobacterium tuberculosis і гібридного гену bcr-abl людини, а також визначення афлатоксину В1, триазинових гербіцидів, бісфенолу А і сульфаметоксазолу; досліджено їхні робочі характеристики (акад. НАН України Г.В. Єльська, акад. НАН України О.П. Солдаткін).
Синтезовано нові інгібітори теломерази на основі похідних акридину та порфірину, ефективні in vitro в низьких мікромолярних концентраціях. Отримано кон’югати цих інгібіторів з біосумісними полімерами (декстраном і поліяблучною кислотою) для вирішення проблеми спрямованої доставки їх до пухлинних клітин (І.Я. Дубей).
Вченими Інституту експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького розроблено протипухлинний феромагнітний нанокомпозит нового покоління - «Фероплат». Препарат містить наночастинки магнітної рідини та цитостатик – цисплатин. Доклінічні дослідження довели, що за показниками протипухлинної та антиметастатичної дії «Фероплат» перевершує офіційний препарат «Цисплатин», особливо в разі резистентних форм злоякісних новоутворень. На відміну від стандартних хіміопрепаратів, він є більш активним відносно пухлин резистентних до цитостатиків і проявляє меншу токсичність на нормальні клітини організму (акад. НАНУ В.Ф. Чехун). Вдосконалено діагностику клінічно та прогностично різних варіантів гострих лімфобластних лейкозів, що базується на імуноцитохімічному визначенні експресії патогномонічних антигенів В-лімфобластів (CD19, CD22, CD10, CD20, CD79α, CD58), Т-лімфобластів (CD7, CD2, CD3, CD4, CD8, CD5) та експресії неспецифічних мієлоїдних маркерів (CD34, CD33, CD13), дозволила ідентифікувати патологічний клон клітин, які за своїми імунофенотиповими характеристиками є наближеними до лейкемічних стовбурових клітин з імунофенотипом CD34+/-CD33-/+CD19+/-. Наявність зазначеного імунофенотипу є маркерною ознакою приналежності пацієнта до групи хворих з несприятливим перебігом захворювання (Д.Ф. Глузман, Т.С. Іванівська, С.В. Коваль).
Створено нові оригінальні аплікаційні хітозан-вуглецеві композити з високою адсорбційною та протимікробною активністю, що володіють виразною кровоспинною дією за умов паренхіматозної кровотечі, посиленої за рахунок введення гепарину та варфарину. Отримані дані свідчать про перспективність використання хітозан-вуглецевих композитів в якості тимчасового покриття після ранньої ексцизії струпу у хворих з важкими термічними травмами та аплікаційного засобу при пошкодженнях печінки, у пацієнтів на фоні призначення препаратів, що уповільнюють згортання крові (чл.-кор. НАН України В.Г. Ніколаєв, Л.О. Сахно).
Встановлено перспективність застосування природного полісахариду - хітозану в якості активатора фотодинамічного впливу ряду сенсибілізаторів (метиленового синього або хлорину е6) за рахунок підвищення накопичення останніх в клітинах меланоми, що при опроміненні червоним лазерним світлом з довжиною хвилі 658 нм призводить до загибелі 96% та 68% опромінених пухлинних клітин, відповідно. Отримані результати можуть бути використані при розробці методів фотодинамічної терапії хворих на меланому (І.В. Прокопенко, Є.Д. Шишко).
Розроблено технологію виготовлення протипухлинної вакцини на основі ксеногенних онкофетальних антигенів. Отримані антиметастатичні ефекти ксеногенної вакцини зумовлені активністю клітин моноцитарно-макрофагального ряду та лімфоцитів, а також превалюванням індукції ІФН-γ (Тх1 типу) над такою ІЛ-4 та ІЛ-10 (Тх2 типу), що забезпечує повноцінне фукціонування ефекторів клітинної ланки протипухлинного імунітету (Г.П. Потебня, І.М. Воєйкова, О.М. Караман, Г.В. Діденко).
В Інституті проблем кріобіології і кріомедицини визначено режими кріоконсервування, які здатні зберігати або гальмувати проліферативну активність клітин-попередників аденокарциноми Ерліха (АКЕ). Продемонстровано інактивацію функційної активності пухлино-індукуючих клітин АКЕ після циклічного заморожування із застосуванням режиму безпоседнього занурення у рідкий азот, що може бути використано для оптимізації методів кріоаблації злоякісних новоутворень у практичній медицині (акад. НАН України А.М. Гольцев). Розроблено нові підходи до кріоконсервування ембріонів прісноводних костистих риб. Визначено умови, що впливають на виживання та аномальний розвиток ембріонів при їх гіпотермічному зберіганні (Є.Ф. Копєйка).
Для виявлення лімітуючих ланок синтезу рибофлавіну в Інституті біології клітини сконструйовано серію плазмід, що містять структурні гени біосинтезу рибофлавіну RIB1, RIB6 та RIB7, які кодують ГТФ-циклогідролазу ІІ, 3,4-дигідрокси-2-бутанон-4-фосфатсинтазу та рибофлавінсинтазу, відповідно. Встановлено, що поєднання генів RIB1 та RIB6 виявляє найвищий позитивний вплив на продукцію рибофлавіну (акад. НАН України А.А. Сибірний).
Створено нові нанокомпозити, що містять синтетичні полімери (полі(ВЕП-ГМА)-графтПЕГ), функціоналізовані поліетиленгліколем і фосфоліпідом, у комплексі з експериментальними синтетичними протипухлинними субстанціями, зокрема найбільш перспективними похідними 4-тіазолідинонів (сполуки Les-3833 і Les-3288). Цитотоксична дія in vitro на пухлинні клітини людини і тварин цих комплексів є значно сильнішою за дію вільних форм вказаних похідних і близька до дії доксорубіцину (чл.-кор. НАН України Р.С. Стойка).
У сфері біобезпеки, біозахисту та біоетики серед фахівців, які залученні до медико-біологічних досліджень, організовано та проведено тренінги «Управління біологічними ризиками» та «Лабораторна біобезпека. Біоетика»; підготовлено до друку навчальний посібник «Біобезпека під час біологічних досліджень»; виконавці розділу теми залучені до тематичних міжнародних та національних заходів. У зв’язку з революційним розвитком медико-біологічних наук і ймовірністю використання нових знань і технологій у небезпечних цілях, є дуже важливим підвищення обізнаності вчених у питаннях біобезпеки, біозахисту та біоетики для передбачення та попередження ними можливих негативних наслідків власних досліджень. Інститут біохімії ім. О.В.Палладіна фактично став центром експертизи з питань біобезпеки для МЗС України, а директор Інституту – акад. НАН України С.В.Комісаренко є головою Комісії з біобезпеки і біозахисту при РНБО України та є в керівництві делегацій України на зустрічах країн «Австралійської групи» (експортного контролю) та країн-сторін Конвенції із заборони біологічної зброї.
З метою популяризації науки велася співпраця установ Відділення з редакціями газет «Дзеркало тижня», «День», «Світ», «Факти і коментарі» та інших, а також з радіо- і телеканалами, в рамках проблематики яких обговорювалися актуальні питання сьогодення, зокрема що стосуються здоров'я людей та шляхів реформування установ НАН України та покращення їх діяльності. Для публікації на сайті НАН України регулярно подавалася інформація у науково-популярній формі про наукову діяльність.
Поява на початку 2020 року загрозливого захворювання на COVID-19, що викликане коронавірусом SARS-CoV-2, поставило перед НАН України нові і непередбачувані виклики вже поза терміном, який розглядається у звіті 2015-2019 років. Попри невизначеність із фінансуванням НАН України на початку 2020 року та введення пізніше жорстких умов карантину, установи Відділення взяли участь у заходах, спрямованих на подалання наслідків поширення вірусу SARS-CoV-2. Так, в Інституті молекулярної біології і генетики на замовлення секретаріату РНБО України було створено діагностикум на виявлення SARS-CoV-2 на основі ланцюгової полімеразної реакції. Вчені Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К.Заболотного у співпраці із ЗАТ «Діапрофмед» створили діагностикум на основі імуноферментного аналізу для виявлення антитіл проти SARS-CoV-2. В Інституті біохімії ім. О.В.Палладіна проводився аналіз світової наукової літератури, який був основою для рекомендацій для РНБО України. В цьому ж Інституті були розроблені підходи до створення противірусних ліків на основі рекомбінантних антитіл проти протеїнів вірусу, що беруть участь у розпізнаванні вірусом клітин-мишеней реципієнта та транспорті в його клітини.
Пріоритетними напрямами на 2020-2024 роки в розвитку в НАН України наук про життя, які зараз є найбільш перспективними у світі, в галузі, зокрема молекулярної біології, біохімії, фізіології і суміжних наук надалі стануть здебільшого міждисциплінарні дослідження особливостей функціонування транскриптому, протеому, метаболому та інших «складових рівнів» клітин, органів і тканин людини та тварин за норми і патології; пошук оптимальних шляхів та розроблення засобів керування життєвими процесами, а також таргетної доставки біологічно активних речовин та фармакологічних препаратів; створення та використання сучасних біотехнологій і нанобіотехнологій для медицини, фармакологічної промисловості, економіки, сільського господарства та екології; розробка і створення систем з біобезпеки та біологічного захисту з метою зменшення біозагроз в Україні.
Академік-секретар Відділення
біохімії, фізіології і молекулярної біології НАН України
академік НАН України С.Комісаренко