Лаборатория молекулярной медицины

Лактионов Павел Петрович
кандидат биологических наук, г.н.с.
телефон: (383) 363-51-43
Email

Лаборатория молекулярной медицины (ЛММ) была образована в мае 2013 года из группы клеточной биологии (ГКБ, рук. к.б.н. Лактионов П.П.) которая входила в состав лаборатории нуклеиновых кислот.

В области тканевой инженерии был предложен новый метод получения децеллюляризованных тканей, предложены подходы изготовления податливых протезов сосудов, изготовленных методом электроспиннинга. Разработаны и изготовлены приборы для электроспиннинга (3 шт), разработан и изготовлен биореактор для культивирования эндотелиоцитов на внутренней поверхности протезов сосудов в пульсирующем потоке. Выполнено исследование протезов сосудов (ПС) из поликапролактона и его смесей с желатином, в том числе ПС с малопроницаемым слоем в экспериментах in vitro и in vivo. Исследовано распределение биополимеров в волокне, полученном методом электроспиннинга из смесей поликапролактона и белков или полисахаридов. Исследовано распределение низкомолекулярных лекарств в волокнах изготовленных методом электроспиннинга. Предложены варианты изготовления этим методом матриксов, длительно высвобождающих лекарственные средства. Исследовано влияние деформации таких матриксов на высвобождение лекарственных средств на примере сиролимуса. Из лекарственно-наполненных матриксов изготовлены покрытия для голометаллических стентов, отработаны протоколы их установки на устройства доставки, протоколы имплантации в подвздошную артерию кроликов и выполнено исследование стентов с покрытием, нанесенным методом электроспиннинга и высвобождающим паклитаксель in vivo. Исследовано влияние деформации матриксов на высвобождение лекарственных препаратов и транспорт лекарств через артериальную стенку. Предложены новые подходы к векторизации доставки лекарств из матриксов и обеспечения их пролонгированной доставки. Предложены новые материалы для изготовления протезов сосудов и исследована стабильность полиуретана в составе протеза сосуда после имплантации в аортальную позицию. Исследованы свойства протезов сосудов, изготовленных из таких материалов in vivo, после имплантации в брюшную аорту крыс. Методом полногеномного профилирования экспрессии генов (МПС) на платформе Illumina исследован функциональный статуc первичных эндотелиоцитов человека, культивируемых на 3Д матриксах разных типов и подобраны оптимальные условия для их нормального функционирования. Предложены новые варианты получения и культивирования клеток внутренней массы атером; экспрессия генов таких клеток исследована методом МПС на платформе Illumina. Предложены новые варианты использования модифицированных RGD белков для повышения эффективности эндотелизации 3Д матриксов, изготовленных методом электроспиннинга.

На сегодняшний день усовершенствованы имеющиеся и разработаны новые методы выделения микровизикул (в том числе и экзосом) из бесклеточной фракции мочи и плазмы крови, а также новые методы выделения микроРНК из плазмы крови и мочи. Разработанные методы и собственная база по изготовлению адсорбентов/микроколонок позволяют получать чистые препараты внНК (без ингибиторов полимеразных реакций) в достаточной количестве. Долговременные контакты с медучреждениями и наличие коллекций образцов внНК от больных раком предстательной железы, больных раком легкого и здоровых доноров, позволяют выполнять как фундаментальные, так и прикладные исследования. Например, нами впервые выполнено сравнительное исследование состава микрочастиц мочи здоровых доноров, больных раком и доброкачественной гиперплазией предстательной железы (ссылка на статью и кол-во ее цитирований). Впервые показано, что микроРНК, выделенные из микрочастиц, являются удобным источником для диагностики рака предстательной железы в отличие от общей фракции мочи, используемой большинством исследователей. Предложены панели микроРНК для диагностики рака легкого и рака предстательной железы. С использованием локус специфического секвенирования аберрантно метилированных циркулирующих ДНК (NGS-sequencing) исследованы возможные паттерны метилирования промоторных областей генов GSTP1 и RNF219 –потенциальных онкомаркеров рака предстательной железы. Показана высокая перспективность таких данных для дифференциальной диагностики опухолей предстательной железы.

В области исследования нуклеопротеиновых комплексов (НПК) показано, доля коротких фрагментов в плазме крови здоровых женщин составляет ~ 20% внеклеточной ДНК, а у больных раком молочной железы ~ 2%. В составе связанных с клеточной поверхностью внеклеточных ДНК короткие фрагменты практически отсутствуют как в норме, так и при развитии патологии. Выявлено изменение репертуара концов внеклеточной ДНК при развитии злокачественных новообразований. Показано, что использование количественной метил-специфичной ПЦР генов RARbeta2 и Cyclin D2 в составе циркулирующих ДНК позволяет с высокой чувствительностью и специфичностью выявлять больных раком молочной железы. Впервые выделены нативные НПК крови здоровых женщин и больных раком молочной железы и охарактеризован их белковый состав. Показано, что в составе НПК уникальные для крови больных раком молочной железы белки, гиперпредставленные при данном заболевании, являются преимущественно белками-«пассажирами». Проведен сравнительный субпопуляционный анализ экзосом из крови онкологических больных. Впервые показано, что как экзосомы плазмы, так и суммарные экзосомы крови больных раком молочной железы индуцируют эпителиально-мезенхимальный переход, увеличивают количество мигрирующих псевдонормальных клеток молочной железы MCF10A и общую длину пути раковых клеток SKBR3. Установлено разнонаправленное влияние суммарных экзосом крови здоровых женщин на распространение опухоли: они подавляют подвижность MCF10A, но стимулируют эпителиально-мезенхимальный переход, увеличивают количество мигрирующих MCF10A и подвижность клеток SKBR3. При помощи время-пролетной масс-спектрометрии установлено, что среди универсальных белков экзосом крови здоровых женщин и онкологических больных наиболее представлены цитоплазматические и везикулярные белки, связывающие белки и сигнальные рецепторы и регулирущие экзоцитоз и везикулярный транспорт. Показано, что белковый набор, уникальный для экзосом плазмы крови больных раком молочной железы, обогащен белками, регулирующими апоптоз и иммунный ответ, а для экзосом, ассоциированных с форменными элементами крови – белками, участвующими в регуляции пролиферации, клеточной адгезии и клеточного роста.

Базовый проект.

• Проект КП ФНИ СО РАН II.1 (ГЗ № 0309-2018-0014) Блок: Изготовление 3Д матриксов и протезов сосудов методом электроспиннинга и исследование их биологических свойств. Проект: Тканевая инженерия протезов сосудов малого и среднего диаметров: синтез новых материалов, моделирование физических свойств, векторная доставка лекарств, исследование физико-химических и биологических свойств. (2018-2020 гг.)
• ПФНИ ГАН, VI.62.1.3, 0309-2016-0005 Терапевтические нуклеиновые кислоты. (2017-2020 гг.)
• ПФНИ ГАН, VI.62.2.1, 0309-2016-0006 Разработка технологий получения материалов для регенеративной медицины и развитие методов восстановления репродуктивного здоровья. (2017-2020 гг.)
• ГЗ 121030200173-6 Диагностика и терапия онкологических заболеваний человека. (245_ИХБФМ СО РАН, руководитель к.б.н. Рихтер В.А.)

Подтема: Циркулирующие в крови опухоль-специфичные молекулы и надмолекулярные структуры: идентификация, биологическая роль, диагностический потенциал (рук. Брызгунова О.Е.)

• ГЗ 121031300042-1 – Интеллектуальные материалы для биомедицины (245_ИХБФМ СО РАН, руководитель чл.-корр. РАН Пышный Д.В.).

Подтема: Новые материалы и методы тканевой инженерии элементов сердечно-сосудистой системы (рук. Лактионов П.П.)
Гранты Российского научного фонда

• 18-15-00080 «Исследование высвобождения лекарственных средств из 3Д матриксов изготовленных методом электроспиннинга. (2018-2020 гг.) успешно завершен
• 14-15-00493 Исследование фундаментальных основ функционирования 3Д матриксов, изготовленных методом электроспиннинга и предназначенных для изготовления протезов сосудов in vitro и in vivo: доставка биополимеров и низкомолекулярных веществ, влияние на пролиферацию и дифференцировку эндотелиальных клеток 2014-2017) успешно завершен

Гранты Российского фонда фундаментальных исследований

• № 18-515-05007 Арм_а «Нанокомплексы аналогов нуклеотидов и олигонуклеотидов как антивирусные средства против вируса африканской чумы свиней» (2018-2020 гг.)

1. Prostate cancer therapy outcome prediction: are miRNAs a suitable guide for therapeutic decisions? Konoshenko M.Y., Laktionov P.P., Bryzgunova O.E. Andrology. 2023 . P. 1-14. DOI: 10.1111/andr.13535
2. Electrospun Scaffolds Enriched with Nanoparticle-Associated DNA: General Properties, DNA Release and Cell Transfection. Chernonosova V.S., Khlebnikova M., Popova V., Starostina E., Kiseleva E., Chelobanov B.P., Kvon R., Dmitrienko E.V., Laktionov P.P. Polymers (Basel). 2023. V. 15. P. 3202. DOI: 10.3390/polym15153202
3. Вертикальное распределение сообществ эпифитных миксомицетов на древесных растениях-интродуцентах в Сибири. Власенко А.В., Томошевич М.А., Челобанов Б.П. Сибирский экологический журнал. 2023. Т. 4. С. 478–488. DOI: 10.15372/SEJ20230407
4. Vertical distribution of communities of epiphytic myxomycetes on woody introduced plants in Siberia Vlasenko A.V., Tomoshevich M.A., Chelobanov B.P. Contemporary Problems of Ecology. 2023. V. 16. N 4. P. 466–478. DOI: 10.1134/S1995425523040121 (перевод)
5. Preservation of mechanical and morphological properties of porcine cardiac outflow vessels after decellularization and long-term wet storage. Sergeevichev D.S., Vasiliyeva M., Kuznetsova E., Chelobanov B.P. Biomimetics. 2023. V. 8. N 3. P. 315. DOI: 10.3390/biomimetics8030315
6. The Composition of Small Extracellular Vesicles (sEVs) in the Blood Plasma of Colorectal Cancer Patients Reflects the Presence of Metabolic Syndrome and Correlates with Angiogenesis and the Effectiveness of Thermoradiation Therapy. Yunusova N.V., Svarovsky D.A., Konovalov A.I., Kostromitsky D.N., Startseva Z.A., Cheremisina O.V., Afanas’ev S.G., Kondakova I.V., Grigoryeva A.E., Vtorushin S.V., Sereda E., Usova A.V., Tamkovich S.N. J Pers Med. 2023. V. 13. N 4. P. 684. DOI: 10.3390/jpm13040684
7. Сравнительная оценка уровней опухоле-ассоциированных микроРНК экзосом плазмы крови и асцитической жидкости пациентов с раком яичников. Джугашвили Е.И., Юнусова Н.В., Яловая А.И., Григорьева А.Е., Середа Е.Е., Коломеец Л.А., Тамкович С.Н. Успехи молекулярной онкологии 2023. Т. 2. С. 32-40. DOI: 10.17650 / 2313-805X-2023-10-1-8-17
8. Диагностический и терапевтический потенциал белков экзосом при раке молочной железы. Шефер А.А., Фрик Я.А., Тамкович С.Н. Успехи молекулярной онкологии. 2023. Т. 2. С. 8-19. DOI: 10.17650 / 2313-805X-2023-10-1-8-17
9. Хирургические методы трансплантации ретинального пигментного эпителия в эксперименте на кроликах. Офтальмологические ведомости. Нероева Н.В., Лагарькова М.А., Илюхин П.А., Измайлова Н.C., Уткина О.А., Лактионов П.П., Черноносова В.С., Харитонов А.Е. Офтальмологические ведомости. 2023. Т. 16. № 1.С. 59-67. DOI: 10.17816/OV237101
10. Activated Carbon-Enriched Electrospun-Produced Scaffolds for Drug Delivery/Release in Biological Systems. Nazarkina Z.K., Stepanova A.O., Chelobanov B.P., Kvon R.I., Simonov P.A., Karpenko A.A., Laktionov P.P. Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. N 7. P. 6713. DOI: 10.3390/ijms24076713
11. Locus-Specific Bisulfate NGS Sequencing of GSTP1, RNF219, and KIAA1539 Genes in the Total Pool of Cell-Free and Cell-Surface-Bound DNA in Prostate Cancer: A Novel Approach for Prostate Cancer Diagnostics. Bryzgunova O.E., Bondar A., Ruzankin P., Tarasenko A., Zaripov M., Kabilov M.R., Laktionov P.P. Cancers. 2023. V. 15. N 2. P. 431. DOI: 10.3390/cancers15020431
12. Effect of Sterilization Methods on Electrospun Scaffolds Produced from Blend of Polyurethane with Gelatin. Chernonosova V.S., Kuzmin I.E., Shundrina I.K., Korobeynikov M.V., Golyshev V.M., Chelobanov B.P., Laktionov P.P. Journal of Functional Biomaterial. 2023. V. 14. N 2. P. 70. DOI: 10.3390/jfb14020070
13. The miRNAs involved in prostate cancer chemotherapy response as chemoresistance and chemosensitivity predictors. Konoshenko M.Y., Laktionov P.P. Andrology. 2022. V. 10. N 1. P. 51-71. DOI: 10.1111/andr.13086
14. Activated Carbon for Drug Delivery from Composite Biomaterials: The Effect of Grinding on Sirolimus Binding and Release. Nazarkina Z.K., Savostyanova T.A., Chelobanov B.P., Romanova I.V., Simonov P.A., Kvon R.I., Karpenko A.A., Laktionov P.P. Pharmaceuticals. 2022. V. 14. N 7. P. 1386. DOI: 10.3390/pharmaceutics14071386
15. Size and Methylation Index of Cell-Free and Cell-Surface-Bound DNA in Blood of Breast Cancer Patients in the Contest of Liquid Biopsy. Tamkovich S.N., Tupikin A.E., Kozyakov A., Laktionov P.P. Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. N 16. P. 8919. DOI: 10.3390/ijms23168919
16. Z. Nazarkina, B. Chelobanov, K. Kuznetsov, A. Shutov, I. Romanova, A. Karpenko, P. Laktionov. Influence of Elongation of Paclitaxel-Eluting Electrospun-Produced Stent Coating on Paclitaxel Release and Transport through the Arterial Wall after Stenting, 2021, POLYMERS, 13 (7), doi: 10.3390/polym13071165, IF=4.32, WOS, Scopus, Q1
17. Gostev A.A, Shundrina I.K., Pastukhov V.I., Shutov A.V., Chernonosova V.S., Karpenko A.A. and Laktionov P.P. In Vivo Stability of Polyurethane-Based Electrospun Vascular Grafts in Terms of Chemistry and Mechanics. Polymers, 2020, 12, 845; doi:10.3390/polym12040845, IF=4.32, WOS, Scopus, Q1
18. A.A Gostev, VS Chernonosova, IS Murashov, DS Sergeevichev, AA Korobeinikov, AM Karaskov, AA Karpenko and PP Laktionov, Electrospun polyurethane-based vascular grafts: physicochemical properties and functioning in vivo. 2020, Biomed. Mater. 15 015010, https://doi.org/10.1088/1748-605X/ab550c, WOS, Scopus
19. K.A. Kuznetsov, I.S. Murashov, V.S. Chernonosova, B.P. Chelobanov, А.O. Stepanova, D. S. Sergeevichev, A.A. Karpenko, P.P. Laktionov. Vascular stents coated with electrospun drug-eluting material: functioning in rabbit iliac artery. Polymers, 2020, 12(8), 1741, https://doi.org/10.3390/polym12081741, IF=4.32, WOS, Scopus, Q1
20. V. S. Chernonosova, R. I. Kvon, A. O. Stepanova, Y. V. Larichev, A. A. Karpenko, B. P. Chelobanov, E. V. Kiseleva, P. P. Laktionov. Human serum albumin in electrospun PCL fibers: structure, release, and exposure on fiber surface, 2017, Polymers for Advanced Technologies, Volume 28, Issue 7, Pages 819–827, https://doi.org/10.1002/pat.3984, IF=3.66, WOS, Scopus, Q1.
21. Novikova O.A., Nazarkina Z.K., Cherepanova A.V., Laktionov P.P., Chelobanov B.P., Murashov I.S., Deev R.V., Pokushalov E.A., Karpenko A.A., Laktionov P.P. Isolation, culturing and gene expression profiling of inner mass cells from stable and vulnerable carotid atherosclerotic plaques. PLoS One. 2019 Jun 26;14(6):e0218892. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0218892, IF=3.24, WOS, Scopus, Q1.
22. Bryzgunova OE, Konoshenko MY, Laktionov PP. Concentration of cell-free DNA in different tumor types. Expert Rev Mol Diagn. 2021, 21(1):63-75. doi: 10.1080/14737159.2020.1860021. Q1
23. Konoshenko MY, Lekchnov EA, Bryzgunova OE, Kiseleva E, Pyshnaya IA, Laktionov PP. Isolation of Extracellular Vesicles from Biological Fluids via the Aggregation-Precipitation Approach for Downstream miRNAs Detection. Diagnostics (Basel). 2021 Feb 24;11(3):384. doi: 10.3390/diagnostics11030384.
24. Konoshenko, M.Y., Bryzgunova, O.E., Laktionov, P.P, miRNAs and androgen deprivation therapy for prostate cancer, 2021, Biochimica et Biophysica Acta - Reviews on Cancer 1876(2),188625 Q1
25. Konoshenko M.Y., Lekchnov E., Bryzgunova O.E., Zaporozhchenko I.A., Yarmoschuk S.V., Pashkovskaya O.A., Pak S.V., Laktionov P.P. The Panel of 12 Cell-Free MicroRNAs as Potential Biomarkers in Prostate Neoplasms. Diagnostics 2020 V. 10 N 1 P. 38

Полный список статей за 3 года

1. А.А. Гостев, П.П. Лактионов, Г.А. Рассказов, В.С. Черноносова, А.О. Степанова, А.В. Шутов, А.А. Карпенко, А.М. Караськов, Е.А. Покушалов. Способ изготовления протезов кровеносных сосудов малого диаметра путем электроспиннинга и устройство для его осуществления. Патент на изобретение 2 704 314. Приоритет от 28.04.2018, зарегистрирован 28.10.2019, Опубликован 28.10.2019 Бюл. № 31
2. А.О. Степанова, К.А. Кузнецов, О.А. Новикова, Е.А. Покушалов, А.А. Карпенко, П.П. Лактионов. Способ получения микроволокнистого материала, высвобождающего лекарственные средства. Патент на изобретение № (19) RU (11) 2 669 344 (13) C1. Дата начала отсчета срока действия патента: 02.11.2017. Дата регистрации: 10.10.2018. Опубликовано: 10.10.2018 Бюл. № 28
3. Степанова А.О., Кузнецов К.А., Новикова О.А., Покушалов Е.А., Карпенко А.А., Лактионов П.П. Способ получения микроволокнистого материала, высвобождающего лекарственные средства. 2017 г. № 2669344
4. Laktionov P.P., Chernonosova V.S., Rasskazov G.A., Cherepanova A.V., Karpenko A.A. et all, Detergent-free procedure for decellularization of (xenogenic) biological tissues intended for human surgery. Korean patent application N10-2019-0074334, priority from 21.06.2019.
5. Лехнов Е.А., Коношенко М.Ю., Брызгунова О.Е., Запорожченко И.А., Лактионов П.П. Способ выделения внеклеточных везикул из биологических жидкостей. Патент на изобретение No. 2678988 от 05.03.2018.
6. Коношенко М.Ю., Брызгунова О.Е., Запорожченко И.А., Жеравин А.А., Лактионов П.П., Ланцухай Ю.А. Аналитическая система для диагностики рака лёгкого при помощи свободных и ассоциированных с клетками крови циркулирующих микроРНК. Патент на изобретение № 2755651 от 21.12.2020.
7. Брызгунова О.Е., Рузанкин П.С., Тарасенко А.С., Лактионов П.П. Способ ранней диагностики опухолей предстательной железы. Патент на изобретение № 2756643 от 21.01.2021.

• оборудование для проведения работ в области молекулярной, клеточной биологии и тканевой инженерии, а также для получения 3Д матриксов для тканевой инженерии на основе волокнистых и фотополимеризуемых материалов.
• оборудование для работы с клеточными культурами культивирования в потоке среды (биореакторы), клонирования, ПЦР анализа (аналитического и количественного), иммуногистохимии, флуоресцентной микроскопии, микроманипулирования и микродиссекции, хроматографии и др.
• Дополнительное оборудование, такое как наносайзер или цитофлуориметр, имеющееся в других лабораториях института, доступно для использования сотрудниками ГКБ.

Молекулярная биология и клонирование:

• спектрофотометр (Genesys 10uv, Thermo Electronics, США);
• флуориметр (VersaFluorTM, BioRed);
• Планшетный фотометр (Multiscan FS, Thermo fisher, США);
• УФ трансиллюминатор;
• сухие и водные термостаты и водяные бани;
• шейкеры и термошейкеры (для 96 луночных планшетов и наращивания бактериальной биомассы);
• биореактор для культивирования бактериальной массы;
• крио- и микроцентрифуги (Pico, Heraeus, Sigma, Eppendorf 5810R, Beckman G21);
• хроматографические установки (холодная комната для хроматографии, перистальтические насосы, коллектор фракций, УФ-детектор, колонки);
• холодильные камеры (-20 ºC, -70 ºC);
• Элемент ненумерованного спискаоборудование для электрофореза (BioRed, Pharmacia, камеры для горизонтального и вертикального электрофореза белков и нуклеиновых кислот, охлаждающие камеры для изоэлектрофокусировки, установка для сушки гелей и др.;
• оборудование для работы с радиоактивными изотопами;
• установки для проведения количественного и обычного ПЦР анализа (Mastercycler gradient, Eppendorf, TRrofessional Basic Gradient, Biometra, iCycler iQ5, Bio-Rad);
• система для УФ облучения образцов (Bio-LinkR crosslinker, Vilber Lourmat, Франция).

Работа с клеточными культурами:

• ламинарные боксы (BDSL, BSC-EN);
• CO2-инкубаторы (MCO-17AI, Sanyo; Hera-cell 150, Heraeus);
• инвертированные микроскопы с встроенными CCD камерами (Axiovert 40C, AxioCam ICc 3, Stereo Discovery. V12, Zeiss, Германия);
• инвертированный флуоресцентный микроскоп (Axiovert 200 M (motorized) с апотомом, СO2 термо модулями и микроманипулятором (Narishigi), Zeiss, Германия);
• счетчик клеток (ScepterTM, Millipore, США);
• автоклав;
• установка получения апирогенной воды (Arium 611VF, Sartorius stedium biotech, Германия)

Сосуд Дюара (Arpege 110, Germany);
Получение 3Д матриксов для тканевой инженерии:

• установка для электроспиннинга (NF 103, MECC, Япония);
• Установки для электроспиннинга собственного изготовления (3 шт)
• Вискозиметр DV-II+ Pro (Brookfield, США);
• Лиофильная сушка;
• УФ-лампы (365 nm, 405 nm, 454 nm);
• установки для химического синтеза (вытяжные шкафы, термостаты, вакуумные насосы);
• Оборудование для сканирующей электронной микроскопии (EVO 10, Zeiss, Германия)