Комплексное исследование мультифункциональных супрамолекулярных систем, контролируемо воздействующих на клетки эукариот, с целью создания эффективных агентов для тераностики

Настоящий Проект направлен на разработку надмолекулярных комплексов на основе наноструктур и мультиспецифичных молекул и методов их эффективного использования in vivo с целью создания средств для высокоточной диагностики и эффективной терапии раковых заболеваний. Разработка новых подходов высокочувствительной диагностики и терапии раковых заболеваний является активно развивающимся и актуальным направлением современной биомедицины, молекулярной биологии и нанобиотехнологии. Особое внимание исследователей привлекает идея адресной доставки соединений в определённые области организма, которая является одной из ключевых в реализации активно развивающейся концепции персонализированной медицины. Особое внимание также заслуживает тераностика – современное направление, объединяющее в себе диагностические и терапевтические воздействия на организм посредством одного препарата. Перспективными средствами для создания тераностических агентов представляются наночастицы различной природы и многокомпонентные структуры на их основе. Тот факт, что различные наноструктуры могут быть поверхностно модифицированы различными биологически активными соединениями, а также могут обладать уникальными собственными, не присущими молекулярным объектам свойствами, позволяет создавать комплексы, включающие в себя как диагностические, так и терапевтические функции и решать актуальные проблемы биомедицины принципиально новыми эффективными средствами и путями. Настоящий Проект представляет собой многопрофильное комплексное исследование на стыке таких наук, как молекулярная и клеточная биология, биофизика, химия, генная инженерия, биохимия и нанобиотехнология. Проект направлен на разработку нового поколения мультимодальных соединений для тераностики на основе наноструктур и включает в себя следующие аспекты: i) разработка принципиально новых эффективных путей придания функциональных свойств наноструктурам, ii) синтез узкодисперсных биосовместимых наночастиц, оснащенных биологически активными соединениями, iii) поиск фундаментальных закономерностей поведения наноструктур и комплексов на их основе in vivo, поиск подходов к изменению поведения таких структур в организме и применение полученных данных для высокоэффективной терапии и диагностики ортотопических моделей опухолей. Комплексный биоинженерный подход по результатам выполнения Проекта позволит создать целый спектр мультимодальных конструкций на основе новых белков с различными механизмами действия и наночастиц, которые будут селективно и контролируемо воздействовать на раковые клетки как in vitro, так и in vivo. Также ожидается, что удастся разработать подходы максимально эффективного использования таких конструкций in vivo и применить данные подходы для высокоточной диагностики и эффективной терапии опухолей животных. Задача разработки таких направленных соединений является новой и актуальной, поскольку нацелена на создание успешных агентов нового поколения для тераностики, обладающих требуемой совокупностью свойств, которую можно легко варьировать в зависимости от конкретных задач благодаря "модульности" разрабатываемых подходов. По мнению авторов данного Проекта, решение поставленных задач в значительной степени расширит возможности нанобиотехнологий для решения актуальных социально значимых биомедицинских задач.

1 Июля 2017 года — 30 Июня 2022 года

Шипунова В.О. (рук.)

Лаборатория молекулярной иммунологии

Грант, РНФ

Список публикаций по проекту

  1. Nikitin MP, Zelepukin IV, Shipunova VO, Sokolov IL, Deyev SM, Nikitin PI (2020). Enhancement of the blood-circulation time and performance of nanomedicines via the forced clearance of erythrocytes. Nat Biomed Eng 4 (7), 717–731
  2. Shipunova VO, Komedchikova EN, Kotelnikova PA, Zelepukin IV, Schulga AA, Proshkina GM, Shramova EI, Kutscher HL, Telegin GB, Kabashin AV, Prasad PN, Deyev SM (2020). Dual Regioselective Targeting the Same Receptor in Nanoparticle-Mediated Combination Immuno/Chemotherapy for Enhanced Image-Guided Cancer Treatment. ACS Nano 14 (10), 12781–12795
  3. Shipunova VO, Sogomonyan AS, Zelepukin IV, Nikitin MP, Deyev SM (2021). PLGA Nanoparticles Decorated with Anti-HER2 Affibody for Targeted Delivery and Photoinduced Cell Death. Molecules 26 (13),
  4. Mirkasymov AB, Zelepukin IV, Nikitin PI, Nikitin MP, Deyev SM (2021). In vivo blockade of mononuclear phagocyte system with solid nanoparticles: Efficiency and affecting factors. J Control Release 330, 111–118
  5. Sogomonyan AS, Shipunova VO, Soloviev VD, Larionov VI, Kotelnikova PA, Deyev SM (2022). 3D Models of Cellular Spheroids As a Universal Tool for Studying the Cytotoxic Properties of Anticancer Compounds In Vitro. Acta Naturae 14 (1), 92–100
  6. Shipunova VO, Belova MM, Kotelnikova PA, Shilova ON, Mirkasymov AB, Danilova NV, Komedchikova EN, Popovtzer R, Deyev SM, Nikitin MP (2022). Photothermal Therapy with HER2-Targeted Silver Nanoparticles Leading to Cancer Remission. Pharmaceutics 14 (5),
  7. Shipunova VO, Zelepukin IV, Stremovskiy OA, Nikitin MP, Care A, Sunna A, Zvyagin AV, Deyev SM (2018). Versatile Platform for Nanoparticle Surface Bioengineering Based on SiO2-Binding Peptide and Proteinaceous Barnase, Barstar Interface. ACS Appl Mater Interfaces 10 (20), 17437–17447
  8. Zelepukin IV, Yaremenko AV, Shipunova VO, Babenyshev AV, Balalaeva IV, Nikitin PI, Deyev SM, Nikitin MP (2019). Nanoparticle-based drug delivery via RBC-hitchhiking for the inhibition of lung metastases growth. Nanoscale 11 (4), 1636–1646
  9. Shipunova VO, Kotelnikova PA, Aghayeva UF, Stremovskiy OA, Novikov IA, Schulga AA, Nikitin MP, Deyev SM (2019). Self-assembling nanoparticles biofunctionalized with magnetite-binding protein for the targeted delivery to HER2/neu overexpressing cancer cells. J Magn Magn Mater 469, 450–455
  10. (конференция) Zelepukin IV, Shipunova VO, Mirkasymov AB, Nikitin PI, Nikitin MP, Deyev SM (2018). Synthesis of luminescent magnetic nanoparticles with controllable surface properties. , 576