mail@lift.center
mail@lift.center

121205, г. Москва, территория инновационного центра «Сколково», Большой бульвар, д. 30, стр. 1

Молекулярная биомиметика

Группа занимается изучением молекулярных систем, имитирующих природные биологические процессы. 

Мы разрабатываем программные и аппаратные решения для создания молекулярных структур, которые могут быть использованы для диагностики и лечения различных заболеваний. Программное обеспечение, созданное в рамках проекта, позволяет моделировать и анализировать поведение биомиметических молекул в разных условиях

ИТ-направления:

  1. Cоздание программ для моделирования биомиметических систем
  2. Программирование алгоритмов для изучения биомолекулярных взаимодействий
  3. Интеграция с аппаратными комплексами для диагностики.

Мы активно используем подходы классической биологии развития и сравнительной физиологии в сочетании с транскриптомикой отдельных клеток, сравнительной геномикой и различными РНК-технологиями.

научные группы

Описание

Способность адаптироваться к неблагоприятным условиям среды привела к появлению у ряда организмов уникальных адаптаций на молекулярно-генетическом уровне, обеспечивающих эффективную защиту в экстремальных условиях. С применением современных генетических технологий мы исследуем примеры таких адаптаций, характеризуя ключевые биомолекулы с полезными свойствами для использования биомедицине и сельском хозяйстве.

Ряд организмов cпособен полностью отключать метаболизм, при этом эффективно защищая клетки и ткани, включая мозг, от повреждений, переживая неблагоприятные периоды экстремальных изменений в среде обитания.

Мы исследуем два примера таких адаптаций:

  • Ангидробиоз личинок комаров-звонцов Polypedilum vanderplanki, выдерживающих полное обезвоживание.
  • Криобиоз ряда беспозвоночных организмов, выдерживающих мгновенную глубокую заморозку.

Современные методы сравнительного полногеномного анализа, в комплексе с изучением транскрипции РНК в индивидуальных клетках позволяют выделять ключевые эволюционные события, которые привели к возникновению эффективной защиты в клетках таких организмов.

Наша цель — использование знаний о механизмах ангидробиоза и криобиоза для разработки технологий безводного хранения живых клеток и тканей, а также методов снижения негативных эффектов реперфузионного синдрома и других пост-операционных осложнений у человека.

Способность к регенерации органов и тканей у человека и большинства млекопитающих ограничена. В то же время иглистые мыши рода Acomys восстанавливают потерю более 60% кожного покрова после травматизации и отличаются необычными способностями к регенерации скелетных мышц, спинного мозга, хрящевой ткани и других органов. Кроме того, эта группа животных характеризуются сложным социальным поведением, что связывают с особенностями строения симпатической нервной системы, включая надпочечники, которые по строению похожи на человеческие. Используя методы сравнительной эволюционной геномики, анализа транскрипции генов, включая scRNASeq, протеомного и метаболомного анализа мы изучаем происхождение и молекулярные механизмы регенерации у иглистых мышей, с целью использования этих знаний для биомиметических технологий, улучшающих заживление ран, стимуляции процессов репарации тканей и повышения регенеративного потенциала человека в будущем.

Периоды временного гипометаболизма, такие как спячка и эмбриональная диапауза представляют огромный интерес с точки молекулярных механизмов регуляции ответа на стрессы и изучения генетического контроля активности клеток и отдельных органелл.

Мы используем ряд моделей гипометаболизма, включая торпор эмбрионов птиц для понимания молекулярно-генетических механизмов временного гипометаболизма и обратимого контроля динамики развития организма. На основе мульти-омиксного анализа процессов происходящих у животных, в состоянии гипометаболизма мы разрабатываем подходы для инициации искуственной спячки в биомедицинских целях в будущем.

Участки занятые белок-кодирующими участками составляют всего нескольк процентов генома. В то же время некодирующие регуляторные регионы играют одну и ключевых ролей в регуляции работы генетических сетей. Некодирующие РНК ассоциированные с энхансерными и промоторными областями привлекают все большее внимание исследователей, так как более 80% мутаций связанных с заболеваниями человека располагаются именно в этих участках. Используя оригинальные методы анализа РНК (в том числе и на уровне отдельных клеток) и высокопроизводительное секвенирование мы создаем цифровые генетические ресурсы и изучаем влияние регуляторных участков генома на патогенез различных заболеваний, функционирование генов в различных тканях и различные фенотипические признаки человека и животных.

Наши исследования связаны с использованием регуляторных участков генома в животноводстве, медицинской генетике, спортивной и экстремальной медицине.

Руководитель группы

Гусев О.А.

к.б.н., PhD

Участники научной группы

Гайнуллина Анастасия, к.б.н

Девятияров Руслан, MSc

Сабиров Марат, к.б.н.

Соколов Василий, MSc

Захар Cтарринов, МSc

Чикина Евгения, MSc

Шагимарданова Елена, MSc, к.б.н

Публикации

Main LIFT-affiliated publications:

  • Population Genomics of Two Closely Related Anhydrobiotic Midges Reveals Differences in Adaptation to Extreme Desiccation, Shaikhutdinov N., Klink G., Garushyants S., Kozlova O., Cherkasov A., Kikawada T., Okuda T., Pemba D., Shagimardanova E., Penin A., Deviatiiarov R., Gazizova G., Cornette R., Gusev O., Bazykin G.. Genome Biology and Evolution, 15,10, 2023, evad169,<>br>ссылка
  • Dosage Compensation of Z Sex Chromosome Genes in Avian Fibroblast Cells. Deviatiiarov, R., Nagai, H., Ismagulov, G. et al. Genome Biology 2023, 24, 213.
    ссылка
  • Biomimetic Cardiac Tissue Models for In Vitro Arrhythmia Studies. Aitova, A.; Berezhnoy, A.; Tsvelaya, V.; Gusev, O.; Lyundup, A.; Efimov, A.E.; Agapov, I.; Agladze, K. Biomimetics 2023, 8, 487.
    ссылка

Other publications:

  • A Bird’s-Eye View of Endangered Species Conservation: Avian Genomics and Stem Cell Approaches for Green Peafowl (Pavo muticus). Intarapat, S.; Sukparangsi, W.; Gusev, O.; Sheng, G. Genes 2023, 14, 2040.
    ссылка