Область научных интересов и направление научных исследований
Основные направления деятельности лаборатории
- Поиск и анализ «коровых» метаболических реакций, являющихся ключевыми для функционирования живых систем.
- Изучение роли IgA-опосредованного распознавания патогенных E.сoli для их вирулентности.
- Выяснение роли внутриклеточных патогенов в развитии нейродегенерации.
О лаборатории
Лаборатория была создана в 2018 году. Основной задачей лаборатории является поиск и анализ «коровых» метаболических реакций, которые являются ключевыми для поддержания функциональной активности живой единицы, изучение механизмов и принципов организации и синхронизации работы метаболических (ферментативных) систем. В качестве одного из этапов ответа на эти вопросы лаборатория ставит для себя задачу создания «контейнера», который будет служить оптимальным хранилищем для помещенных в него олигонуклеотидных последовательностей или целого синтетического генома, способных длительное время стабильно существовать, обеспечивая репликацию искусственно созданной генетической конструкции. Используя данные клеточные реакторы с помощью составления и решения систем дифференциальных уравнений, анализа фазовых картин, нахождения устойчивых состояний системы (фокусов, сёдел, аттракторов), будет проведен поиск и анализ ключевых блоков осцилляций. Формирование и использование таких «контейнеров» является важным этапом, поскольку это позволит наблюдать и измерять переходные процессы от искусственной системы к функционированию и считыванию программ живой клетки.
Кроме того, лаборатория направлена на решение не только фундаментальных научных вопросов, но и клинических задач. В лаборатории развивается отдельный проект, направленный на изучение роли IgA-опосредованного распознавания патогенных E. сoli для их вирулентности.
Микробиота контролирует различные аспекты гомеостаза организма. В то же время состав микробиоты контролируется как внешними факторами (диета, образ жизни и т. п.), так и внутренними факторами организма-хозяина. Изменение состава микробиоты кишечника ассоциируют с развитием множества заболеваний. Так, неконтролируемый рост оппортунистических штаммов бактерий, таких как Clostridium difficile, энтеропатогенные E. сoli и др. может приводить к развитию хронического воспаления кишечника. Секреторные антитела класса IgA представляют собой первую линию взаимодействия иммунной системы организма и бактериальных клеток в просвете кишечника. Связываясь с бактериями, IgA способны регулировать их рост и ингибировать патогенность. При этом физиологические изменения в бактериальных клетках в результате взаимодействия с IgA, ведущие к изменению параметров их роста/вирулентности/способности образовывать биопленки, в норме и при патологии плохо понимаются на молекулярном уровне. В нашей лаборатории планируется оценить физиологический ответ различных энтеробактерий, выделенных из мышей с экспериментальным колитом, а также культивируемых in vitro штаммов E. coli до и после их взаимодействия со специфическими IgA. Еще одной задачей проекта будет изучение in vivo способности индуцировать хроническое воспаление различных энтеропатогенных бактерий в зависимости от присутствия IgA. Все это позволит приблизиться к пониманию механизмов влияния IgA на физиологию/вирулентность энтеробактерий и в будущем позволит разработать новые подходы к лечению вызываемых ими заболеваний.
Финансирование лаборатории поддерживается грантами РНФ и РФФИ.
В 2019 году лабораторией был подан в Российский научный фонд и выигран грант на проведение исследований по выяснению роли внутриклеточных патогенов в развитии нейродегенерации.
Известно, что многочисленные неврологические заболевания ассоциированы с инфекцией, патологические эффекты которой уже давно были хорошо задокументированы. Однако, остается неясным, какова роль инфекции как причины или фактора риска развития хронических нейродегенеративных заболеваний. Исходя из накопленных на сегодняшний момент данных, а также принимая во внимание другие факторы риска, обнаруженные при данном заболевании, инфекция может быть центральным связывающим звеном.
В рамках выполнения гранта лабораторией проводятся работы по полномасштабному исследованию развития нейродегенеративных процессов, например, болезни Альцгеймера, при сопутствующей бактериальной инфекции. Признаки развития таких нарушений будут рассмотрены и проанализированы с учетом известных на данных момент белковых и транскриптомных маркеров. Определение механизмов развития деструктивных изменений при действии различных инфекционных агентов позволит снизить риск развития нейродегенеративных заболеваний и продвинуться в методах лечения уже развившихся нарушений.