ИСТИНА

Установление молекулярных механизмов, лежащих в основе нормального функционирования зрительной системы, а также обуславливающих инициацию и развитие патологических процессов в тканях глаза. Поиск подходов к замедлению/предотвращению развития патологий зрительной системы.

The project is aimed at revealing molecular basis underlying normal functioning of the visual system, as well as molecular mechanisms of initiation and development of eye diseases.

Ожидается, что в рамках проекта будет охарактеризована структура и функция отдельных белков, играющих ключевую роль поддержании целостности, физиологической активности, способность к регенерации и/или устойчивости к действию патогенов таких тканей глаза, как роговица, склера и сетчатка. Будет охарактеризован протеомный и липидомный состав тканей и жидкостей (слеза, водянистая влага) глаза человека в норме, а также выявлены изменения этого состава, ассоциированные с развитием различных патологических состояний. Будут созданы модели зрительных заболеваний и отдельных патологических процессов, протекающих в тканях глаза, а также реконструированных биохимических систем in vitro. С использованием созданных моделей будут определены наиболее значимые этиологические факторы зрительных заболеваний, среди которых – возрастные изменения, фотоиндуцируемые процессы, окислительный стресс, аутоиммунные и воспалительные реакции. Кроме того, на молекулярном уровне будут охарактеризованы патологические процессы в тканях глаза, включая выявление генетических факторов, метаболических путей и конкретных белковых мишеней. Ожидаемые результаты проекта должны создать основу для проведения доклинических испытаний и разработки инновационных подходов к профилактике и терапии различных офтальмологических заболеваний.

Научный коллектив проекта имеет многолетний опыт изучения молекулярных механизмов функционирования зрительной системы, а также исследования экспрессии и активности зрительных белков вне этой системы. Для решения указанных задач сотрудниками коллектива используется целый ряд подходов, включая процедуры получения и очистки зрительных белков (и антител к ним), а также проведение их структурно-функциональных исследований с применением самых современных и высокотехнологичных методик и установок. Кроме того, успешно проводится разработка клеточных, органных и животных моделей различных заболеваний органа зрения, включая патологии роговицы, глаукому, возрастную макулярную дистрофию, увеит и др. Показано, что описанные модели могут применяться как для определения патогенетических механизмов этих заболеваний на молекулярном уровне (включая изучение аберрантной активности вовлеченных белков), так и для испытания новых профилактических и терапевтических схем. Наконец, в последние годы спектр научных работ, выполняемых коллективом, расширился за счет анализа образцов тканей и жидкостей глаза, полученных непосредственно от офтальмологических пациентов. Таким образом, исследования, планируемые в проекте, являются логическим продолжением работы, выполненной коллективом ранее, а предварительные результаты, полученные до начала проекта, указывают на выполнимость поставленных в проекте задач. Достижимость получения запланированных результатов обоснована также тем фактом, что экспериментальная работа будет проводиться коллективом ученых, являющихся специалистами в самых разных областях, включая молекулярную, клеточную и структурную биологию, биохимию, а также офтальмологию и ветеринарию.

Охарактеризованы структура и функция отдельных белков, играющих ключевую роль поддержании целостности, физиологической активности, способность к регенерации и/или устойчивости к действию патогенов тканей глаза. На молекулярном уровне определены патологические процессы в тканях глаза, выявлены ассоциированные белковые мишени. В частности, впервые описана редокс-чувствительность белков семейства нейрональных кальциевых сенсоров (НКС), которые играют важнейшую роль в регуляции функционирования зрительной системы, а также вовлечены в патогенез дегенеративных заболеваний сетчатки и других патологий (сердечная аритмия, болезней Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона, онкологических заболеваний). Показана применимость новых сольватохромных красителей для мониторинга конформационных перестроек НКС. Показано, что окисление НКС сетчатки может нарушать их свойства, например, способность транслоцироваться в фоторецепторных клетках светозависимым образом, что является одним из факторов патогенеза возрастной макулярной дегенерации. Установлено, что белки НКС способны координировать ионы цинка и могут опосредовать взаимосвязь между Ca2+-зависимыми и Zn2+-зависимыми сигнальными путями в нейронах в норме и при развитии нейродегенеративных заболеваний, связанных с нейротоксическими эффектами цинка, таких как болезнь Альцгеймера и глаукома. Созданы новые модели офтальмологических заболеваний, имеющие общие морфологические, электрофизиологические и биохимические черты с соответствующими человеческими патологиями. Продемонстрирован потенциал новых моделей для испытания различных видов терапии. В частности, полказана терапевтическая эффективность митохондириально-адресованной антиоксидантной терапии при воспалительных заболеваниях глаза. Описана возможность применения белок-опосредованной доставки природных антиоксидантов для терапии дегенеративных заболеваний сетчатки, таки как возрастная макулярная дегенерация. Охарактеризован биохимический состав тканей и жидкостей человека в норме, а также выявлены изменения этого состава, ассоциированные с развитием различных социально-значимых офтальмологических и онкологических заболеваний. На основании полученных данных разработаны фундаментальные основы для создания новых высокотехнологичных методов диагностики забоелваний, имеющих отношение к зрительной системе. В частности, разработаны и внедрены подходы к сверхчувствительному обнаружению специфических биомаркеров офтальмологических и онкологических (онконевральных антигенов) заболеваний, а также терапевтических мишеней в тканях и биологических жидкостях человека. Предложена и подана на патентование новая концепция раннего выявления дегенеративных заболеваний сетчатки на основе комплексного анализа протеома слёзной жидкости с обработкой данных методами искусственного интеллекта. Предложена новая методика сбора и экстракции слезной жидкости, внедрение которой позволит достичь высокой степени извлечения белков и использовать полученные образцы для выявления системных изменений в глазу, а также состояния локальных тканей таких как конъюнктива и роговица.