Разработка фундаментальных подходов для создания на основе углеводных лигандов вакцин 3-его поколения и иммуноферментных диагностикумов для обнаружения и предотвращения клинически значимых бактериальных и грибковых инфекций.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-73-30017

НазваниеРазработка фундаментальных подходов для создания на основе углеводных лигандов вакцин 3-его поколения и иммуноферментных диагностикумов для обнаружения и предотвращения клинически значимых бактериальных и грибковых инфекций.

Руководитель Нифантьев Николай Эдуардович, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук , г Москва

Конкурс №33 - Конкурс 2019 года по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными 2019_33

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-103 - Синтез, строение и свойства природных и физиологически активных веществ; медицинская химия и прогнозирование различных видов биоактивности

Ключевые слова гликонауки, олигосахарид, гликоконъюгат, углеводная вакцина, гликолекарство, иммуноферментный диагностикум, бактериальные инфекции, грибковые инфекции.

Код ГРНТИ31.23.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Настоящий проект посвящен комплексному междисциплинарному исследованию гомо- и гетероолигосахаридов, отвечающих фрагментам полисахаридных антигенов опаснейших грибковых и бактериальных патогенов, а также созданию с их помощью углеводных вакцин 3-его поколения и иммуноферментных сэндвичевых диагностикумов, требуемых для обнаружения и предотвращения клинически значимых бактериальных и грибковых инфекций. Целевыми объектами вакцинных исследований являются олигосахариды, отражающие структурные фрагменты антигенных полисахаридов бактерий - полирибозилрибитолфосфата H. influenzae тип b, альгината P. aeruginosa (синегнойная палочка), галактанов 1-3 и маннанов K. pneumoniae О1, дигетерогликана E. faecalis; а также полисахаридов грибковых патогенов – галактоксиломаннана C. neoformans, а также альфа- и бета-маннанов C. albicans. Выбранные объекты исследований будут использованы для разработки соответствующих вакцин, не производящихся пока в РФ. Отметим, что вакцина против H. influenzae тип b включена в Национальный календарь профилактических прививок, однако до сих пор современная вакцина данного типа в РФ не разработана, хотя на ближайшую перспективу запланировано её очень широкое применение. Остальные же вакцины являются первыми в своих классах не только в РФ, но и в мире. Указанные бактериальные и грибковые патогены относятся к группе возбудителей опасных инфекций, проблема лечения которых часто связана с антибиотикорезистентностью. Среди них K. pneumoniae и P. aeruguinosa вообще включены Всемирной Организацией Здравоохранения в группу патогенов, представляющих особую опасность для человечества («группа ESKAPE»). В ходе выполнения вакцинных исследований будут разработаны тест-системы для оценки эффективности иммунизации, но в случае K. pneumoniae C. neoformans и C. albicans важной задачей работ по проекту будет разработка подходов к созданию сэндвичевых иммуноферментных диагностикумов, построенных на обнаружении антигенных полисахаридов, продуцируемых указанными патогенами. Для H. influenzae тип b, P. aeruginosa и E. faecalis разнообразные типы диагностикумов имеются на фармацевтическом рынке, но в проекте будут созданы тест-системы для оценки эффективности иммунизации. Запланированный проект представляет собой междисциплинарное исследование, состоящее из четырёх главных поднаправлений работ, включающих широкую пограмму по стерео- и регионаправленному синтезу разнообразных олигосахаридов, отражающих строго определённые структурные фрагменты указанных выше полисахаридов. Также будут подробно проанализированы особенности спектров 1Н и 13С ЯМР полученных соединений и проведен их конформационный анализ с привлечением экспериментов по ядерным эффектам Оверхаузера и измерению дальних гомо- и гетероядерных констант спин-спинового взаимодействия, а так же теоретических расчётов методами квантовой и молекулярной механики и молекулярной динамики. Отдельная часть проекта будет посвящена дизайну конъюгатов синтезированных олигосахаридов с получением иммуногенов (в том числе вакцинных кандидатов) на основе белков-носителей, а также покрывающих антигенов, необходимых для изучения эффективности иммунного ответа и специфичности образующихся иммуноглобулинов. Также, важным этапом проекта будет часть, посвященная гликобиологическим и иммунологическим исследованиям, получению и характеристике моноклональных антител и созданию на их основе прототипов иммуноферментных диагностикумов, а также созданию и характеристике конъюгированных вакцин 3-его поколения. Успешное выполнение всех запланированных работ обеспечивается результатами имеющихся у авторов проекта задельных исследований, в ходе которых были предложены оригинальные методы а) синтеза производных углеводов; б) спектрального и конформационного анализа сложных олигосахаридов, в) проведения исследований топологии связывания углеводных лигандов и белковых рецепторов, а так же разработаны подходы к созданию диагностикумов и вакцин на основе синтетических олигосахаридных лигандов. Учитывая междисциплинарный характер запланированных исследований, в состав исполнителей проекта входят сотрудники не только ИОХ РАН, но и Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, кафедры клинической микологии, аллергологии и иммунологии СЗГМУ им. И.И.Мечникова, Национального медицинского исследовательского центра гематологии Минздрава России, НИИ вакцин и сывороток им.И.И.Мечникова и ГНИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов НИЦ "Курчатовский институт". Имеющиеся у авторов методы, как и запланированные исследования, отвечают самому высокому мировому уровню современных исследований в областях химии и биохимии углеводов, гликотехнологии, структкрных и конформационных исследований, иммунологии, бактериологии, микологии и других областях наук о живых системах.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Крылов В.Б., Нифантьев Н.Э. Monoclonal antibody AP3 binds galactomannan antigens displayed by the pathogens Aspergillus flavus, A. fumigatus and A. parasiticus Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 9: 234 (год публикации - 2019)
10.3389/fcimb.2019.00234

2. Карелин А.А., Цветков Ю.Е., Крылов В.Б., Нифантьев Н.Э. Importance of Candida Antigenic Factors: Structure-driven Immunomodulation Properties of Synthetically Prepared Mannooligosaccharides in RAW264. 7 Macrophages. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 9: 378 (год публикации - 2019)
10.3389/fcimb.2019.00378

3. Крылов В.Б., Петрук М.И., Каримова М.Р., Мухаметова Л.И., Матвеев А.Л., Тикунова Н.В., Еремин С.А., Нифантьев Н.Э. Возможности поляризационного флуоресцентного иммуноанализа для определения галактоманнана Aspergillus fumigatus Известия Академии наук. Серия химическая, 12: 2365-2369 (год публикации - 2019)

4. Крылов В.Б., Нифантьев Н.Э. Synthetic oligosaccharides mimicking fungal cell wall polysaccharides Current Topics in Microbiology and Immunology SpringerNature book series (год публикации - 2020)

5. Аргунов Д.А., Тростянецкая А.С., Крылов В.Б., Курбатова Е.А., Нифантьев Н.Э. Convergent Synthesis of Oligosaccharides Structurally Related to Galactan I and Galactan II of Klebsiella Pneumoniae and their Use in Screening of Antibody Specificity. European Journal of Organic Chemistry, 2019, 4226–4232 (год публикации - 2019)
10.1002/ejoc.201900389

6. Крылов В.Б., Аргунов Д.А., Карелин А.А., Нифантьев Н.Э. Potential of chemically synthesized oligosaccharides to precisely define the carbohydrate moieties of the fungal cell wall responsible for the human immune response. The example of the Aspergillus fumigatus cell wall galactomannan mSphere (год публикации - 2020)

7. Гербст А.Г., Крылов В.Б., Аргунов Д.А., Петрук М.И., Соловьев А.С., Дмитренок А.С., Нифантьев Н.Э. Influence of per-O-sulfation upon the conformational behaviour of common furanosides Beilstein Journal of Organic Chemistry, 15, 685–694. (год публикации - 2019)
10.3762/bjoc.15.63

8. Казакова Е.Д., Яшунский Д.В., Крылов В.Б., Нифантьев Н.Э. Biotinylated oligo-α-(1→4)-D-galactosamines and their N-acetylated derivatives: α-stereoselective synthesis and immunology application Journal of the American Chemical Society, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 3, 1175–1179 (год публикации - 2020)
10.1021/jacs.9b11703

9. А.Е. Зайцев, Е.А. Курбатова, Н.Б. Егорова, Е.В. Сухова, Н.Э. Нифантьев Клинико-иммунологические аспекты иммуногенности капсульного полисахарида Streptococcus pneumoniae серотипа 3 в составе пневмококковых вакцин ЖУРНАЛ МИКРОБИОЛОГИИ, ЭПИДЕМИОЛОГИИ И ИММУНОБИОЛОГИИ, J. Мicrobiol. Epidemiol. Immunobiol. 2020; 97(1), 73-83 (год публикации - 2020)
10.36233/0372-9311-2020-97-1-72-82

10. М.Л. Генинг, Н.Э. Нифантьев Broadly protective semi-synthetic glycoconjugate vaccine against pathogens capable of producing poly-β-(1→6)-N-acetyl-D-glucosamine exopolysaccharide Drug Discovery Today: Technologies, Drug Discov Today: Technol (2020), https://doi.org/10.1016/j.ddtec.2020.09.002 (год публикации - 2020)
10.1016/j.ddtec.2020.09.002

11. Д.А. Аргунов, В.Б. Крылов, Н.Э. Нифантьев Synthetic oligomers mimicking capsular polysaccharide diheteroglycan are potential vaccine candidates against encapsulated enterococcal infections ACS Infectious Diseases, ACS Infect. Dis. 2020, 6, 1816−1826 (год публикации - 2020)
10.1021/acsinfecdis.0c00063

12. Е.Д. Казакова, Д.В. Яшунский, Е.А. Хатунцева, Н.Э. Нифантьев Azidophenylselenylation of glycals towards 2-azido-2-deoxy-selenoglycosides and their application in oligosaccharide synthesis Pure and Applied Chemistry, Pure Appl. Chem., 92(7), 1047–1056 (год публикации - 2020)
10.1515/pac-2020-0105.

13. А.Г. Гербст, В.Б. Крылов, Н.Э. Нифантьев Application of computational methods for the studies of carbohydrate reactivity Carbohydrate Chemistry: Chemical and Biological Approaches, Carbohydrate Chemistry, 2021, 44, 151-169 (год публикации - 2021)
10.1039/9781788013864-00151

14. Ю.Е. Цветков, Н.Э. Нифантьев Synthesis of biotin-tagged chitosan oligosaccharides and assessment of their immunomodulatory activity Frontiers in Chemistry, Front. Chem. 8:554732. (год публикации - 2020)
10.3389/fchem.2020.554732

15. Е.А. Курбатова, Н.К. Ахматова, А.Е. Зайцев, Э.А. Ахматова, Н.Б. Егорова, Н.Е. Ястребова, Е.В. Сухова, Д.В. Яшунский, Ю.Е. Цветков, Н.Э. Нифантьев Higher Cytokine and Opsonizing Antibody Production Induced by BSA-Conjugated Tetrasaccharide Related to Streptococcus pneumoniae Type 3 Capsular Polysaccharide Frontiers in Immunology, Front. Immunol. 2020, 11:578019 (год публикации - 2020)
10.3389/fimmu.2020.578019

16. Крылов В.Б., Нифантьев Н.Э. Synthetic carbohydrate based anti-fungal vaccines Drug Discovery Today: Technologies, том 35–36, стр. 35-43 (год публикации - 2020)
10.1016/j.ddtec.2020.11.002

17. Генинг М.Л., Курбатова Е.А., Нифантьев Н.Э. Синтетические аналоги капсулярных полисахаридов Streptococcus pneumoniae и иммуногенная активность гликоконъюгатов Биоорганическая Химия, том 47, № 1, с. 3–28 (год публикации - 2021)
10.31857/S0132342321010073

18. Хатунцева Е.А., Нифантьев Н.Э. Гликоконъюгатные вакцинные препараты для иммунопрофилактики заболеваний, вызываемых Haemophilus influenzae типа b Биоорганическая Химия, том 47, № 1, с. 29–56 (год публикации - 2021)
10.1134/S1068162021010106

19. Дорохова В.С., Гербст А.Г., Комарова Б.С., Дмитренок А.С., Шашков А.С., Крылов. В.Б. Нифантьев Н.Э. Synthesis and conformational analysis of vicinally branched trisaccharide β-D-Galf-(1→2)-[β-D-Galf-(1→3)-]-α-Galp from Cryptococcus neoformans galactoxylomannan Organic & Biomolecular Chemistry, Том 19, Стр. 2923-2931 (год публикации - 2021)
10.1039/D0OB02071K

20. Мухаметова Л.И., Крылов В.Б., Соловьев A.C., Яшунский Д.В., Матвеев A.Л., Тикунова Н.В., Еремин С.А., Нифантьев Н.Э. Характеристика аффинности анти-β-(1→3)-D-глюканового моноклонального антитела 3G11 методом поляризационно-флуоресцентного иммуноанализа Известия Академии наук. Серия химическая, Том 70, стр. 975-981 (год публикации - 2021)
10.1007/s11172-021-3175-6

21. Гербст А.Г., Крылов В.Б., Нифантьев Н.Э. Computational and NMR Conformational Analysis of Galactofuranoside Cycles Presented in Bacterial and Fungal Polysaccharide Antigens Frontiers in Molecular Biosciences, 8:719396 (год публикации - 2021)
10.3389/fmolb.2021.719396

22. Яшунский Д.В., Дорохова В.С., Комарова Б.С., Крылов В.Б., Нифантьев Н.Э. Синтез биотинилированного пентасахарида, структурно родственного фрагменту глюкоманнана Candida utilis Известия Академии наук. Серия химическая, 2021, №11, стр. 2208-2213 (год публикации - 2021)

23. Сухова Е.В., Яшунский Д.В., Курбатова Е.А., Ахматова Э.А., Цветков Ю.Е., Нифантьев Н.Э. Synthesis and preliminary immunological evaluation of a pseudotetrasaccharide related to a repeating unit of the Streptococcus pneumoniae serotype 6A capsular polysaccharide Frontiers in Molecular Biosciences, 8:754753 (год публикации - 2021)
10.3389/fmolb.2021.754753

24. Куцевалова О.Ю., Козель Ю.Ю., Нифантьев Н.Э., Антонец А.В., Крылов В.Б. Значение разработки новых маннановых тестов в диагностике инвазивного кандидоза у онкологических больных Южно-Российский онкологический журнал, т.2, №3, с. 42-47 (год публикации - 2021)
10.37748/2686-9039-2021-2-3-5

25. Аленичев М.К., Левин А.Д., Юшина А.А., Кострикина Е.С., Лебедин Ю.С., Андреева И.П., Григоренко В.Г., Крылов В.Б., Нифантьев Н.Е. Nano-biosensor based on combined use of the dynamic and static light scattering for Aspergillus galactomannan analysis Sensing and Bio-Sensing Research, 35, 100475. (год публикации - 2022)
10.1016/j.sbsr.2022.100475

26. Пойманова Е.Ю., Шапошник П.А., Анисимов Д.С., Завьялова Е.Г., Труль А.А., Скоротецкий М.С., Борщев О.В., Винницкий Д.З., Полинская М.С., Крылов В.Б., Нифантьев Н.Е., Агина Е.В., Пономаренко С.А. Biorecognition Layer Based On Biotin-Containing [1]Benzothieno[3,2 b][1]benzothiophene Derivative for Biosensing by Electrolyte-Gated Organic Field-Effect Transistors ACS Applied Materials & Interfaces, 14(14), 16462-16476 (год публикации - 2022)
10.1021/acsami.1c24109

27. Хатунцева Е.А., Нифантьев Н.Е. Cross reacting material (CRM197) as a carrier protein for carbohydrate conjugate vaccines targeted at bacterial and fungal pathogens International Journal of Biological Macromolecules, 218, 775-798, (год публикации - 2022)
10.1016/j.ijbiomac.2022.07.137

28. Шубина Л.К., Макарьева Т.Н., Яшунский Д.Ю., Гербст А.Г., Нифантьев Н.Е., Стоник В.А. Novel GSK‐3β inhibitor Neopetroside A protects against murine myocardial ischemia/reperfusion injury JACC: Basic to Translational Science, 7(11), 1102-1116 (год публикации - 2022)
10.1016/j.jacbts.2022.05.004

29. Соловьев A.C., Царапаев П.В., Крылов В.Б., Яшунский Д.В., Кушлинский Н.Е., Нифантьев Н.Э. Исследование репертуара антител против маннана Candida albicans в сыворотках крови здоровых доноров Известия Академии наук. Серия химическая, 72(1) (год публикации - 2023)

30. Токатлы А.И., Винницкий Д.З., Яшунский Д.В., Цветков Ю.Е., Нифантьев Н.Э. Гликозилирование производными фенил-2-азидо-2-дезокси-1-селено-α-D-глюко- и α-D-маннопиранозида Известия Академии наук. Серия химическая, 72(3) (год публикации - 2023)

31. Камнева А.А., Яшунский Д.В., Гербст А.Г., Нифантьев Н.Э. Необычные превращения моно- и дисахаридных интермедиатов в синтезе олигосахаридов, родственных фрагментам капсульного полисахарида Haemophilus influenzae типа E Доклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах, 2023, 3 (год публикации - 2023)

Публикации