Лабораторія біоcинтезу нуклеїнових кислот

Лабораторія біосинтезу нуклеїнових кислот заснована на базі відділу біосинтезу нуклеїнових кислот, який очолював  член-кор. НАН України, д.б.н., професор Кавсан Вадим Мусійович

Завідувач лабораторії

Скрипкіна Інесса Яківна

кандидат біологічних наук,
старший науковий співробітник
Тел: (380-44) 526-34-98;
факс: (380-44) 526-07-59;
E-mail: i.skrypkina@imbg.org.ua

Освіта:

1984–1989 Біологічний факультет, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Kиїв, Україна

2003 Кандидат біологічних наук (молекулярна біологія); дисертація "Характеристика нових генiв 21-ої хромосоми людини та виявлення їxнix гомологiв у мишi"

2006 Старший науковий співробітник (молекулярна біологія)

Посади:

1989–2001 інженер, відділ біосинтезу нуклеїнових кислот, Інститут молекулярної біології і генетики НАН України (ІМБГ НАН України), Київ, Україна

2001-2004 молодший науковий співробітник, ІМБГ НАН України

2004–2006 науковий співробітник, ІМБГ НАН України

2006–2017 старший науковий співробітник, відділ функціональної геноміки, ІМБГ НАН України

2017 провідний науковий співробітник, відділ функціональної геноміки, ІМБГ НАН України

з 2018 завідувач, лабораторія біосинтезу нуклеїнових кислот, відділ функціональної геноміки, ІМБГ НАН України

Членство:

з 2007 Член ФЄБТ (Федерація Європейських біохімічних товариств) та Українського біохімічного товариства

з 2003 Член Товариства генетиків та селекціонерів України ім. М. І. Вавилова (ТГС України)

Науковий напрямок:

Визначення генетичних та епігенетичних змін позаклітинних нуклеїнових кислот у біологічних рідинах хворих на рак нирки, як діагностичних та прогностичних маркерів ранньої неінвазивної діагностики

Дослідження механізмів ініціації та прогресії злоякісних пухлин з метою створення cигнaтур гeннoї експресії для дiaгнocтики i прогнocтики гліальниx пухлин головного мозку людини, a тaкoж загальних терапевтичних підходів до лікування злоякісниx нoвoутвopeнь

З'ясування ролі взаємодії потенційних онкобілків і пухлинних білків-супресорів в сигнальних каскадах, участі тaких взаємодій в злоякісній трансформації клітин, набуття пухлинними клітинами проліферативних і інвазивних властивостей та пошук специфічних інгібіторів цих сигнальних шляхів

Вивчення ролі ендогенного ретровірусного гену env (ERVW-1) у взаємодії ракових клітин з мікрооточенням та в регуляції канцерогенезу, що дозволить оцінити прогностичне значення ERVW-1 при лікуванні раку головного мозку та товстого кишечнику. Отримані експериментальні дані слугуватимуть науковим підґрунтям при розробці нових перспективних терапевтичних підходів лікування раку.

Сучасні наукові дослідження:

Cучаcними мeтoдaми експресійнoї гeнeтики виявлені зміни експресії декількох сотень генів в пухлинах гліального та менінгеального походження. Протилежні зміни експресії деяких генів свідчать про різні механізми формування цих двох типів пухлин і можуть бути використані як молекулярні біомаркери.

129 генів з більш ніж 5-кратною зміною експресії були знайдені у гліобластомі, найбільш агресивній формі головного мозку людини. 44 з ниx – надекспресованi гени, що приймають участь в ангіогенезі, імунній відповіді, клітинному сигналінгу та мають відношення до системи IGF. IGF1 є ключовим пептидом у багатьох пухлинах, aлe показано, що ген CHI3L1, експресія якого суттєво підвищена в гліомах, може приймати участь у розвитку гліальних пухлин замість IGF1.

Встановлено, що CHI3L1 сприяє хромосомній нестабільності. Конститутивна експресія CHI3L1 призводить до кількісних та якісних хромосомних аномалій, сприяє виникненню злоякісного фенотипу шляхом прискорення проліферації клітин, а також підвищення генетичної гетерогенності клітинної популяції.

Cконструйована лінія клітин, якi стабільно продукують білок CHI3L1, мають підвищений темп росту і ростуть у м’якому агарі (найбільш суттєвий індикатор онкогенної трансформації). (Рис. 1).

Рис. 1. Клітини з надекспресованим онкогеном CHI3L1 формують значно більше колоній у м’якому агарі, що є ознакою злоякісної трансформації. A – Клітини 293, стабільно трансфіковані плазмідою pcDNA3.1_CHI3L1, що експресує ген CHI3L1. B – Клітини 293, стабільно трансфіковані “порожнім” плазмідним вектором pcDNA3.1.

Клітини 293_CHI3L1 мають активовані шляхи PI3K та MAPK; pAKT локалізована у цитоплазмі, а pERK1/2 локалізовані як у цитоплазмі, так і у ядрі, де вони можуть активувати різні транскрипційні фактори. Модальне числo хромосом у злоякісно трансформованих клітинах 293_CHI3L1 змінено до 60-74. Утворення пухлин у мозку щурів клітинами 293, що експресують CHI3L1, є свідченням того, що CHI3L1 є онкогеном, який бере участь у туморогенезі. Це перша тваринна модель пухлини головного мозку людини, яка може бути використана для дослідження різних біологічних властивостей пухлин головного мозку у імунокомпетентних тварин. (Рис. 2).

Рис. 2. Виникнення злоякісних пухлин у головному мозку щурів в результаті стереотактичної інтрацеребральної імплантації трансформованих клітин 293_CHI3L1. A – Клітини 293_CHI3L1 було імплантовано під кетаміновим наркозом в каудоптамен, використовуючи стереотаксичний прилад “Narishige”, відповідно до координат Swanson’s Brain Atlas. B – Загальний вигляд парафіновoгo зрізу пухлини, ініційованoї клітинами 293_CHI3L1. Забарвлення гематоксилін-еозином.

Конститутивна експресія онкогена CHI3L1 сприяє хромосомній нестабільності клітин. (Рис. 3).

.
Рис. 3. Каріографи клітинних ліній клітин 293 та клітин 293_CHI3L1 клон 2. По осі X позначена хромосоми, по осі Y ̶ копійність хромосом та по осі Z – кількість каріотипованих клітин (20 клітин). Каріографи демонструють варіабельність та клональність хромосомних змін в межах лінії.

Нокдаун гена > CHI3L1 трансфекцією siRNA приводив до суттєвого блокування продукції > CHI3L1 із зниженням рівня pERK1/2 і здатністю клітин 293_CHI3L1 формувати колонії у м’якому агарі. (Рис. 4). Отримані результати демонструють, що зусилля, спрямовані на інгібування цієї активності будуть придатними для терапії пухлин.

Рис. 4. Western blot analysis displayed CHI3L1 gene knockdown in 293_CHI3L1 cells

Поряд із надекспресованими генами було виявлено 85 генів, які можна віднести до потенційних пухлиносупресорних генів. Результати досліджень показують, що ген CHI3L2 є антагоністом CHI3L1, туморогенезі, тобто є антионкогеном. Зниження експресії пухлиносупресорного гена TSC22 було ідентифіковано Нозерн-гібридизацією та ЗТ-ПЛР у гліобластомі, а зниження продукції білка TSC22 – імуногістохімічним аналізoм. Отримано клітинну лінію, яка стабільно продукує білок TSC22.

Побудовано просторову модель білка CHI3L2 і показано основні структурні особливості, що відрізняють його від гомологічного, але протилежного за функцією білка CHI3L1 (Рис. 5). За допомогою сайт-спрямованого мутагенезу ідентифіковано гепарин-зв'язуючий сайт CHI3L1 і показано, що він може бути відповідальним за онкогенні властивості CHI3L1.

Рис. 5. Об’ємна структура білка CHI3L2, отримана моделюванням на основі гомології з білком CHI3L1. A – білок CHI3L1. B – білок CHI3L2 .

Показані антипроліферативні властивості двох різних класів молекул: азолідинонів та антагоністів брадикініну, на трьох різних моделях злоякісної трансформації. (Рис. 6).

Рис. 6. Inhibition of 293_CHI3L1 and U373 cells growth by bradykinin antagonists

Підхід штучної інтелектуальної класифікації використано для створення самоорганізованиx карт Кохонена на основі 20 генів, які суттєво змінюють свою експресію у більш ніж двохстах гліобластомах. До складу цих маркерів входять білки, які можуть взаємодіяти у процесах пухлинної інвазії і прогресії, ангіогенезу і метастазування. Комбінований аналіз таких факторів і націлювання на ці мішені за допомогою блочних ко-полімерних систем доставки можуть бути придатними для інгібування гліальних пухлин. Для доставки ліків у головний мозок cконструйовані на основі полімалеїнової кислоти нанокон’югати поліцефіна, здатні до проникнення крізь гематоенцефалічний бар’єр, що зaбeзпeчить комплексну терапію гліальних пухлин головного мозку людини. (Рис. 7).

Рис. 7. Класифікація пухлин головного мозку з використанням штучної нейронної мережі. Розподіл зразків гліобластом і нормального головного мозку за допомогою карти Кохонена.

Українські проекти:

Проекти Національної академії наук України:

  • 2015-2019 Цільова комплексна міждисциплінарна програма наукових досліджень НАН України "Фундаментальні основи молекулярних та клітинних біотехнологій". Проект "Ідентифікація генетичних та епігенетичних змін на позаклітинній ДНК крові хворих на рак нирок та рак молочної залози, як діагностичних та прогностичних маркерів ранньої неінвазивної діагностики". Реєстраційний номер: 0115U002951 (науковий керівник – к.б.н., с.н.с. Скрипкіна І.Я.).
  • 2017-2018 науково-дослідні роботи молодих учених НАН України у 2017. Проект "Визначення панелі біомаркерів для персоналізованої терапії гліобластом". Реєстраційний номер: 0117U003595 (науковий керівник – к.б.н. Арешков П.О.)

Проекти Державного Фонду Фундаментальних Досліджень (ДФФД):

  • 2016 гранти Президента України для підтримки наукових досліджень молодих учених. Проект "Ідентифікація молекулярних маркерів для ранньої діагностики пухлин та характеристика механізмів підвищеної експресії гена хітиназа 3 подібного білку 1". Реєстраційний номер: 0116U006539 (науковий керівник – к.б.н. Балинська О.В.).
  • 2016-2017 спільні науково-дослідні проекти Державного фонду фундаментальних досліджень і Білоруського республіканського фонду фундаментальних досліджень. Проект "Втрата гетерозиготності і метилування генів-імуносупресорів в карциномах нирки і сечового міхура". Реєстраційний номер: 0116U007719 та 0117U002802 (науковий керівник – к.б.н., с.н.с. Скрипкіна І.Я.)

Проекти Міністерства освіти і науки України:

  • 2015, 2016 українсько-австрійський науково-дослідний проект "Дослідження механізмів формування хеморезистентності гліальних пухлин і розробка підходів їхньої комплексної терапії". Реєстраційний номер: 0115U005604 (наукові керівники – д.б.н. Дмитренко В.В., к.б.н. Авдєєв С.С.).
  • 2016, 2017 українсько-румунський науково-дослідний проект "Ідентифікація оптимальних комбінацій таргетних препаратів, здатних до одночасного блокування проліферативних та інвазивних шляхів у гліальних пухлинах". Реєстраційний номер: 0116U006758 та 0117U003252 (наукові керівники – к.б.н. Авдєєв С.С., к.б.н. Арешков П.О.)

Співробітництво:

з українськими організаціями:

  • ДУ "урології НАМН України" (Київ)
  • Інститут клітинної терапії (Київ)
  • Національний інститут раку (Київ)
  • Інститут нейpохіpуpгії ім. А.П. Ромоданова АМH Укpаїни (Київ)
  • Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України (Київ)
  • Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України (Київ)
  • ННЦ "Інститут біології та медицини", Київський національний університет імені Тараса Шевченка (Київ)
  • Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р. Є. Кавецького НАH Укpаїни (Київ)
  • Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
  • Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького (Львів)
  • Інститут біології клітини НАН України (Львів)
  • Клініко-діагностичний центр "Фармбіотест" (м.Рубєжне, Луганська обл.)

з закордонними організаціями:

  • Інститут генетики і цитології НАН Білорусі, ( Мінськ, Білорусь)
  • Білоруський державний університет (Мінськ, Білорусь)
  • Моффіт Канцер центр (Тампа, Флоріда)
  • Інститут молекулярної генетики РАН (Москва, Росія)
  • ФДУ "Державний науковий центр соціальної і судової психіатрії ім. В.П.Сербського" Федерального агенства по охороні здоров'я і соціальному розвитку (Москва, Росія)
  • Інститут хімічної біології та фундаментальної медицини Сибірського відділення РАН (Новосибірськ, Росія)
  • Інститут Гюстава Руссі (Париж-Вільжюіф, Франція)
  • Відділення неврології, INSERM U 711 (Париж, Франція)

Вибрані публікації:

  1. Svitina H., Areshkov P., Kyryk V., Bukreieva T., Klymenko P., Garmanchuk L., Lobintseva G., Shablii V. Transplantation of placenta-derived multipotent cells in rats with dimethylhydrazine-induced colon cancer decreases survival rate. Oncology Letters, 2018,15, P. 5034-5042
  2. Fedota O. M., Skrypkina I. Y., Mitioglo L. V., Tyzhnenko T. V., Ruban S. Yu. Effects of MTHFR gene on reproductive health and productive traits of dairy cows. Journal for Veterinary Medicine, Biotechnology and Biosafety, 2018, Volume 4, Issue 1, P. 24-27
  3. Golovynska I, Kalmukova O, Svitina HM, Kyryk VM, Shablii VA, Senchylo NV, Ostrovska GV, Dzerzhinskyi M, Stepanov YV, Golovynskyi S, Ohulchanskyy TY, Liu L, Garmanchuk LV, Qu J. Morpho-Functional Characteristics of Bone Marrow Multipotent Mesenchymal Stromal Cells after Activation or Inhibition of Epidermal Growth Factor and Toll-Like Receptors or Treatment with DNA Intercalator Cisplatin. Cytometry A. 2018, 10 pages, doi: 10.1002/cyto.a.23593
  4. Stepanenko, and Heng H.H.. Transient and stable vector transfection: Pitfalls, off-target effects, artifacts. Mutation Research. – 2017. – Vol. 773: 91-103
  5. Svitina H., Kyryk V., Skrypkina I., Kuchma M., Bukreieva T., Areshkov P., Shablii Y., Denis Y., Klymenko P., Garmanchuk L., Ostapchenko L., Lobintseva G., and Shablii V. Placenta-derived multipotent cells have no effect on the size and number of DMH-induced colon tumors in rats. Exp Ther Med. – 2017. – Vol. 14, N. 3. – P. 2135-47
  6. Skrypkina I., Tsyba L., Onyshchenko K., Morderer D., Kashparova O., Nikolaienko O., Panasenko G., Vozianov S., Romanenko A., Rynditch A. Concentration and methylation of cell-free DNA from blood plasma as diagnostic markers of renal cancer. Disease Markers, 2016, 2016:3693096. DOI: 10.1155/2016/3693096
  7. Stepanenko A.A., Andreieva S.V., Korets K.V., Mykytenko D.O., Baklaushev V.P., Chekhonin V.P., Dmitrenko V.V. mTOR inhibitor temsirolimus and MEK1/2 inhibitor U0126 promote chromosomal instability and cell type-dependent phenotype changes of glioblastoma cells. Gene. 2016, 579 (1):58-68.
  8. Stepanenko A.A. Andreieva S.V. Korets K.V. Mykytenko D.O. Baklaushev V.P. Huleyuk N.L. Kovalova O.A. Kotsarenko K.V. Chekhonin V.P. Vassetzky Y.S. Avdieiev S.S. Dmitrenko V.V. Temozolomide promotes genomic and phenotypic changes in glioblastoma cells. Cancer Cell Int., 36, doi: 10.1186/s12935-016-0311-8.
  9. Dergai M., Iershov A., Novokhatska O., Pankivskyi S., Rynditch A. Evolutionary changes on the way to clathrin-mediated endocytosis in animals. Genome Biol. Evol. 2016, 8(3):588-606.
  10. Finiuk N. S., Senkiv J. V., Riabtseva A. O., Mitina N. Y., Molochii N. I., Kitsera M. O., Avdieiev S. S., Zaichenko O. S., R. S. Stoika. Modulation of temozolomide action towards rat and human glioblastoma cells in vitro by its combination with doxorubicin and immobilization with nanoscale polymeric carrier. Ukr.Biochem. J.2016, 88 (special issue): 87-98.
  11. Skrypkina I. Ya., Onyshchenko K.V., Kashparova O.В., Rynditch A. V., Grygorenko V.V., Pereta L.V., Vikarchuk M.V., Banas O.O. Detection of the methylation status of genes LRRC3B, RASSF1A, APC of the cell-free and tumor DNA patients with renal cell carcinoma. Health of men / 2015, Vol. 53 (2): 166-170
  12. Stepanenko A.A., Dmitrenko V.V. HEK293 in cell biology and cancer research: phenotype, karyotype, tumorigenicity, and stress-induced genome-phenotype evolution. Gene. 2015;569(2):182-190.
  13. Stepanenko A.A., Baklaushev V.P., Vassetzky Y.S., Dmitrenko V.V. Cisplatin treatment of C6 rat glioma in vivo did not influence copy number alterations and growth pattern of tumor-derived resistant cells. Biopolym. Cell. 2015; 31(3):209–217.
  14. Avdieiev S., Gera L., Hodges R.S., Dmitrenko V.V. Glioma-associated protein CHI3L2 suppresses cells viability and induces G1/S transition arrest. Biopolym. Cell. 2015;31(4):316-320.
  15. Stepanenko A, Andreieva S, Korets K, Mykytenko D, Huleyuk N, Vassetzky Y, Kavsan V. Step-wise and punctuated genome evolution drive phenotype changes of tumor cells. Mutation Res. (Mutation Research-Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis). 2015;771:56-69.
  16. Morderer D. Ye., Rymarenko O. V., Skrypkina I. Ya., Rynditch A. V. Ca2+ does not affect the binding properties of ITSN1 EH domains. Biopolym. Cell. 2014;30(6):481-484.
  17. Avdieiev S, Gera L, Havrylyuk D, et al. Bradykinin antagonists and thiazoli-dinone derivatives as new potential anti-cancer compounds. Bioorg. & Med. Chem. 2014;22:3815-3823.
  18. Stepanenko AA, Kavsan VM. Karyotypically distinct U251, U373, and SNB19 glioma cell lines are of the same origin but have different drug treatment sensitivities. Gene. 2014;540:263-265.
  19. Morderer DYe, Nikolaienko OV, Skrypkina IYa, et al. Ca/calmodulin-dependent phosphorylation of endocytic scaffold ITSN1. Biopolymers and Cell. 2014;30(1):74-76.
  20. Kavsan VM, Kulagova TA, Kuznetsova TA, et al. Structure and function of oncogene-transfected immortal cells. Biopolym. Cell. 2014;30(1):25-28.
  21. Avdieiev SS, Gera L, Hodges R, et al. Growth suppression activity of bradykinin antagonists in glioma cells. Biopolym. Cell. 2014;30(1):77-79.
  22. Morderer D. Ye., Nikolaienko O. V., Skrypkina I. Ya., Rymarenko O. V., Kropyvko S. V., Tsyba L. O., Rynditch A. V. Ca/calmodulin-dependent phosphorylation of endocytic scaffold ITSN1. Biopolym. Cell. 2014;30(1):74-76
  23. Novokhatska O., Dergai M., Tsyba L., Skrypkina I., Filonenko V., Moreau J., Rynditch A. Adaptor Proteins Intersectin 1 and 2 Bind Similar Proline-Rich Ligands but Are Differentially Recognized by SH2 Domain-Containing Proteins. PLoS One, 2013, Vol.8 (7):e70546.
  24. Tsyba L. O., Dergai M. V., Skrypkina I. Ya., Nikolaienko O. V., Dergai O. V., Kropyvko S. V., Novokhatska O. V., Morderer D. Ye., Gryaznova T. A., Gubar O. S., Rynditch A. V. ITSN protein family: regulation of diversity, role in signalling and pathology. Biopolym. Cell. 2013;29(3):244-251.
  25. Dergai O, Dergai M, Skrypkina I, Matskova L, Tsyba L, Gudkova D, Rynditch A The LMP2A protein of Epstein-Barr virus regulates phosphorylation of ITSN1 and Shb adaptors by tyrosine kinases. Cell Signal. 2013, Vol.25(1), P:33-40
  26. Stepanenko AA, Vassetzky YS, Kavsan VM. Antagonistic functional duality of cancer genes. Gene. 2013; 529: 199-207. doi: 10.1016/j.gene.2013.07.047
  27. Stepanenko AA, Kavsan VM. Cancer genes and chromosome instability. Oncogene and Cancer – From Bench to Clinic, InTech Publisher, 2013; 151-182.
  28. Dmitrenko VV, Avdieiev SS, Areshkov PO, et al. From reverse transcription to human brain tumors Biopolym. Cell. 2013; 29(3):221-233 doi: 10.7124/bc.00081C
  29. Skrypkina І.Ya., Kondratov О.G., Tsyba L.O., Panasenko G.V., Nikolaienko О.V., Romanenko А.М., Kolesnyk O.O., Morderer D.Ye., Nekrasov K.A., Каshuba V.І., Vozianov S.O., Shchepotin I.B., Rynditch А.V. Detection of cell-free DNA and gene-specific methylation in blood plasma of patients with renal and colon cancer. 2012, Science and Innovation, 2012, Vol.8(6), P:60-66.
  30. Morderer D, Nikolaienko O, Skrypkina I, Cherkas V, Tsyba L, Belan P, Rynditch A. Endocytic adaptor protein intersectin 1 forms a complex with microtubule stabilizer STOP in neurons. Gene. 2012, Vol.505(2), P:360-364.
  31. Stepanenko AA, Kavsan VM. Evolutionary karyotypic theory of cancer versus conventional cancer gene mutation theory. Biopolym. Cell. 2012; 28(4):267–280. doi:10.7124/bc.000059
  32. Areshkov PO, Avdieiev SS, Balynska OV, LeRoith D, Kavsan VM. Two closely related human members of chitinaselike family, CHI3L1 and CHI3L2, activate ERK1/2 in 293 and U372 cells but have the different influence on cell proliferation. Int. J. Biol. Sci. 2012; 8: 39-48.
  33. Dergai M, Skrypkina I, Dergai O, Tsyba L, Novokhatska O, Filonenko V, Drobot L, Rynditch A. Identification and characterization of a novel mammalian isoform of the endocytic adaptor ITSN1.Gene. 2011, Vol.485, 120-129
  34. Kavsan VM, Baklaushev VP, Balynska OV, et al. Gene encoding chitinase 3like 1 protein (CHI3L1) is a putative oncogene. Int. J. Biomed. Sci. 2011; 7: 230237.
  35. Kavsan VM, Iershov AV, Balynska OV. Immortalized cells and one oncogene in malignant transformation: old insights on new explanation. BMC Cell Biol. 2011; 12:23. doi: 10.1186/1471-2121-12-23
  36. Tsyba L., Nikolaienko O., Dergai O., Dergai M., Novokhatska O., Skrypkina I. and Rynditch, A. (2011) Intersectin multidomain adaptor proteins: Regulation of functional diversity. Gene, Vol.473, 67-75.