Лаборатория химии нуклеиновых кислот

Купрюшкин Максим Сергеевич
Заведующий лабораторией
к.х.н., с.н.с.,

телефон: (383) 363-51-45, Email

Лаборатория химии нуклеиновых кислот ведет свое начало от лаборатории природных полимеров новосибирского института органической химии СО АН СССР, заведующим которой в 1960 г. стал профессор Д. Г. Кнорре, а одним из первых сотрудников – Н. И. Гринева. В 1970 г. был создан отдел биохимии НИОХ СО АН СССР, одну из двух лабораторий которого – лабораторию химии нуклеиновых кислот – возглавил член-корр. АН СССР Д. Г. Кнорре. В 1984 г. отдел биохимии был преобразован в Новосибирский институт биоорганической химии СО АН СССР (с 2003 г. – Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН). С 1986 по 2014 г лабораторией руководила д.х.н., проф., лауреат Государственной премии премии в области науки и техники Зарытова (Куликова) В.Ф.

• Разработка инновационных терапевтических препаратов для лечения генетических и инфекционных заболеваний на основе аналогов и производных нуклеиновых кислот для эффективного и селективного модулирования экспрессии специфических генов.
• Разработка методов доставки лекарственных средств на основе аналогов и производных нуклеиновых кислот в клетки in vitro и в ткани и органы in vivo, которые отвечали бы условиям биосовместимости и низкой токсичности.
• Разработка новых методов, подходов, химических реагентов и реакций для использования в синтезе олигонуклеотидов и химии нуклеиновых кислот.

• 2014 г. – Открыт новый класс аналогов нуклеиновых кислот, содержащих вместо природной межнуклеотидной фосфодиэфирной группы фосфорилгуанидиновую группу [Стеценко Д.А., Наука в мире. 2015; Стеценко Д.А., Пышный Д.В., Наука из первых рук, 2014; Купрюшкин М.С., Пышный Д.В., Стеценко Д.А., Acta Naturae, 2014]. Обоснована перспективность фосфорилгуанидиновых олигонуклеотидов как потенциальных терапевтических агентов для контроля экспрессии генов. Разработан эффективный метод химического синтеза аналогов и производных нуклеиновых кислот на основе реакции Штаудингера [Стеценко Д.А., Купрюшкин М.С., Пышный Д.В., заявка PCT/RU2014/000647; Стеценко Д.А., Купрюшкин М.С., Пышный Д.В., заявка на патент РФ № 2014134380; Стеценко Д.А., Купрюшкин М.С., заявка на патент РФ № 2014134383; Стеценко Д.А., Купрюшкин М.С., Пышный Д.В., заявка на патент РФ №2014117293].
• 2011 г. – Разработан метод доставки олигодезоксирибонуклеотидов, олиго-2’-O-метилрибонуклеотидов, малых интерферирующих РНК, пептидных нуклеиновых кислот (PNA) и нуклеозидтрифосфатов в клетки с использованием наночастиц (Levina A. et al., J. Nanosci. Nanotechnol., 2012, 12, 1812–1820). Созданы антивирусные нанокомпозиты, состоящие из наночастиц двуокиси титана, полилизина и антисмысловых олигодезоксирибонуклеотидов, малотоксичные для клеток (терапевтический индекс ≈ 1200) и подавляющие репликацию вируса гриппа А на 99.99% (Levina A. S. et al., Sci. Rep., 2012, 2, а756).
• 2005–2010 гг. – Предложен и разработан оригинальный подход к повышению эффективности и селективности комплементарно-адресованного взаимодействия коротких олигонуклеотидов с помощью олигонуклеотидов-эффекторов. В основе подхода лежит использование тандема коротких олигонуклеотидов и тандемов, «сшитых» ненуклеотидным спейсером (мини-зондов). С использованием предложенного подхода разработаны тест-системы для выявления и генотипирования вируса гепатита С. Предложенные мини-зонды являются перспективными инструментами для детекции, генотипирования и выявления лекарственно резистентных форм вирусов. Способ по надежности и экономичности не имеет аналогов в отечественной и зарубежной практике. С использованием разработанной концепции выявления значимых однонуклеотидных замен (SNP) с помощью составных и сшитых тандемов коротких олигонуклеотидов проведено генотипирование Y хромосомы (Skobeltsyna L. M., Pyshnyi D. V., Ivanova E. M., Stepanov V. A., Puzyrev V. P., Dymshits G. M., Kharkov V. N., Zarytova V. F., Mol. Biotechnol., 2010, 45, 1–8).
• 1988–1999 г. – Разработан эффективный и простой метод введения группировок различной химической природы по концевым фосфатам незащищенных олигонуклеотидов как дезоксирибо-, так и рибо-ряда и их аналогов с использованием модифицированной реакции Мукаямы с трифенилфосфином и дипиридилдисульфидом в присутствии нуклеофильного катализатора 4-диметиламинопиридина (Годовикова Т. С., Зарытова В. Ф., Халимская Л. М., Биоорг. Хим., 1986, 12(4), 475–481). С использованием разработанного метода впервые предложены и получены холестериновые производные олигонуклеотидов (Биченков Е. Е., Будкер В. Г., Зарытова В. Ф., Иванова Е. М., Лохов С. Г., Савченко Е. В., Теплова Н. М., Биол. мембраны, 1988, 5(7), 735–741; Boutorin A. S., Gus’kova L. V., Ivanova E. M., Kobetz N. D., Zarytova V. F., Ryte A. S., Yurchenko L. V., Vlassov V. V., FEBS Lett., 1989, 254(1-2), 129–132), и продемонстрирована их способность проникать в клетки с большей эффективностью по сравнению с другими производными олигонуклеотидов. Создан широкий спектр новых производных олигонуклеотидов с различными химическими группировками: алкилирующими (хлорэтиламины), «фотосшивающими» (арилазиды), стабилизирующими (феназиний), деструктурирующими (блеомицин), усиливающими проникновение в клетки (холестерин) и пр., которые были использованы для комплементарно-адресованной модификации нуклеиновых кислот и аффинной модификации белков. За цикл работ по созданию биологически-активных производных олигонуклеотидов сотрудники лаборатории А. Г. Веньяминова, В. Ф. Зарытова и Е. М. Иванова совместно с В. В. Власовым, Д. М. Грайфером, Г. Г. Карповой, Г. А. Невинским и Л. А. Якубовым были в 1999 году удостоены Государственной премии Российской Федерации.
• 1973–1988 гг. – В. Ф. Зарытовой и Д. Г. Кнорре была впервые изучена роль нуклеофильного катализа производными пиридина при синтезе олигонуклеотидов фосфотриэфирным методом и других реакциях фосфорилирования (Зарытова В.Ф., Иванова Е.М., Кнорре Д.Г., Лебедев А.В., Резвухин А.И., Ярмолинская Е.В., Докл. АН ССР, 1979, 248(5), 1124–1127; Зарытова В.Ф., Иванова Е.М., Кнорре Д.Г., Форбрюгген Х., Докл. АН СССР, 1980, 255(5), 1128–1131). За цикл работ по исследованию механизма реакций фосфорилирования В. Ф. Зарытова и Д. Г. Кнорре в 1988 г. были удостоены премии имени М. М. Шемякина.

• 1967 г. – Н. И. Гриневой была впервые сформулирована концепция комплементарно-адресованной модификации нуклеиновых кислот Belikova A.M., Zarytova V.F., Grineva N.I., Tetrahedron Lett., 1967, 8(37), 3557–3562; DOI, заложившая основу нового направления в терапии – антисмысловой (antisense) технологии. Получено международное признание приоритета Гриневой и соавт. в разработке основ антисмысловой технологии (2000 г.). За цикл работ по комплементарно-адресованной модификации нуклеиновых кислот Н. И. Гринева совместно с Д. Г. Кнорре, Р. И. Салгаником и З. А. Шабаровой была награждена Ленинской премией (1990 г.).

Базовые проекты

• ПФНИ ГАН (2013-2020), VI.62.1.3, 0309-2016-0005 «Терапевтические нуклеиновые кислоты» (2017-2020 гг.)

Гранты Российского фонды фундаментальных исследований

• № 18-515-05007 Арм_а «Нанокомплексы аналогов нуклеотидов и олигонуклеотидов как антивирусные средства против вируса африканской чумы свиней» (2018-2020 гг.)
• № 18-015-00133-а «Воздействие антисенс-олигонуклеотидов в составе TiO2-нанокомпозитов на внутриклеточные НК-мишени на примере подавления вируса гриппа А в экспериментах на животных» (2018-2020 гг.)
• № 18-29-08062 мк «Разработка новых подходов к созданию молекулярных биороботов на основе гибридных ДНК-РНК-наноконструкций» (2018-2021 гг.)

1. The Lipophilic Purine Nucleoside—Tdp1 Inhibitor—Enhances DNA Damage Induced by Topotecan In Vitro and Potentiates the Antitumor Effect of Topotecan In Vivo. Chernyshova I.A., Zakharenko A.L., Kurochkin N.N., Dyrkheeva N.S., Kornienko T.E., Popova N.A., Nikolin V.P., Ilina E.S., Zharkov T.D., Kupryushkin M.S., Oslovsky V.E., Drenichev M.S., Lavrik O.I. Molecules. 2023. V. 28. N 1. P. 323. DOI: 10.3390/molecules28010323
2. Antisense oligonucleotide gapmers containing phosphoryl guanidine groups reverse MDR1 mediated multiple drug resistance of tumor cells. Kupryushkin M.S., Filatov A.V., Mironova N.L., Patutina O.A., Chernikov I.V., Chernolovskaya E.L., Zenkova M.A., Pyshnyi D.V., Stetsenko D.A., Altman S., Vlassov V.V. Mol. Ther. Nucl. Acids. 2022. V. 27. P. 211-226. DOI: 10.1016/j.omtn.2021.11.025
3. In vivo hypotensive effect of aminosilanol-based nanocomposites bearing antisense oligonucleotides. Levina A.S., Repkova M.N., Kupryushkin M.S., Seryapina A.A., Shevelev O., Pyshnyi D.V., Zarytova V.F., Markel A.L. J Drug Deliv Sci. and Technol. 2022. V. 75. P. 103612. DOI: 10.1016/j.jddst.2022.103612
4. Single Shot vs. Cocktail: A Comparison of Mono- and Combinative Application of miRNA-Targeted Mesyl Oligonucleotides for Efficient Antitumor Therapy. Miroshnichenko S.K., Patutina O.A., Sen'kova A.V., Burakova E.A., Savin I.A., Markov A.V., Shmendel E.V., Maslov M.A., Stetsenko D.A., Vlassov V.V., Zenkova M.A. Cancers. 2022. V. 14. N 18. e.4396. DOI: 10.3390/cancers14184396
5. Проблемы синтеза олигонуклеотидных производных при реализации анхимерного эффекта. Дюдеева Е.С., Павлова А.С., Купрюшкин М.С., Пышный Д.В., Пышная И.А. Биоорганическая химия. 2021. Т. 47. № 2. С. 287–296. DOI: 10.31857/S0132342321020093
6. Получение новых представителей класса фосфорилгуанидиновых олигонуклеотидов. Жуков С.А., Пышный Д.В., Купрюшкин М.С. Биоорганическая химия. 2021. Т. 47. № 2. С. 184-194. DOI: 10.31857/S0132342321020299
7. Pronounced therapeutic potential of oligonucleotides fixed on inorganic nanoparticles against highly pathogenic H5N1 influenza A virus in vivo. Levina A.S., Repkova M.N., Shikina N., Ismagilov Z., Pavlova A.S., Kupryushkin M.S., Filippova E., Mazurkova N.A., Pyshnyi D.V., Zarytova V.F. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2021. V. 162. P. 92-98. DOI: 10.1016/j.ejpb.2021.03.006
8. Сравнительное исследование гибридизационных свойств фосфорилгуанидиновых олигонуклеотидов с ДНК И РНК. Ломзов А.А., Купрюшкин М.С., Дюдеева Е.С., Пышный Д.В. Биоорганическая химия. 2021. Т. 47. № 2. С. 250-258. DOI: 10.31857/S0132342321020159
9. Валидация гетерофазного анализа РНК с помощью КНИ-биосенсора. Дмитриенко Е.В., Порываева А.В., Наумова О. В., Фомин Б. И., Купрюшкин М.С., Пышная И.А., Пышный Д.В. Автометрия. 2021. Т. 57. № 1. С. 50-56. DOI: 10.15372/AUT20210106
10. Effective inhibition of newly emerged A/H7N9 virus with oligonucleotides targeted to conserved regions of the virus genome. Repkova M.N., Levina A.S., Ismagilov Z., Mazurkova N., Mazurkov O.Ju., Zarytova V.F. Nucleic Acid Ther. 2021. V. 31. N 6. P. 436-442. DOI: 10.1089/nat.2021.0061
11. Триазиниламидофосфатные олигонуклеотиды: получение и исследование их взаимодействия с клетками и ДНК-связывающими белками. Купрюшкин М.С., Жарков Т.Д., Ильина Е.С., Марков О.В., Кочеткова А.С., Ахметова М.М., Ломзов А.А., Пышный Д.В., Лаврик О.И., Ходырева С.Н. Биоорганическая химия. 2021. Т. 47. № 3. С. 348-364. DOI: 10.31857/S0132342321030118
12. The prospective antibacterial conjugates of modified oligonucleotides. Danilin N.A., Novopashina D.S., Matveev A.L., Bardasheva A., Tikunova N.V., Kupryushkin M.S., Pyshnyi D.V., Venyaminova A.G. Febs Open Bio. 2021. V. 11. S. 1. P. 307. DOI: 10.1002/2211-5463.13205 (тезисы конференции)
13. Synthesis of novel representatives of phosphoryl guanidine oligonucleotides. Zhukov S., Pyshnyi D.V., Kupryushkin M.S. Биоорганическая химия. 2021. V. 47. N 2. P. 380-389. DOI: 10.1134/S1068162021020291 (перевод)
14. A comparative study of the hybridization of phosphoryl guanidine oligonucleotides with DNA and RNA. Lomzov A.A., Kupryushkin M.S., Dyudeeva E., Pyshnyi D.V. Биоорганическая химия. 2021. V. 47. N 2. P. 461-468. DOI: 10.1134/S1068162021020151 (перевод)
15. Problems of the synthesis of oligonucleotide derivatives in the realization of the anchimeric effect. Dyudeeva E., Pavlova A.S., Kupryushkin M.S., Pyshnyi D.V., Pyshnaya I.A. Биоорганическая химия. 2021. V. 47. N 2. P. 505-513. DOI: 10.1134/S1068162021020096 (перевод)
16. An Influence of Modification with Phosphoryl Guanidine Combined with a 2 0 -O-Methyl or 20 -Fluoro Group on the Small-Interfering-RNA Effect. Pavlova A.S., Yakovleva K.I., Epanchintseva A.V., Kupryushkin M.S., Pyshnaya I.A., Pyshnyi D.V., Ryabchikova E.I., Dovydenko I.S. Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. P. 9784. DOI: 10.3390/ijms22189784
17. New Hybrid Compounds Combining Fragments of Usnic Acid and Thioether Are Inhibitors of Human Enzymes TDP1, TDP2 and PARP1. Dyrkheeva N.S., Filimonov A.S., Luzina O.A., Orlova K., Chernyshova I.A., Kornienko T.E., Malakhova A.A., Medvedev S.P., Zakharenko A.L., Ilina E.S., Anarbayev R.O., Naumenko K.N., Klabenkova K.V., Burakova E.A., Stetsenko D.A., Zakiyan S.M., Salakhutdinov N.F., Lavrik O.I. Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. N 21. P. 11336. DOI: 10.3390/ijms222111336

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНОЙ СИСТЕМЫ ДОСТАВКИ ТРИФОСФАТА АЗИДОТИМИДИНА В КЛЕТКИ МЛЕКОПИТАЮЩИХ. Васильева С.В., Левина А.С., Репкова М.Н., Шацкая Н.В., Сильников В.Н., Мазуркова Н., Зарытова В.Ф. 2015 № 2563171.
   
2. РНК-АПТАМЕР, ОБЛАДАЮЩИЙ СПОСОБНОСТЬЮ УЗНАВАТЬ ХАРАКТЕРНЫЕ ДЛЯ РАССЕЯННОГО СКЛЕРОЗА АУТОАНТИТЕЛА. Фокина А.А., Воробьева М.А., Тимошенко В.В., Поповецкая А.С., Невинский Г.А., Веньяминова А.Г. 2015г. № 2549704.
   
3. СРЕДСТВО, ОБЛАДАЮЩЕЕ АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ АКТИВНОСТЬЮ. Сильников В.Н., Буракова Е.А., Королева Л.С., Яринич Л.А. 2014 г. № 2532328
4. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНОЙ СИСТЕМЫ ДОСТАВКИ НУКЛЕОЗИДТРИФОСФАТОВ В КЛЕТКИ МЛЕКОПИТАЮЩИХ. Зарытова В.Ф., Левина А.С., Васильева С.В., Сильников В.Н., Шацкая Н.В., Репкова М.Н. 2014 г. № 2527681.
   
5. СРЕДСТВО, ПРОЯВЛЯЮЩЕЕ ПРОТИВИРУСНУЮ АКТИВНОСТЬ В ОТНОШЕНИИ ДНК- ВИРУСОВ. Федорова А.А., Гончарова Е.П., Буракова Е.А., Сильников В.Н., Власов В.В., Зенкова М.А. 2013 г. № 2487876
6. НАНОКОМПОЗИТ С АКТИВНЫМ ЛИГАНДОМ, СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ И СПОСОБ АДРЕСНОЙ ИНАКТИВАЦИИ ВИРУСА ГРИППА ВНУТРИ КЛЕТКИ. Зарытова В.Ф., Исмагилов Зинфер Ришатович, Левина А.С., Репкова М.Н., Шикина Надежда Васильевна, Загребельный С.Н., Мазуркова Н.А.2013 г. № 2496878.
   
7. НОВЫЕ ТИПЫ МОДИФИЦИРОВАННЫХ НУКЛЕОТИДОВ С ЗАМЕЩЕННОЙ ФОСФАТНОЙ ГРУППОЙ И МЕТОД ИХ ПОЛУЧЕНИЯ. «Ноу-хау» (Секрет производства). Стеценко Д.А., Пышный Д.В., Купрюшкин М.С. 2013 г.
8. НАНОКОМПОЗИТЫ ДИОКСИДА ТИТАНА ДЛЯ ИНАКТИВАЦИИ ВИРУСНОГО ГЕНОМА ВНУТРИ КЛЕТОК, СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ. Исмагилов З.Р., Шикина Н.В., Пармон В.Н., Зарытова В.Ф., Левина А.С., Репкова М.Н., Беланов Е.Ф., Зиновьев В.В., Малыгин Э.Г., Загребельный С.Н., Байбородин С.И., Нетесов С.В., Евдокимов А.Н. 2012 г. № 2444571.
   
9. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНОЙ СИСТЕМЫ ДОСТАВКИ АНТИБИОТИКОВ РЯДА БЛЕОМИЦИНА В КЛЕТКИ МЛЕКОПИТАЮЩИХ. Зарытова В.Ф., Левина А.С., Репкова М.Н., Шацкая Н.В., Исмагилов З.Р., Шикина Н. В.2012 г. № 2458705.
   
10. СРЕДСТВО, ОБЛАДАЮЩЕЕ АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ АКТИВНОСТЬЮ. Сильников В.Н., Буракова Е.А., Глотова Т.И., Глотов А.Г., Репин В.Е. 2012 г. № 2443705.
    
11. СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ВИРУСНОГО ГЕПАТИТА С И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ТИПА ВИРУСА. Шопаева Г.А., Бейсембаева Ш.А., Пышная И.А., Дмитриенко Е.В., Зарытова В.Ф., Пышный Д.В. № 2010 № 22681.
    
12. ПРОИЗВОДНЫЕ N-ЗАМЕЩЕННОГО 1,4-ДИАЗАБИЦИКЛО-[2.2.2]-ОКТАНА, ПРОЯВЛЯЮЩИЕ ПРОТИВОВИРУСНУЮ АКТИВНОСТЬ В ОТНОШЕНИИ РНК-ВИРУСОВ. Буракова Е.А., Власов В.В., Гончарова Е.П., Зенкова М.А., Ковалев Н.А., Ковпак М.П., Сильников В.Н., Тамкович Н.В. 2010 г. № 2399669.
    
13. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛЕЙ 5'-ТРИФОСФАТОВ ДЕЗОКСИРИБО- И РИБООЛИГОНУКЛЕОТИДОВ. Абрамова Т.В., Васильева С.В., Серпокрылова И.Ю., Власов В.В., Сильников В.Н. 2008 г. № 2326888
14. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОДНОНУКЛЕОТИДНЫХ ЗАМЕН В ИЗВЕСТНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЯХ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ. Пышный Д.В., Иванова Е.М., Пышная И.А., Дымшиц Г.М., Зарытова В.Ф. 2005 № 2247781.
    
15. СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ АНАЛИЗИРУЕМОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ДНК. Пышный Д.В., Иванова Е.М., Пышная И.А., Зарытова В.Ф. 2005 г. № 2259402
16. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДНК-ЧИПОВ. Зарытова В.Ф., Левина А.С., Михалева Е.А. 2004 г. № 2236467

• Синтезатор олигонуклеотидов ASM-800 («Биоссет», Россия).
• Пептидный синтезатор PS3 (Protein Technologies, США).
• Хроматограф ЖХВД Waters 600E (США).
• Спектрофотометр Nanodrop 2000c (Thermo Scientific, США).
• Спектрофотометр Shimadzu UV-1800 (Japan)
• Вакуумный концентратор SpeedVac DNA1200OP (Thermo Scientific, США).