ОТДЕЛ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ИНФЕКЦИЙ

Руководитель отдела - доктор медицинских наук Ю.Ф.Белый.

Основные направления научных исследований и разработок: структурно-функциональные свойства токсинов и факторов патогенности бактерий; генетические детерминанты факторов патогенности; молекулярно-биологические и иммунологические диагностические тест-системы; конструирование и оценка эффективности рекомбинантных и ДНК вакцинных препаратов; поиск антидотов против ботулинических токсинов; создание генетических конструкций, обеспечивающих синтез гибридных адресных белков.

В апреле 2009 г. отдел преобразован присоединением лабораторий ассоциированных инфекций, анатомии микроорганизмов, биофизических и радиоизотопных исследований, ранее входивших в состав отдела структуры и функции микроорганизмов.

Лаборатория молекулярных основ патогенности
(c группой стафилококковых инфекций)

Руководитель лаборатории - доктор медицинских наук Ю.Ф.Белый.

В лаборатории на молекулярном уровне изучается взаимодействие бактерий с эукариотическим клетками с использованием в качестве моделей анаэробных микроорганизмов Clostridium difficile, C.tetani, C.perfringens и других. Исследуются архитектоника клеточной стенки и роль поверхностных структур микроорганизмов в вирулентности и формировании иммунитета хозяина. Разрабатываются современные методы диагностики и иммунотерапии инфекций, вызываемых анаэробными микроорганизмами, с применением технологий молекулярной генетики и молекулярной биохимии.

В лаборатории созданы и апробируются генно-инженерные конструкции на основе токсинов C.difficile, C.tetani, C.histolyticum и C.perfringens. Основное внимание в исследованиях уделяется бактериальным белкам, взаимодействующим с актиновым аппаратом эукариотических клеток и влияющим на процессы фагоцитоза. С использованием различных доменов токсинов проводится изучение иммунорегулирующей активности бактериальных продуктов с целью создания новых лечебно-профилактических и диагностических препаратов.

С использованием компьютерного моделирования разрабатывается принципиально новая концепция строения клеточной стенки бактерий. Она учитывает современные данные структурной биохимии, физиологии, органической химии и молекулярной генетики и способствует дальнейшей расшифровке механизмов образования и формирования клеточной стенки бактерий, а также процессов транспорта ферментов и иных микробных белков на поверхность клетки и их секреции во внеклеточное пространство.

С применением эпидемиологических и биохимических методов осуществляется разработка новых подходов к иммунопрофилактике раневых клостридиозов (столбняка и газовой гангрены) - тяжелейших осложнений травм и хирургических вмешательств. Создается комплексный препарат, содержащий протективные антигены возбудителей столбняка и газовой гангрены. Важным компонентом данной работы является выделение в чистом виде и изучение основных токсических микробных продуктов (столбнячного токсина, тетанолизина), а также выявление не известных ранее компонентов клеточной стенки патогенных клостридий. Получаемые белки представляют интерес не только с практической точки зрения, как компоненты новых вакцинных средств, но также и в теоретическом плане – в качестве факторов, участвующих в патогенезе столбняка и газовой гангрены.

Группа стафилококковых инфекций функционирует в составе лаборатории с 2010 г.

Основными направлениями исследований группы являются следующие:

- изучение молекулярной эпидемиологии стафилококковой инфекции в РФ, совершенствование эпидемиологического надзора и тактики борьбы с инфекциями, связанными с оказанием медицинской помощи;

- исследование свойств и разработка диагностикумов для детекции новых энтеротоксинов и энтеротоксин-подобных пептидов стафилококков.

В рамках первого направления изучаются структурные особенности организации геномов S.aureus и коагулазонегативных стафилококков (CoNS), роль мобильных генетических элементов в микроэволюции возбудителей госпитальных инфекций, молекулярные механизмы адаптации стафилококков к различным хозяевам. В результате проведенных исследований впервые идентифицированы эпидемические штаммы метициллинрезистентного S.aureus (MRSA), циркулирующие в стационарах нескольких регионов РФ. С использованием молекулярно-генетических методов, включая полногеномное секвенирование, доказано их генетическое родство с эпидемическими штаммами MRSA, циркулирующими в других странах мира. Научно обоснована необходимость молекулярно-генетического мониторинга MRSA в стационарах РФ. В геноме CoNS идентифицированы новые типы геномных островов SCCmec, детерминирующих устойчивость к бета-лактамным антибиотикам.

В рамках второго направления изучаются факторы, влияющие на продукцию энтеротоксинов S.aureus, ведется поиск веществ, блокирующих их экспрессию. Совместно с сотрудниками лаборатории клостридиозов получены рекомбинантные стафилококковые энтеротоксины С, D, E, H, G, I, K и TSST-1 и специфические диагностические сыворотки к ним. Разработаны тест-системы для индикации энтеротоксинов с чувствительностью 1-5 нг/мл.

Группа является хранителем уникальной коллекции эталонных штаммов S.aureus, продуцирующих различные типы токсинов, эталонных штаммов различных видов стафилококка, создан музей и банк ДНК эпидемических штаммов, музей клинических изолятов. Эти коллекции – основа фундаментальных и научно-практических разработок.

Лаборатория клостридиозов

Руководитель лаборатории - доктор биологических наук А.Н.Носков.

Основными направлениями деятельности лаборатории являются следующие:

• Разработка рекомбинантной вакцины против ботулизма.
Основной целью исследования является оценка иммуногенности различных доменов нейротоксина типа А. Получены генетические конструкции, обеспечивающие продукцию нетоксичных рекомбинантных энзиматических и рецептор-связывающих доменов нейротоксинов типа А, B, C, E, F и G. На модели рекомбинантных доменов нейротоксина типа А показано, что они обладают иммуногенными свойствами, но в разной степени способны вызывать формирование протективного иммунитета. Главным недостатком рекомбинантных доменов нейротоксинов является их нерастворимость. Поэтому, основные усилия сосредоточены на получении рекомбинантных доменов в растворимой форме. После решения этой задачи получение поливалентной вакцины против ботулизма станет практической реальностью.
• Оценка возможности получения ДНК-вакцины.
Целью исследования является выяснение возможности получения ДНК-вакцины против бактериальных токсинов. На основе векторной плазмиды pcDNA3 получены ДНК-конструкции, в которых под контролем регуляторных последовательностей CMV находятся нетоксичные рецептор-связывающие домены экзотоксина А синегнойного токсина, а также шига-подобных токсинов типа 1 и 2. Полученные препараты ДНК-вакцин введены в штамм S.typhi 21A, который использован для их доставки внутрь эукариотических клеток. Результаты исследований показали, что при оральном поступлении вакцинных штаммов в организм мышей только ДНК-конструкция с доменом экзотоксина А обеспечивала защиту животных от действия гомологичных токсинов.
• Конструирование адресных гибридных белков.
Основной целью исследований является выяснение возможности использования рецептор-связывающих доменов ботулинических нейротоксинов для доставки лекарственных белков в ткани нервной системы. Получены генетические конструкции, обеспечивающие накопление рекомбинантных белков, состоящих из рецептор-связывающего домена нейротоксина типа А, с одной стороны, и протеина А стафилококков или экзофермента С3 C.botulinum, – с другой. Протеин А в данном случае служит маркером для регистрации проникновения гибридного белка внутрь нейронов, в то время как экзоэнзим С3 обладает способностью ускорять регенерацию и рост нервных волокон. Дальнейшая работа направлена на получение информации о функциональных свойствах новых белков.
• Разработка иммунологических и молекулярно-биологических методов идентификации токсин-продуцирующих патогенных бактерий.
Объектом исследования служат такие бактериальные токсины как ботулинические типа A, B, C, E, F и G, шига-подобные типа 1 и 2, термолабильный энтеротоксин кишечной палочки, дифтерийный токсин, экзотоксин А псевдомонад. Для идентификации этих токсинов и их генов используется иммуноферментный метод и полимеразная цепная реакция.

Лаборатория ассоциированных инфекций
(с группой по изучению возбудителя СПИД)

Руководитель лаборатории - доктор биологических наук Г.Г.Миллер.

Основное направление исследований - изучение молекулярной и супра-молекулярной организации патогенных микроорганизмов электронно-микроскопическим методом в условиях смешанных инфекций человека и животных, а также особенностей их взаимодействия с клетками эукариот.

В группе по изучению возбудителя СПИД, организованной в 1985 году, проводилась изоляция ВИЧ от больных и вирусоносителей, разработан ИФА-диагностикум на антитела к ВИЧ на основе созданного в группе хронического продуцента вируса HTHIV27. В настоящее время проводятся работы по проблеме патогенеза ВИЧ-инфекции и ВИЧ-ассоциированных инфекций в клеточных культурах по темам:

• химиотерапия вирусных инфекций;
• изучение состава, структуры, стабильности и динамики созревания вирионов ВИЧ под действием ингибиторов протеазы;
• факторы, влияющие на продукцию ВИЧ в чувствительных клеточных культурах.

Проводится разработка новых моделей для изучения смешанных инфекций (вирус и вирус, вирус и бактерия, вирус и микоплазма) и электронно-микроскопический анализ взаимодействия их возбудителей: взаимный антагонизм, синергизм, а также изменения ультраструктуры и морфогенеза, образования псевдотипов. Таким образом, в лаборатории разрабатываются теоретические и экспериментальные основы микстинфектологии. Обнаружены, изучены, классифицированы ретровирусы типа Д. Открыты и изучены "минимальные формы" ретровирусов, в том числе и ВИЧ. На домашних животных выполняются испытания комбинированных препаратов, содержащих протективный стафилококковый антиген, а также различных иммуномодулирующих соединений, полученных в институте.

Лаборатория индикации и ультраструктурного анализа микроорганизмов

Руководитель лаборатории - кандидат медицинских наук В.Г.Жуховицкий.