2.5 Учебно-методический комплекс документов учебного курса по дисциплине «Принципы разработки митохондриально-адресованных лекарств»
Целью учебного курса «Принципы разработки митохондриально-адресованных лекарств» является приобретение студентами знаний, необходимых для прогнозирования свойств и дизайна новых химических соединений, адресно и специфически накапливающихся в митохондриях, а также знание по воздействию различных анти- и прооксидантов, ингибиторов ферментов, разобщителей окислительного фосфорилирования и иных соединений, способных влиять на функционирование митохондрий, а также понимания взаимосвязи между генетикой митохондрий и митохондриальными патологиями.
Основными задачами изучения учебного курса являются:
1. Получение знаний о биофизических свойствах митохондриальных мембран, их проницаемости для различных химических соединений;
2. Получение знаний об основных подходах и методах изучения распределения химических веществ по разным компартментам клетки и о главных физико-химических характеристиках веществ, определяющих их избирательное накопление в митохондриях;
3. Ознакомление с научными методами тестирования свойств новых митохондриально-адресованых соединений от характеристики физико-химических свойствах нового вещества на искусственных липидных мембранах до доклинических исследований на лабораторных животных
4. Изучение опыта удачной отечественной разработки митохондриально-адресованных лекарственных препаратов от научной идеи до доступного в аптеке лекарства.
Место дисциплины в образовательном модуле
Учебный курс «Принципы разработки митохондриально-адресованных лекарств» должен преподаваться после усвоения обучающимися курсов «Молекулярная биология митохондрий», «Структура и функция митохондрий» и «Биологическая роль митохондрий на клеточном и организменном уровне».
Объем учебного курса составляет 3 зачетных единицы (108 ч), из них 60 часов - аудиторные занятия, 10 часов – индивидуальная работа со студентами, 38 часов – самостоятельная работа студентов. При очной форме обучения аудиторные занятия включают лекционные и семинарские занятия. Индивидуальная работа со студентами предусматривает проведение консультаций по темам лекций и семинаров и при подготовке к зачету. Самостоятельная работа студентов имеет своей целью проработку лекционного материала, подготовку к семинарским занятиям и направлена на обучение студентов самостоятельной работе со специальной литературой. Изучение учебного курса завершается сдачей зачета.
Дисциплина базируется на курсах «Молекулярная биология митохондрий», «Структура и функция митохондрий», «Биологическая роль митохондрий на клеточном и организменном уровне», входящих в состав данного практико-ориентированного образовательного модуля, а также на курсах «Биофизика», «Биохимия», «Физическая химия», «Молекулярная биология», «Органическая химия», «Клеточная биология».
В результате освоения курса обучающийся должен знать:
Принципы распределения различных веществ в клетке, зависимость этого распределения от его физико-химических свойств и от функционального состояния митохондрий.
Методы влияния на функциональное состояние митохондрий с помощью различных биологически активных агентов, включая разобщители фосфорилирования, ингибиторы ферментов дыхательной цепи, ионофоры, проникающие катионы, анти- и про-оксиданты.
Основные свойства разработанных на данный момент митохондриально-направленных соединений, включая зарегистрированные лекарственные препараты, прошедшие клинические исследования и применяемые в медицинской практике
Алгоритм тестирования физико-химических свойств и биологической активностиновых митохондриально-адресованных соединений.
В результате освоения курса обучающийся должен уметь:
Оценивать по структурной формуле физико-химические свойства соединений, находить научную литературу для уточнения оценки этих свойств, предсказывать на основании этих свойств возможное влияние соединений на функции митохондрий и предсказывать физиологические последствия этого влияния
Применять знания в области биологии митохондрий для предсказания влияния выбранного вещества на их функцию; делать и научно обосновывать прогноз физиологических последствий этого влияния.
Прогнозировать патологические последствия дисфункции митохондрий от клеточного уровня до уровня организма в целом; разрабатывать подходы к коррекции митохондриальной дисфункции путем фармакологического воздействия на те или иные компоненты митохондрий.
Оценивать физико-химические свойства соединений по структурной формуле, находить в научной литературе и экспериментально определять параметры распределения исследуемого вещества между водной фазой и липидной мембраной, определять проницаемость биологических мембран для исследуемого вещества, предсказывать сродство исследуемого вещества к основным ферментам митохондрий
Прогнозировать побочные эффекты митохондриально-адресованных соединений на другие клеточные органеллы и на организм в целом.
В результате освоения курса обучающийся должен быть в состоянии воспринимать и критически анализировать современные экспериментальные работы, посвященные изучению влияния на митохондрии различных химических веществ, включая разобщители фосфорилирования, ингибиторы ферментов дыхательной цепи, ионофоры, проникающие катионы, анти- и про-оксиданты.
Содержание учебного курса «Принципы разработки митохондриально-адресованных лекарств»
Раздел I. Физико-химические свойства веществ, избирательно накапливающихся в митохондриях
Тема 1.
Ионы Скулачева: искусственные липофильные катионы.
Тема 2.
Флуоресцентные проникающие катионы на основе родамина.
Тема 3.
Модулирование свойств митохондриально-адресованных соединений: опыт тестирования производных SkQ1.
Раздел II. Алгоритм разработки и тестирования новых митохондриально-адресованных соединений.
Тема 1.
Дизайн и разработка новых инструментов для изучения структуры и функции митохондрий, а именно - митохондриально-направленных соединений (измерительных зондов, антиоксидантов, ингибиторов ферментов, активаторов ионных каналов), разобщителей-протонофоров, ионофоров и т.д., изучение свойств этих соединений на модельных системах.
Тема 2.
Методы изучения действия митохондриально-направленных соединений на изолированные митохондрии животных и дрожжей
Тема 3.
Методы изучения действия митохондриально-направленных соединений на клетки в культуре и на животных. Разработка методов профилактики и репарации окислительного повреждения митохондрий при помощи этих соединений, регулирующих уровень митохондриальных активных форм кислорода (мАФК).
Тема 4.
Поиск естественных модуляторов энергетической функции митохондрий методом генетического скрининга на одноклеточных эукариотах.
Раздел III. Влияние митохондриально-адресованных антиоксидантов на патологии животных
Тема 1.
Митохондриально-адресованные антиоксиданты ряда SkQ: результаты доклинических исследований. Геропротекторные свойства.
Тема 2.
Митохондриально-адресованные антиоксиданты как средство против возрастных патологий, в том числе – патологий зрения (синдром сухого глаза, катаракта, глаукома)
Раздел IV. Клинические исследования митохондриально-адресованных лекарств
Тема 1.
Клинические исследования глазных капель «Визомитин». Критерии выбора синдрома сухого глаза для первой серии испытаний. Клинические исследования по другим патологиям (катаракта, глаукома). Клинические исследования для регистрации в FDA.
Раздел V. Перспективы разработки новых митохондриально-адресованных лекарств
Тема 1.
Ионы Скулачева как универсальный способ адресной доставки веществ в митохондрии. Преимущества избирательного накопления потенциальных лекарств в митохондриях.
Тема 2.
Митохондриально-адресованные разобщители, прооксиданты, ингибиторы ферментов как потенциальные инновационные лекарства.
Основная учебная литература по учебному курсу «Принципы разработки митохондриально-адресованных лекарств»:
Мембранная биоэнергетика: Учебное пособие. 2010. Скулачев В.П., Богачев А.В., Каспаринский Ф.О. Москва. Издательство Московского Университета.
Основы биохимии Ленинджера. 2011 Д. Нельсон, М. Кокс. Москва, Бином: Лаборатория знаний .
Молекулярная биология клетки. 2006. Джеральд М. Фаллер, Деннис Шилдс Москва, Бином
Жизнь без старости. 2013. Владимир Скулачев, Максим Скулачев, Борис Фенюк. Издательство Эксмо. 256 стр.
Дополнительная литература:
Mitochondria and drugs. Scatena R. Adv Exp Med Biol. 2012;942:329-46. doi: 10.1007/978-94-007-2869-1_15. Review.
Advances in development of rechargeable mitochondrial antioxidants. Lukashev AN, Skulachev MV, Ostapenko V, Savchenko AY, Pavshintsev VV, Skulachev VP. Prog Mol Biol Transl Sci. 2014;127:251-65. doi: 10.1016/B978-0-12-394625-6.00010-6.
A New Stochastic Kriging Method for Modeling Multi-Source Exposure-Response Data in Toxicology Studies. Wang K, Chen X, Yang F, Porter DW, Wu N. ACS Sustain Chem Eng. 2014 Jul 7;2(7):1581-1591. Epub 2014 May 20.
Inhibition of oxidative hemolysis in erythrocytes by mitochondria-targeted antioxidants of SkQ series. Omarova EO, Antonenko YN. Biochemistry (Mosc). 2014 Feb;79(2):139-45. doi: 10.1134/S0006297914020072.
Mitochondria-targeted antioxidants prevent TNFα-induced endothelial cell damage. Galkin II, Pletjushkina OY, Zinovkin RA, Zakharova VV, Birjukov IS, Chernyak BV, Popova EN. Biochemistry (Mosc). 2014 Feb;79(2):124-30. doi: 10.1134/S0006297914020059.
High-fat diet-induced mitochondrial biogenesis is regulated by mitochondrial-derived reactive oxygen species activation of CaMKII. Jain SS, Paglialunga S, Vigna C, Ludzki A, Herbst EA, Lally JS, Schrauwen P, Hoeks J, Tupling AR, Bonen A, Holloway GP. Diabetes. 2014 Jun;63(6):1907-13. doi: 10.2337/db13-0816. Epub 2014 Feb 11.
Brain aging and mitochondria-targeted plastoquinone antioxidants of SkQ-type. Isaev NK, Stelmashook EV, Stelmashook NN, Sharonova IN, Skrebitsky VG. Biochemistry (Mosc). 2013 Mar;78(3):295-300. doi: 10.1134/S0006297913030127. Review.
Mild uncoupling of respiration and phosphorylation as a mechanism providing nephro- and neuroprotective effects of penetrating cations of the SkQ family. Plotnikov EY, Silachev DN, Jankauskas SS, Rokitskaya TI, Chupyrkina AA, Pevzner IB, Zorova LD, Isaev NK, Antonenko YN, Skulachev VP, Zorov DB. Biochemistry (Mosc). 2012 Sep;77(9):1029-37. doi: 10.1134/S0006297912090106.
Mitochondria-targeted antioxidants and metabolic modulators as pharmacological interventions to slow ageing. Gruber J, Fong S, Chen CB, Yoong S, Pastorin G, Schaffer S, Cheah I, Halliwell B. Biotechnol Adv. 2013 Sep-Oct;31(5):563-92. doi: 10.1016/j.biotechadv.2012.09.005. Epub 2012 Sep 27. Review.
Targeting of mitochondrial reactive oxygen species production does not avert lipid-induced insulin resistance in muscle tissue from mice. Paglialunga S, van Bree B, Bosma M, Valdecantos MP, Amengual-Cladera E, Jörgensen JA, van Beurden D, den Hartog GJ, Ouwens DM, Briedé JJ, Schrauwen P, Hoeks J. Diabetologia. 2012 Oct;55(10):2759-68. doi: 10.1007/s00125-012-2626-x. Epub 2012 Jul 12.
Mitochondria-targeted plastoquinone derivative SkQ(1) decreases ischemia-reperfusion injury during liver hypothermic storage for transplantation. Cherkashina DV, Sosimchik IA, Semenchenko OA, Volina VV, Petrenko AY. Biochemistry (Mosc). 2011 Sep;76(9):1022-9. doi: 10.1134/S0006297911090069.
Mitochondria as source of reactive oxygen species under oxidative stress. Study with novel mitochondria-targeted antioxidants--the "Skulachev-ion" derivatives. Izyumov DS, Domnina LV, Nepryakhina OK, Avetisyan AV, Golyshev SA, Ivanova OY, Korotetskaya MV, Lyamzaev KG, Pletjushkina OY, Popova EN, Chernyak BV. Biochemistry (Mosc). 2010 Feb;75(2):123-9.
Prevention of cardiolipin oxidation and fatty acid cycling as two antioxidant mechanisms of cationic derivatives of plastoquinone (SkQs). Skulachev VP, Antonenko YN, Cherepanov DA, Chernyak BV, Izyumov DS, Khailova LS, Klishin SS, Korshunova GA, Lyamzaev KG, Pletjushkina OY, Roginsky VA, Rokitskaya TI, Severin FF, Severina II, Simonyan RA, Skulachev MV, Sumbatyan NV, Sukhanova EI, Tashlitsky VN, Trendeleva TA, Vyssokikh MY, Zvyagilskaya RA. Biochim Biophys Acta. 2010 Jun-Jul;1797(6-7):878-89. doi: 10.1016/j.bbabio.2010.03.015. Epub 2010 Mar 20. Review.
An attempt to prevent senescence: a mitochondrial approach. Skulachev VP, Anisimov VN, Antonenko YN, Bakeeva LE, Chernyak BV, Erichev VP, Filenko OF, Kalinina NI, Kapelko VI, Kolosova NG, Kopnin BP, Korshunova GA, Lichinitser MR, Obukhova LA, Pasyukova EG, Pisarenko OI, Roginsky VA, Ruuge EK, Senin II, Severina II, Skulachev MV, Spivak IM, Tashlitsky VN, Tkachuk VA, Vyssokikh MY, Yaguzhinsky LS, Zorov DB. Biochim Biophys Acta. 2009 May;1787(5):437-61. doi: 10.1016/j.bbabio.2008.12.008. Epub 2008 Dec 29. Review.
Mitochondria-targeted plastoquinone derivatives as tools to interrupt execution of the aging program. 2. Treatment of some ROS- and age-related diseases (heart arrhythmia, heart infarctions, kidney ischemia, and stroke). Bakeeva LE, Barskov IV, Egorov MV, Isaev NK, Kapelko VI, Kazachenko AV, Kirpatovsky VI, Kozlovsky SV, Lakomkin VL, Levina SB, Pisarenko OI, Plotnikov EY, Saprunova VB, Serebryakova LI, Skulachev MV, Stelmashook EV, Studneva IM, Tskitishvili OV, Vasilyeva AK, Victorov IV, Zorov DB, Skulachev VP. Biochemistry (Mosc). 2008 Dec;73(12):1288-99.
Рекомендуемые источники информации в сети Интернет:
http://skq-project.ru/
Программу курса «Принципы разработки митохондриально-адресованных лекарств» можно подразделить на следующие составные части:
Часть 1. (Разделы I и II). Разработка и тестирование инновационных лекарственных препаратов на основе проникающих катионов (ионов Скулачева)
Введение в историю открытия проникающих сквозь биологические мембраны липофильных ионов, научное значение. Открытие «митохондриального электричества». Первые попытки использовать липофильные катионы как «молекулы-электровозы». MitoQ как первый вариант коньюгата липофильного катиона и антиоксиданта. Разработка митохондриально-адресованных антиоксидантов на основе трифенилфосфония и пластохинона. Вещества ряда SkQ.
Флуоресцентные проникающие катионы на основе родамина. Свойства родамина как положительно заряженного проникающего иона. Преимущество наличия флуоресценции для изучения механизма действия и детекции вещества в клетке и в организме.
Модулирование свойств митохондриально-адресованных соединений: опыт тестирования производных SkQ на основе родамина, трифенилфосфония, берберина и других проникающих катионов. Влияние варьирования длины линкера между антиоксидантной частью и липофильным катионом на физико-химические свойства вещества и его биологическую активность в митохондриях. Применение различных антиоксидантов, коньюгированных с липофильным катионами.
Дизайн и разработка новых инструментов для изучения структуры и функции митохондрий, а именно - митохондриально-направленных соединений (измерительных зондов, антиоксидантов, ингибиторов ферментов, активаторов ионных каналов), разобщителей-протонофоров, ионофоров и т.д., изучение свойств этих соединений на модельных системах.
MitoFluo как первый митохондриально-адресованный разобщитель. Применение соединений ряда SkQ, лишенных антиоксинантной части.
Методы изучения действия митохондриально-адресованных соединений на изолированные митохондрии животных и дрожжей. Дрожжи как удобный объект тестирования новых митохондриально-адресованных веществ. Методы изучения действия митохондриально-направленных соединений на клетки в культуре и на животных. Разработка методов профилактики и репарации окислительного повреждения митохондрий при помощи этих соединений, регулирующих уровень митохондриальных активных форм кислорода (мАФК).
Поиск естественных модуляторов энергетической функции митохондрий методом генетического скрининга на одноклеточных эукариотах.
Часть 2. (Раздел III). Доклинические исследования митохондриально-адресованных соединений
Первые испытания соединений ряда SkQ1. Эксперименты на клеточных культурах. Эксперименты на лабораторных животных; открытие геропротекторного эффекта SkQ1 на мышах. Повторение экспериментов на мышах; подверженность инфекциям как основной фактор, действуя на который, SkQ1 увеличивал продолжительность жизни мышей. Опыты на крысах с ускоренным старением линии OXYS. Обнаружение эффекта SkQ1 на старческие офтальмологические патологии. Проверка действия SkQ1 на зрение животных. Результаты испытаний на крысах, собаках, лошадях. Результаты исследования SkQ1 на рыбах и на беспозвоночных животных.
Доклинические исследования митохондриально-адресованных антиоксидантов как средства против возрастных патологий, в том числе – патологий зрения (синдром сухого глаза, катаракта, глаукома)
Часть 3. (Раздел IV). Клинические исследования митохондриально-адресованных соединений
Клинические исследования глазных капель «Визомитин». Критерии выбора синдрома сухого глаза для первой серии испытаний. Клинические исследования по другим патологиям (катаракта, глаукома). Клинические исследования для регистрации в FDA.
Часть 4. (Раздел V). Перспективы разработки новых митохондриально-адресованных лекарств
Ионы Скулачева как универсальный способ адресной доставки веществ в митохондрии. Преимущества избирательного накопления потенциальных лекарств в митохондриях. Митохондриально-адресованные разобщители, прооксиданты, ингибиторы ферментов как потенциальные инновационные лекарства. Экспериментальные данные доклинических исследований по применению митохондриально-адресованных соединений в лечении и профилактике патологий, вызванных ишемией-реперфузией, возраст-зависимых заболеваний, болезней печени, воспалительных процессов, нейродегенеративных заболеваний. Разработка антиоксидантов нового поколения; эффект мягкого разобщения (частичного уменьшения электрического потенциала митохондриальной мембраны).
Распределение теоретического материала по занятиям
№
|
Тема занятий
|
Основные вопросы,
рассматриваемые на занятиях
|
Активные и интерактивные формы проведения занятий
|
1
|
2
|
3
|
4
|
1
|
Ионы Скулачева: искусственные липофильные катионы.
(2ч)
|
История открытия: первые липофильные ионы, их роль в исследовании биоэнергетики митохондрий. История термина «Ионы Скулачева». Идея «молекулы-электровоза»
|
нет
|
2
|
Флуоресцентные проникающие катионы на основе родамина.
(2 ч).
|
Химическая структура родамина, его свойства. Влияние родамина на живую клетку. Применение родамина как флуоресцентного красителя для определения энергизации митохондрий. Идея использования родамина как «молекулы-электровоза». Преимущества флуоресцентных митохондриально-адресованных соединений.
|
нет
|
3
|
Модулирование свойств митохондриально-адресованных соединений: опыт тестирования производных SkQ1. (4 ч.)
|
Три основных компонента митохондриально-адресованных соединений: липофильный катион, линкер и эффекторная молекула. Теоретические и экспериментальные подходы для предсказания и проверки влияния вариации каждого из трех компонентов на физико-химические свойства соединений и на их воздействие на митохондрии и живую клетку.
|
нет
|
4
|
Дизайн и разработка новых митохондриально-направленных соединений (измерительных зондов, антиоксидантов, ингибиторов ферментов, активаторов ионных каналов), разобщителей-протонофоров, ионофоров и т.д., изучение свойств этих соединений на модельных системах. (2 ч)
|
Обзор основных свойств митохондриальной мембраны, важных для разработки новых митохондриально-адресованных соединений. Измерительные зонды на основе таких соединений. Митофлуоресцеин как первый митохондриально-направленный флуоресцентный разобщитель. Митохондриально адресованные антиоксиданты: опыт изучения свойств на примере палитры соединений – производных SkQ.
Понятие «мягкое разобщение». Влияние лишенных антиоксидантной части митохондриально-адресованных соединений.
Теоретические перспективы разработки митохондриально-адресованных ингибиторов дыхательной цепи и других ферментов митохондрий.
|
|
5
|
Методы изучения действия митохондриальн-направленных соединений (4 ч)
|
Способы изучения распределения вещества в живой клетке. Преимущества флуоресцентных веществ. Спетр основных параметров жизнедеятельности клетки, измерения которых необходимы для охарактеризования функционального влияния выбранного соединения на митохондрии. Электронная микроскопия для изучения действия митохондриально-направленных соединений. Эксперименты на клеточных культурах. Применение лабораторных животных для изучения действия митохондриально-направленных соединений: основные трудности и проблемы. Возможности исследования на человеке: правила проведения клинических исследований.
|
|
6
|
Поиск естественных модуляторов энергетической функции митохондрий методом генетического скрининга на одноклеточных эукариотах. (2 ч)
|
Дрожжи как модельный организм для изучения структуры и функции митохондрий. Использование дрожжей для тестирования свойств новых митохондриально-адресованых соединений. Генетический скрининг: основные преимущества и недостатки. Примеры применения генетического скрининга на дрожжах для разработки новых лекарственных средств.
Перспективны применения генетического скрининга на дрожжах для поиска противораковых митохондриально-адресованных соединений.
|
|
7
|
Митохондриально-адресованные антиоксиданты ряда SkQ: результаты доклинических исследований. Геропротекторные свойства. (4 ч.)
|
Понятие о доклинических исследованих. Уровни доклинических исследований: молекулярное моделирование и физико-химические расчеты, химические эксперименты, исследования на выделенных митохондриях, на клеточных культурах, на модельных организмах. Преимущества различных лабораторных животных для доклинических исследований митохондриально-адресованых соединений.
|
|
8
|
Митохондриально-адресованные антиоксиданты как средство против возрастных патологий, в том числе – патологий зрения (синдром сухого глаза, катаракта, глаукома) (2ч.)
|
Теория программируемого старения. Роль активных форм кислорода в этом процессе. Митохондрии как один из основных генераторов активных форм кислорода в клетке. Первые эксперименты с митохондриально-адресованными антиоксидантами. Результаты применения соединений класса SkQ на мышах, крысах, плодовых мушках, рыбах. Эффекты митохондриально-адресованных антиоксидантов на ускоренно стареющих крыс линии OXYS и на трансгенных мышей с поврежденным геном митохондриальной ДНК-полимеразы гамма.
Результаты применения митохондриально-адресованных антиоксидантов для предотвращения и лечения патологий зрения у животных.
|
|
9
|
Клинические исследования митохондриально-адресованных лекарств (2 ч)
|
Общее понятие о клинических исследованиях, их принципы и фазы. История первых клинических исследований глазных капель Визомитин, разработанных на основе митохондриально-адресованных антикосидантов (показание: синдром сухого глаза). Результаты клинических исследований глазных капель Визомитин по показаниям глаукома и катаракта. Дальнейшие преспективы клинических исследований митохондриально адресованных антиоксидантов. Особенности клинических исследований пероральных форм.
|
|
10
|
Ионы Скулачева как универсальный способ адресной доставки веществ в митохондрии. Преимущества избирательного накопления потенциальных лекарств в митохондриях. (2 ч)
|
Идея адресной доставки лекарств: фармакологические преимущества. Положительно зараженные липофильные ионы как «молекулы-электровозы», избирательно накапливающиеся в митохондриях в тысячекратном и более избытке по сравнению с цитоплазмой клетки.
Способы экспериментального изучения распределения веществ между митохондриями и остальной частью клетки.
Расчет эффективных концентраций митохондриально-адресованых соединений исходя из их физико-химических свойств и количества в расчете на единицу живой массы.
|
|
11
|
Митохондриально-адресованные разобщители, прооксиданты, ингибиторы ферментов как потенциальные инновационные лекарства. (2 ч)
|
Понятие о силе разобщителя. Явление «мягкого разобщения». Анионные и катионные разобщители. Разобщающие свойства митохондриально-адресованных соединений: природа, способы количественной оценки. Соединение разобщителей с липофильными катионами: митохондрально-адресованные разобщители. Митофлуо как первый флуоресцентный митохондриально-адресованый разобщитель: свойства, область применения.
Конъюгация прочих эффектроных молекул с Ионами Скулачева. Перспективы разработки и применения митохондриально-адресованных прооксидантов, ингибиторов ферментов как лекарственных средств.
|
|
12
|
Генетика митохондрий и митохондриальные болезни (2 ч).
|
Типы повреждений митохондриальной ДНК: точечные замены, делеции, инсерции и нарушения кольцевой структуры. Причины повреждения митохондриальной ДНК: нарушения процессов репликации, репарации, а также действие мутагенов. Виды точечных мутаций в митохондриальной ДНК, их распределение по геному. Виды делеций митохондриальной ДНК, причины их возникновения. Гетероплазмия митохондриальной ДНК, ее роль в дисфункции митохондрий, клеток и органов. Митохондриальные заболевания (МЗ): причины, частота встречаемости. Генетика МЗ, обусловленных мутациями в митохондриальной (материнское наследование) и ядерной ДНК (аутосомно-доминантное и аутосомно-рецессивное наследование) на примерах наследственной оптической нейропатии Лебера, доминантной оптической атрофии и атаксии Фридрейха. Методы детекции точечных мутаций в митохондриальной ДНК. Понятие «узкого места» для митохондриальной ДНК в онтогенезе млекопитающих, его эволюционное значение. Классификация МЗ. Причины разнообразных клинических проявлений одних и тех же мутаций в митохондриальных генах. Тканеспецифичность МЗ. Симптоматика МЗ. Примеры МЗ. Синдром Кирнса-Сейра, его генетика. Хроническая прогрессирующая наружная офтальмоплегия, ее генетика. Митохондриальная энцефалопатия с лактоацидозом и инсультоподобными эпизодами (MELAS), ее генетика и диагностика. Миоклоническая эпилепсия. Наследственная оптическая невропатия Лебера, значение ее генетической диагностики для пенетрантности заболевания. Диагностика МЗ: клинические, лабораторные и генетические исследования. Пути лечения МЗ. Перспективные направления лечения МЗ. Соматические мутации в митохондриальной ДНК.
|
|
Зачет. Вопросы, выносимые на зачет по курсу «Принципы разработки митохондриально-адресованных лекарств»:
Какие физико-химические свойства могут обуславливать избирательное накопление вещества в митохондриях?
Объясните роль мембранного потенциала на внутренней мембране митохондрий в распределении в клетке проникающих катионов.
Что такое липофильные ионы? Почему положительно заряженные липофильные ионы избирательно накапливаются в митохондриях?
Опишите преимущества и недостатки родаминовых производных митохондриально-адресованных соединений.
Какие свойства были обнаружены у первого митохондриально-адресованного антиоксиданта (MitoQ)? В чем заключаются преимущества митохондриально-адресованных антиоксидантов на основе пластохинона?
Что такое «мягкое разобщение»? Почему вещества ряда SkQ проявляют свойства мягких разобщителей?
Какие эффекты оказывают митохондриально-адресованные антиоксиданты при добавлении к выделенным митохондриям?
Какие эффекты оказывают митохондриально-адресованные антиоксиданты при добавлении к клеткам в культуре?
Какие эффекты оказывают митохондриально-адресованные антиоксиданты при введении в организм лабораторных животных?
Чем обусловлен геропротекторный эффект митохондриально-адресованных антиоксидантов?
Каким образом митохондриально-адресованные антиоксиданты могут предотвращать программируемую гибель клеток?
Опишите основные этапы тестирования новых митохондриально-адресованных потенциальных лекарственных средств.
Опишите перспективы дизайна и разработки новых митохондриально-адресованных лекарственных средств.
Опишите преимущества наличия флуоресценции для изучения механизма действия и детекции вещества в клетке и в организме.
Как влияет выбор липофильного катиона (родамин, трифенилфосфоний, берберин) на свойства митохондриально-адресовных соединений?
Как влияет длина линкера между антиоксидантной частью и липофильным катионом на физико-химические свойства митохондриально-адресовных антиоксидантов и их биологическую активность в митохондриях?
Чем можно объяснить наблюдаемые положительные эффекты применения соединений класса SkQ, лишенных антиоксидантной части?
Какие преимущества имеют дрожжи как объект тестирования новых митохондриально-адресованных веществ?
Опишите принципы постановки и результаты доклинических исследований митохондриально-адресованного лекарства Визомитин
Почему первым лекарственным средством на основе митохондриально-направленного антиоксиданта стали глазные капли? Каким образом действующее вещество в этом лекарстве может помогать при синдроме сухого глаза?
Опишите результаты доклинических исследований митохондриально-адресованных антиоксидантов как средства против возрастных патологий, в том числе – патологий зрения (синдром сухого глаза, катаракта, глаукома)
Опишите основные экспериментальные результаты доклинических исследований по применению митохондриально-адресованных соединений в лечении и профилактике патологий, вызванных ишемией-реперфузией, возраст-зависимых заболеваний, болезней печени, воспалительных процессов, нейродегенеративных заболеваний.
|