Šūnu adhēzijas mehānismu fotokontrole

Projekta Nr.
1.1.1.5/21/A/003
Projekta īstenošanas vieta
Latvijas Organiskās sintēzes institūts, Aizkraukles iela 21, Rīga
Projekta realizēšanas laiks
01.06.2021. – 31.05.2023.
Projekta vadītājs
Dr. Rossella Castagna
Projekta kopējās izmaksas
140 202,24 EUR (ERAF finansējums – 119 171,90 EUR)
Projekta mērķis

Izstrādāt ar gaismu aktivējamus šūnas–šūnas adhēzijas proteīnu modulatorus, izmantojot uz fragmentu pieeju balstītu zāļu vielu atklāšanu.

Galvenās projekta darbības:
  • proteīnu ekspresija un attīrīšana;
  • uz struktūru balstīts virtuālais skrīnings un uz fragmentu pieeju balstīta zāļu vielu atklāšana;
  • ar gaismu aktivējamu savienojumu – adhēzijas proteīnu inhibitoru struktūras izveide un sintēze;
  • proteīnu–inhibitoru kompleksu raksturošana;
  • bioloģiskās sistēmās sastopamu virsmu imitāciju izstrāde;
  • adhēzijas funkcionālie testi;
  • komandējumi, zinātnisko rezultātu publicitāte un komunikācija ar sabiedrību.

Pētījumā iegūtie rezultāti tiks izmantoti, lai demonstrētu fotofarmakoloģijas pieejas nozīmību zinātnes un veselības aprūpes jomās. Fotoaktivējamu šūnu adhēzijas modulatoru izstrāde nodrošinātu jaunus zāļu vielām līdzīgus preparātus, kas ļautu samazināt labi zināmu un šobrīd izmantotu zāļu terapijas blaknes un palielināt šo zāļu efektivitāti.

Publicēts 14.06.2021.

Projekts ir sākts 01.06.2021, un turpmākās darbības plāns ir apspriests ar Biotehnoloģijas grupas vadītāju, kurš ir projekta zinātniskais vadītājs.

Eksperimentālā darbība turpinājās, izstrādājot bioinspirētas virsmas un nosakot labākās eksperimentālās pieejas izvēles kritērijus.

2021.gada 23.jūlijā 1.darbības ietvaros galvenais pētnieks pabeidza Dānijas Tehniskās universitātes (DTU) organizēto apmācību kursu "Antimikrobiālā rezistence", ko piedāvāja ar Coursera (tiešsaistes kursu nodrošinātājs) starpniecību.

Publikācija recenzētā starptautiskā žurnālā SN Comprehensive Clinical Medicine: International Scientific Collaboration Is Needed to Bridge Science to Society: USERN2020 Consensus Statement | SpringerLink

Publicēts: 01.09.2021.

Projekta īstenošana turpinājās ar biohibrīdu materiālu un ar gaismu aktivizējamu savienojumu projektēšanu šūnu-šūnu saķeres modulācijai. Attiecībā uz ar gaismu aktivizējamu zāļu izstrādi galvenais pētnieks parakstīja sadarbības pētniecības līgumu Nr. 1.1. -5/28 ar Katalonijas Bioinženierijas institūtu Barselonā (Spānija), lai veiktu fotofarmakoloģiskos pētījumus institūta telpās.

 

Projekta darbības Nr.2 plānotās apmācības ietvaros galvenais pētnieks 2021. gada 13.–17. septembrī apmeklēja Vīnes Universitātes organizēto Vasaras skolu par zāļu dizainu (Summer School on Drug Design) (tiešsaistes formā), koncentrējoties uz farmakoinformātiku. Skolas apmeklējuma rezultātā galvenais pētnieks saņēma 4 ECTS kredītpunktus no Vīnes Universitātes un paplašināja savas kompetences attiecībā uz virtuālo skrīningu un dokošanas analīzi.

 

2021. gada 15. septembrī EUROPIN Vasaras skolas (Summer School on Drug Design) ietvaros galvenais pētnieks sniedza plakāta „Design of photoswitchable acetylcholinesterase inhibitors” prezentāciju (tiešsaistē), bet 2021.gada 8.novembrī 6. USERN (Universal Scientific Education and Research Network) starptautiskajā konferencē kā pieaicinātais lektors tiešsaistē uzstājās ar runu „Biohybrid electrospun materials: the role of complex interfaces”.

 

Publicēts: 30.11.2021.

2022.gada 21.februārī manuskripts, kurā cita starpā apspriesta proteīnu mijiedarbības fotokontrole mikrotubulu veidošanā, izmantojot fotofarmakoloģiju, tika pieņemts publicēšanai Frontiers in Molecular Bioscience: Susanna Eli*, Rossella Castagna*, Marina Mapelli, Emilio Parisini – „Recent approaches to the identification of novel microtubule-targeting agents” (doi:10.3389/fmolb.2022.841777)

*pirmais kopīgais autordarbs.

 

Biofizikālo metožu apmācības pasākumu ietvaros (WP4) notika apmācības pasākumi par cirkulārā dihroisma spektroskopiju no uzņēmuma Jasco un izotermisko tritācijas kalorimetriju (ITC) no uzņēmuma Malvern.

 

Projekta galvenais pētnieks 10.02.2022. apmeklēja on-line apmācības kursu “Horizon Europe: Quick guide to tackle gender dimension and cross-cutting issues - Expert Insights”, kuru organizēja EMDESK Academy.

 

11.02.2022. projekta galvenais pētnieks uzstājās Starptautiskajā dienā sievietēm un meitenēm zinātnē komunikācijas pasākumā, kuru organizēja Barselonas Zinātnes un tehnoloģiju institūts (BIST), runājot par zinātnisko darbību un piedāvāja virtuālas laboratorijas ekskursijas, kuru mērķauditorija bija skolēni (Tiešsaistē – Escola Gaspar, Barselona – Spānija).

Publicēts: 28.02.2022.

Eksperimentālā darbība turpinājās šūnu adhēzijas proteīnu ražošanā un attīrīšanā, kas tiks izmantoti kristalizācijas un liganda saistīšanās eksperimentos. Izpētot šūnu adhēzijas inhibējošo molekulu strukturālās īpašības, ir noteikti piemēroti fragmenti to inženierijai gaismas jutīgu analogu izstrādei. Pašlaik notiek šo gaismas jutīgo savienojumu sintēze.

 

2022. gada 30.martā ziņojums „Recent approaches to the identification of novel microtubule-targeting agents” tika publicēts Frontiers in Molecular Bioscience (Susanna Eli, Rossella Castagna, Marina Mapelli, Emilio Parisini).

 

2022. gada 13. aprīlī Dr. Rossella Castagna apmeklēja on-line vebināru par intelektuālā īpašuma tiesībām ES finansētajos projektos, īpašu uzmanību pievēršot MSCA, kuru rīkoja Eiropas intelektuālā īpašuma palīdzības dienests.

 

2022.gada 4. maijā iesniegts projekta pieteikums Apvārsnis Eiropa Pathfinder Open konkursam (HORIZON-EIC-2022-PATHFINDEROPEN-01). Dr. Rossella Castagna būs partnera (OSI) grupas vadītāja.

 

2022. gada 19. maijā Dr. Rossella Castagna pabeidza kursu "Master on EU Projects Design & Management 2021-2027", kuru rīkoja Europa Business School (Amsterdama); kopumā 40 stundas no 2022. gada janvāra līdz 2022. gada maijam.

Publicēts: 31.05.2022.

Zinātniskā darbība turpinājās ar gaismu aktivizējamu savienojumu dizainu un sintēzi, kā arī ar to raksturošanu. Fotohromatisko analogu izveide, kura pamatā ir azologizācijas pieeja, ļāva definēt veiksmīgu sintētisko maršrutu un nelielu savienojumu bibliotēku, kas pašlaik tiek pētīta. Projektēšana veikta, balstoties uz iepriekš veikto virtuālo skrīningu un dokošanas eksperimentu rezultātiem.

 

Mācību pasākumi
Dr. Castagna piedalījās seminārā “Molecular Dynamic Simulations with GROMACS”, kuru LIOS telpās rīkoja grupas dalībnieks Dr. Nikhil Agrawal (2022. gada 27. jūnijs – 1. jūlijs).

 

Seminārs
13.06.2022. Dr. Rossella Castagna LIOS telpās visai Biotehnoloģiju grupai pasniedza mācību semināru "Electrospinning technique and applications" par elektrospinēšanas tehnikas potenciālu radīt funkcionālas virsmas.

 

Prezentācija konferencē
2022. gada 15. -17. jūnijā Dr. Castagna piedalījās Igaunijas, Latvijas un Lietuvas Bioķīmijas biedrību konferencē FEBS3 + Tallinā (Igaunija), kuru organizēja Igaunijas Bioķīmijas biedrība. Konferencē Dr. Kastagna prezentēja stenda referātu par fotofarmakoloģiju ar nosaukumu “Photoswitchable ligands as tools to modulate biological activity”.

 

Starptautiska sadarbība
Izveidota veiksmīga sadarbība ar prof. Elena Ishow no Nantes universitātes (Francija) par funkcionālo materiālu izstrādi baktēriju izvadīšanai no ūdens. Sadarbības rezultātā starp LOSI un Nantes universitāti 2022. gada 3. jūnijā tika iesniegts kopīgs divpusējs dotāciju pieteikums. Projekta pieteikums iesniegts Latvijas-Francijas Huberta Curien partnerības programmā OSMOZE 2022 - Francija (Nantes Universitāte - prof. Elena Ishow) un Latvija (LOSI – Dr. Rossella Castagna).

 

Publikācijas

  • Publikācija žurnālā Journal of Molecular Neuroscience, kurā aprakstīta fotofarmakoloģijas loma dzīvnieku uzvedības kontrolē: Castagna R. et al. Orthogonal control of neuronal circuits and behavior using photopharmacology”.  J. Mol. Neurosci. 2022, 72, 1433–1442. https://doi.org/10.1007/s12031-022-02037-3 (Springer Nature, I.F. 3.4)
  • “American Chemical Society” žurnālā publicēts oriģināls pētījumu dokuments par jaunu ar gaismu aktivizējamu savienojumu klasi, kas pirmo reizi pieteikts fotofarmakoloģijas jomā: Castagna R. et al. Donor–Acceptor Stenhouse Adduct Displaying Reversible Photoswitching in Water and Neuronal Activity. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 34, 15595–15602. DOI: 10.1021/jacs.2c04920 (ACS, I.F. 16.3)

Publicēts: 31.08.2022.

Projekta zinātniskā darbība turpinājās ar līdz šim sintezēto ar gaismu aktivizējamo savienojumu attīrīšanu un to funkcionālo raksturošanu. Tas tika darīts, lai novērtētu to fotoķīmiskās īpašības. Turklāt darbības uz funkcionālajām virsmām turpinājās ar funkcionālo pārklājumu iegūšanu, izmantojot elektrovērpšanas tehniku.

Tiek organizēta pirmā mobilitātes vizīte Aix-Marseille universitātē prof. Frederic Andrè grupā 2022. gada decembra sākumā. Šīs vizītes laikā neliela ar gaismu aktivizējamo savienojumu bibliotēka tiks pārbaudīta šūnu-šūnu adhēzijas testos.

 

Apmācības

  • 2022. gada 21. un 23. novembrī Dr. Castagna piedalījās INSERM seminārā “Photopharmacology: control of protein using synthetic photoswitches”, kas notika Bordo, Francijā.
  • 2022. gada 5.-9. septembrī Dr. Castagna piedalījās 1 nedēļas kursos par molekulāro modelēšanu, kas notika Latvijas Organiskās sintēzes institūtā. Kursu vadīja vadošais eksperts šajā jomā Dr. Alfonso Gautieri (Milānas Politehniskā universitāte, Itālija). Kursā bija 5 teorētisko lekciju un 5 praktisku sesiju kombinācija.

Dalība semināros

Pēc prof. Elena Ishow uzaicinājuma, 2022. gada 25. novembrī Nantes universitātē (Nante, Francija) Dr. Castagna vadīja semināru “Electrospun nanofibers: a room for improvement for functional materials applications”.

 

Dalība konferencēs

  • 2022. gada 28. novembrī Dr. Castagna piedalījās Latvijas Organiskās sintēzes institūta 2. zinātniskajā konferencē ar prezentāciju “Electrospun fibers for smart-materials interfaces”.
  • Dr. Castagna tiešsaistē uzstājās ar prezentāciju  starptautiskajā konferencē USERN2022 “Looking at Universe, Thinking in Science” (2022. gada 8. -12. novembris). Prezentācijas nosaukums: “Design of photoswitchable ligands to allow the optical control of biological activity”.
  • Dr. Castagna prezentēja stenda referātu Latvijas Organiskās sintēzes institūta organizētajā “2nd Drug Discovery Conference” (2022. gada 22. -24. septembris). Stenda referāta nosaukums: “A donor-acceptor Stenhouse adduct active in neuronal GABAARs and photoswitchable in water”.

Starptautiska sadarbība

  • Starptautiskās sadarbības ietvaros ar prof. Elena Ishow no Nantes Universitātes (Nante, Francija) 2022. gada 15. septembrī. tika iesniegts kopīgs granta pieteikums International Emerging Actions IEA-2022 projektu konkursam. Projekta tēma - inovatīva risinājuma izstrāde baktēriju atdalīšanai no ūdens.
  • Dr. Castagna kā asociētais partneris tika piesaistīta HORIZON-MSCA-DN-2022 granta pieteikumā. Projekta pieteikums, kuru koordinē Tamperes Universitāte (Tampere, Somija), tika iesniegts 2022. gada 15. novembrī.

Informatīvas darbības

2022. gada 30. septembrī Dr. Rossella Castagna piedalījās pasākuma "Eiropas Zinātnieku nakts" Latvijas Organiskās sintēzes institūtā organizēšanā.  Pasākumā piedalījās vairāk nekā 1000 cilvēku un OSI pētnieki veica demonstrācijas, sākot no ķīmijas eksperimentiem līdz 3D molekulārajai vizualizācijai.

Publicēts: 30.11.2022.