ИСТИНА

Рак является одной из основных причин преждевременной смерти во всем мире. По статистике почти 13% смертности ассоциирована с раковыми заболеваниями; что превышает показатели для ВИЧ/ СПИД, туберкулеза и малярии, вместе взятые. В последние десятилетия частота онкологических заболеваний неуклонно растет. Ежегодно более 9-10 млн. человек во всем мире заболевают раком и 6 млн. человек умирают от рака ежегодно, что составляет 12% от умерших во всем мире. На Италию и Россию приходится около 1 миллиона случаев: в России ежегодно регистрируется около 600 тысяч случаев различных онкологических заболеваний (ежегодный рост около 3% по данным Московского онкологического научного центра им. Герцена), в то время как в Италии ежегодные случаи заболевания раком находятся в диапазоне 290 тысяч (ежегодный рост около 1 % по данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ). Факт, что злокачественное новообразование возникает в результате генетических и эпигенетических повреждений в одной клетке уже не вызывает сомнений, а количество генов прямо или косвенно вовлеченных в канцерогенез неуклонно возрастает. Единичного повреждения, как правило, недостаточно для превращения клетки в опухолевую. Лишь накопление 5-10 таких повреждений в течение продолжительного времени, часто многих лет, приводит к злокачественному новообразованию. Генетические и эпигенетические нарушения способствуют либо активации протоонкогенов, стимулирующих пролиферацию клеток, либо подавлению генов - супрессоров опухолевого роста, тормозящих пролиферацию. Неправильная работа генов, контролирующих рост и деление клеток, вызывает неконтролируемую клеточную пролиферацию. Только около 5-10% случаев рака являются наследственными, а остальные случаи рака являются результатом генетических и эпигенетических повреждений, возникающих в течение жизни в соматических клетках. Но даже при наследственной передаче предрасположенности к раку злокачественное новообразование возникает только в результате дополнительных соматических повреждений. Повреждения могут происходить либо вследствие воздействия внешних факторов (курение, химические вещества, радиация, инфекционные агенты, солнечное излучение, алкоголь), либо внутренних (гормоны, иммунная система, наследуемые мутации). Целью данного проекта является изучение эпигенетического противоракового агента, разработанного итальянской командой и проверенного на онкогенную мишень SMYD3, который будет соответствующим образом инкапсулирован в мицеллы, что позволит осуществить его селективную доставку в раковые клетки и позволит избежать нежелательных взаимодействий с мишенью, что повысит безопасность и эффективность разрабатываемого лекарственного средства. Инкапсулирование позволит избирательно менять физико-химические свойства соединения-лидера (растворимость, диффузионную и электрофоретическую подвижность, термо- и рН-устойчивость и др.) в желаемом направлении. Проект будет осуществляться в форме двустороннего сотрудничества между итальянской и российской группами с четким разделением выполняемых работ и с учетом компетенций каждой из сторон.

Cancer is a leading cause of death worldwide, according to statistics, almost 13% of mortality is associated with cancer, its mortality rate exceeding the HIV / AIDS, tuberculosis and malaria combined rated. Cancer is responsible for an estimated 9-10 million of death per year (WHO). Italy and Russia account for about 1 million cases: in Russia about 600 000 cases are registered every year with an increase of 3% causalities (P.Hertsen Moscow Oncology Research Centre), while in Italy the per year cases are in the range of 290 000 cases (WHO). The fact that malignant neoplasm occurs as a result of genetic and epigenetic damage in one cell is nowadays well documented, and the number of genes directly or indirectly involved in carcinogenesis are progressively being newly discovered and characterized. Usually, a single DNA damage, is not enough to turn a cell into a tumor, and the accumulation of 5-10 of such lesions over a long period of time, often many years, leads to a malignant neoplasm. Genetic and epigenetic disorders promote either the activation of protooncogenes that stimulate cell proliferations, or the suppression of tumor suppressor genes that inhibit cell proliferations. The malfunctioning of genes that control cell growth and division causes uncontrolled cell proliferations. Only about 5-10% of cancers are hereditary, and the rest of cancers are the result of genetic and epigenetic damage that occurs in somatic cells during life time. Even with a hereditary predisposition to cancer, malignant neoplasm occurs only as a result of additional somatic damage. Damage can occur either due to external factors (smoking, chemicals, radiation, infectious agents, sunlight, alcohol), or internal (hormones, immune system, inherited mutations). The aim of this project is to study an epigenetic anticancer agent developed by an Italian team and tested for the oncogenic target SMYD3, which will be appropriately encapsulated in micelles, which will allow its selective delivery to cancer cells and avoid unwanted interactions with the target, which will increase the safety and efficiency of the developed drug. Also, in the group E.R. Milaeva will carry out the necessary chemical modification of the lead compound in order to improve its ability to be encapsulated in micelles. The project will be carried out in the form of bilateral cooperation between the Italian and Russian teams with an well organized and managed division of the work performed and taking into account the competencies of each of the parties.

1. Изучение строения активного сайта SMYD3 с помощью компьютерных методов обнаружения лекарств (CADD), учитывающих гибкость рецепторов. Конформационная гибкость белка играет решающую роль в связывании лиганда как с активным сайтом рецептора, так и с аллостерическими сайтами. Будут использованы уникальные компьютерные методы разработки лекарств, используемых в настоящее время в группе Альберто Дель Рио для учета конформационной гибкости белка, начиная от методов, которые исследуют гибкость локального рецептора в области белка, непосредственно примыкающей к сайту связывания, до тех, которые учитывают общую гибкость в все белковые регионы. Будет осуществлена вычислительная работа, направленная на построение и валидацию вычислительной модели для идентификации потенциальных лигандов SMYD3 и идентификации ключевых фрагментов для взаимодействия ковалентного ингибирования с целью улучшения и обновления структуры EM127. 2. Поиск новых низкомолекулярных ковалентных ингибиторов SMYD3 для тестирования in vitro. На этом этапе работы над проектом проекте будет использоваться оригинальный подход, разработанный в группе Е.Р. Милаевой, к синтезу мишень-ориентированной библиотеки низкомолекулярных соединений в соответствии с принципами диверсифицированно-ориентированного синтеза (DOS), который представляет собой интенсивно развивающуюся инновационную стратегию по получению и идентификации перспективных биологически активных соединений, обладающих противоопухолевой активностью. Группа Е.Р. Милаевой владеет проверенной платформой DOS, которая позволяет (начиная с одного ключевого коммерчески доступного реагента) получить за несколько синтетических шагов дендритной генерации каскада новых каркасов, содержащих спирофрагмент, где один цикл представляет собой фурановое кольцо с 2 точками разнообразия, а другое кольцо представляет собой насыщенную 3-7 циклическую систему, содержащую атом азота, который работает как точка варьирования. Все синтезированные оригинальные молекулы могут быть легко декорированы с помощью спейсера (из 1-3 атомов углерода), содержащего ароматическими липофильными остатками, в пределах хорошего диапазона полярности (правильный баланс между полярными и липофильными частями) и с идеальной молекулярной массой (400-500 Да). Эта сфокусированная библиотека будет синтезирована (исполнители Трубников А.В., Спиридонов Е.А., Манасова Е.В.) в короткие сроки и может быть легко дополнена структурами, которые необходимо будет синтезировать, согласно первичным данным биологических испытаний и данным, ориентированным на вычислительный процесс, учитывающий химический потенциал, новизну и приоритетность соединений. 3. Изучение возможности инкапсулирования полученных ранее в группе А. Дель Рио ковалентных ингибиторов SMYD в мицеллы. Оценка необходимости химической модификации ключевого ингибитора EM127 с целью построения на его основе модельного умного контейнера. Гемосовместимость и скрытые свойства наночастиц (НЧ) будут оцениваться путем измерения гемолиза и воздействия НЧ на лимфоциты, моноциты и макрофаги, полученные из лейкоцитов здоровых доноров, и измерения их жизнеспособности. Воспалительные ответы будут оцениваться путем измерения цитокинов и воспалительных факторов, высвобождаемых в среде клеток, обработанных NP, с использованием заранее подготовленного массива цитокинов для одновременного обнаружения до 80 цитокинов человека. Скрытные свойства НЧ будут оцениваться in vitro путем измерения секвестрации НЧ человеческими макрофагами, происходящими из моноцитов, изолированными от лейкоцитов. НЧ будут инкубированы с макрофагами в течение разного времени, и затем будут изучены захваченные НЧ.

- у участника (-ков) конкурса Научная группа профессора Е.Р. Милаевой состоит из исследователей с различными навыками и компетенциями, которые необходимы для успешного выполнения предложенного проекта. В коллектив исполнителей входят специалисты: - по органическому синтезу противоопухолевых кандидатов (Трубников А.В., Спиридонов Е.А., Манасова Е.В.); - по медицинской химии (Манасова Е.В.); Руководитель этой группы, д.х.н. Е.Р. Милаева (МГУ им. М.В. Ломоносова), имеет большой опыт в области медицинской химии, бионеорганической и элементорганической химии. В лаборатории Е.Р. Милаевой в течение последних лет проводятся интенсивные исследования в области синтеза координационных и металлоорганических соединений олова, золота, платины и рутения, обладающих противораковой активностью. В последнее время работа лаборатории сфокусирована на изучении общей стратегии неорганической медицинской химии, а именно - на разработке металлосодержащих лекарственных препаратов (металлы - Au, Sn, Ru), рациональном выборе мишени и компьютерном молекулярном дизайне, направленном синтезе и биологическом скрининге, адресной доставки и персонализированной медицины. Авторским коллективом получены серии металлоорганических и координационных соединений Au, Sn, Ru, как с противоопухолевой, так и с антиоксидантной активностью. Лаборатория обладает значительным опытом в органическом и металлоорганическом синтезе, направленном синтезе соединений металлов с требуемыми биологическими свойствами. Несколько участников проекта являются специалистами в области биологии рака. В лаборатории были разработаны синтетические подходы к получению противоопухолевых соединений металлов с биологически активными группами. Участники группы являются специалистами по разработке сложных химических структур, которые могут эффективно связываться с биомолекулами.

Основными целями проекта являются получение фундаментальных данных по общему пониманию возможности инкапсулирования в мицеллы новых низкомолекулярных ковалентных ингибиторов SMYD3, разработанных ранее в группе Альберто Дель Рио. Будет осуществлен синтез органических молекул, обладающих свойством подавлять пролиферацию раковых клеток, путем тщательного изучения тех взаимодействий между белком SMYD и коферментом SAM. Будет изучена возможность химическая модификация соединений-лидеров с целью улучшения их способности инкапсулироваться в мицеллы. В долгосрочной перспективе, результаты этого проекта имеют все шансы привести к появлению новых кандидатов в противоопухолевые препараты. В результате выполнения проекта предполагается получить следующие научные результаты: 1. Будет изучена возможность инкапсулирования разработанных ранее в группе итальянских коллег ковалентных ингибиторов в мицеллы, которые будут преимущественно доставляться в раковые ткани. 2. Будет проведена химическую модификацию соединения EM127 с целью введения подходящих функциональных групп для успешного наноинкапсулирования. 3. Будет осуществить синтез сфокусированной библиотеки низкомолекулярных ковалентных ингибиторов SMYD3. 4. Будут получены данные о стабильности и превращениях полученных соединений в растворах, близких к физиологическим. 5. Будет проведена оценка цитотоксичности новых соединений, их связывание с мишенями, процессы накопления и биораспределения. 6. Будут получены первые данные об острой токсичности и проведена первичная оценка терапевтического потенциала соединений лидеров.