В рамках данного проекта будет создана универсальная платформа, которая откроет новые горизонты в разработке пептидов и белков, содержащих неприродные/непротеиногенные аминокислоты (НПА). При помощи методов направленной эволюции будут созданы новые ортогональные пары тРНК и аминоацил-тРНК-синтетаз (АРС). Это позволит не только углубить понимание механизмов каталитической активности АРС, но и исследовать их взаимодействие с неприродными аминокислотами, что является ключевым для биотехнологического синтеза инновационных пептидных лекарственных препаратов.
Особое внимание будет уделено изучению влияния включения неприродных аминокислот на физико-химические и биологические свойства созданных соединений, их оптимизация и in vivo исследования. В качестве пилотного проекта на данной платформе планируется разработать первый российский радиофармпрепарат на основе GLP-1 агониста, который найдёт применение для лечения заболеваний обмена веществ.
Руководитель проекта — Роман Алексеевич Иванов, PhD, председатель Учёного совета, директор Научного центра трансляционной медицины, руководитель направления «Медицинская биотехнология» Университета «Сириус».
Ключевой исполнитель проекта — Анастасия Ярославовна Дахневич, младший научный сотрудник направления «Медицинская биотехнология» Научного центра трансляционной медицины Университета «Сириус».
Введение в структуру белков аминокислот, не встречающихся в природе, открывает новые горизонты для создания молекул с уникальными биологическими свойствами. Это позволяет не только оптимизировать взаимодействие лекарственных препаратов с биологическими мишенями, но и значительно повысить их селективность и активность.
Современные исследования показывают, что генетически закодированные аминокислоты могут служить мощным инструментом для изучения белков, а также для разработки инновационных терапевтических подходов. Например, использование фотокапсулированных аминокислот предоставляет возможность динамического контроля функций белков с помощью света, что открывает новые перспективы для анализа клеточных процессов.
Кроме того, модификация пептидов с помощью неканонических аминокислот может существенно увеличить их стабильность и продолжительность действия в организме, что имеет важное значение для разработки эффективных лекарственных средств. В условиях растущей потребности в новых терапевтических решениях, исследование возможностей расширенного генетического кода становится особенно актуальным и востребованным направлением научной деятельности. Разработка таких технологий откроет возможности как для локального производства субстанций воспроизведённых препаратов, так и для разработки оригинальных лекарственных препаратов различных классов.
В рамках проекта разрабатывается оригинальный подход к биотехнологическому синтезу пептидов и белков с включением неприродных и/или непротеиногенных аминокислот при помощи рибосомального синтеза. Этот подход позволяет точно вводить новые аминокислоты в заранее выбранные позиции, что открывает возможности для создания высокоэффективных лекарственных препаратов на основе пептидов и белков с улучшенными фармакокинетическими и фармакодинамическими характеристиками.
Результат данного проекта не только снижает затраты на синтезируемые субстанции, но и значительно расширяет функциональные возможности получаемых биомолекул, что может иметь важные приложения в биотехнологии и фармацевтике.
В результате реализации проекта планируется создать универсальную платформу на базе клеток Escherichia coli для быстрого и экономически эффективного синтеза белка с неприродными аминокислотами в составе. Для этого будут получены ортогональные варианты аминоацил-тРНК-синтетазы, селективно распознающие новые непротеиногенные аминокислоты.
В результате проекта будут разработаны оригинальные пептидные агонисты GLP-1 рецептора для лечения болезней обмена веществ в составе радиофармпрепарата. Включение НПА будет использовано для повышения биологической активности пептида, а также позволит применить инновационные подходы к конъюгации с радионуклидами. Ожидается, что полученные соединения будут превосходить или не уступать по своему фармакологическому действию уже известным препаратам, обладая при этом патентной чистотой и патентоспособностью.