Відділ генетики людини

Завідувач відділу

Лукаш Любов Леонідівна

доктор біологічних наук, професор
Тел: (380-44) 526-07-39;
факс: (380-44) 526-07-59;
E-mail: lukash@imbg.org.ua
Web-site: www.lukash.org.ua

Освіта та наукові ступені:

1967-1972 Сумський державний педагогічний інститут ім. А.С.Макаренка, спеціальність за дипломом "біологія, хімія"

1972-1975 Інститут молекулярної біології та генетики НАН України (ІМБГ НАНУ), аспірант

1980 Кандидат біологічних наук зі спеціальності "генетика"

1990 Вчене звання старшого наукового співробітника зі спеціальності "генетика"

1999 Доктор біологічних наук зі спеціальності "молекулярна генетика"

2010 Професор зі спеціальності "молекулярна генетика"

Посади:

1972 лаборант кафедри ботаніки, Сумський державний педагогічний інститут ім.А.С.Макаренка, Суми, Україна

1976-1980 інженерІнститут молекулярної біології та генетики НАН України (ІМБГ НАН України), Київ, Україна

1980 старший інженер, ІМБГ НАН України

1980-1982 молодший науковий співробітник, ІМБГ НАН України

1982-1986 старший науковий співробітник, ІМБГ НАН України

1986-1990 провідний науковий співробітник, ІМБГ НАН України

з 1990 завідувач, відділ генетики людини, ІМБГ НАН України

Нагороди:

1982 медаль “В память 1500-летия города Киева»

1998 Почесна грамота МОН України

2003 Почесна грамота та цінний подарунок Київського міського голови

2007 Премія НАН України ім.С.М. Гершензона

2010 Почесна грамота Українського товариства генетиків і селекціонерів ім. М.І. Вавилова

2010 Відзнака НАН України «За професійні здобутки»

Основний напрямок наукової діяльності:

Вивчення біологічного мутагенезу і ролі репаративних систем у корекції генетичних пошкоджень клітин про- та еукаріотного походження

Розробка біотехнологій з використанням стовбурових клітин людини

Наукові дослідження та основні досягнення:

Вплив екзогенних біологічних факторів на мутаційний процес.

У відділі встановлено, що екзогенні віруси, ДНК, і окремі білки-мітогени здатні впливати на спонтанний та індукований алкілувальними сполуками мутагенез у клітинах ссавців in vitro. Детальніше досліджено можливість регуляції мутаційного процесу через вплив на репарацію деяких білків-мітогенів та інгібіторів. Раніше спільно з американськими вченими показано, що модифікована основа О6-бензилгуанін значно підсилює мутагенний ефект, індукований нітрозогуанідином, знижуючи активність О6-метилгуанін-ДНК метилтрансферази (MGMT), що є одним із ключових факторів стійкості пухлинних клітин до алкілувальних хіміотерапевтичних препаратів. Нині спільно з відділом біомедичної хімії ІМБГ НАН України розробляються інгібітори MGMT нового покоління. Показано, що на відміну від інгібіторів, лектини різного походження здатні знижувати мутагенну дію нітрозогуанідина, впливаючи на рівень експресії гена MGMT.

Fig. 1. Enhancing of MNNG mutagenic effect in the presence of O6-benzylguanine in cells with different repair systems activity
Регуляція експресії репаративного ензиму О6-метилгуанін-ДНК метилтрансферази.

Показано, що екзогенні цитокіни (LIF, SCF, IL-3, EMAP II і IFN-a2b (субстрат препарату Лаферобіон) впливають на експресію гена MGMT на рівні білка. у популяціях клітин людини in vitro. EMAP-II виявив здатність по-різному модулювати рівень експресії гена MGMT залежно від умов експерименту. Цитокіни LIF, SCF, IL-3 і препарат Лаферобіон, як правило, спричиняли зниження рівня експресії гена MGMT. Визначено умови, які сприяють руйнуванню білкового комплексу, що розпізнається моноклональними анти-MGMT антитілами. Проведено пошук нових регуляторних елементів у промоторі гена MGMT людини та миші із метою вивчення складних молекулярних механізмів регуляції експресії даного гена на рівні транскрипції, здатних пояснити варіацію його експресії. Серед детектованих регуляторних ділянок промоторів є такі, які потенційно здатні взаємодіяти з індуцибельними і тканиноспецифічними транскрипційними факторами та змінювати рівень експресії гена у відповідь на дію різних чинників. На основі одержаних результатів висловили гіпотезу про можливість регуляції гена MGMT різними біологічно активними препаратами, які використовують в супровідній та підтримувальній терапії онкохворих.

Fig. 2. Regulation of MGMT gene expression on protein level by biologically active compounds in human cells
Дослідження порушень сигнальної та структурної функцій білків адгеринових з’єднань як можливого механізму розвитку деяких патологій серця.

Із використанням умовнонокаутних та трансгенних модельних тварин показано, що структурна цілісність адгеринових сполучень серця принципово важлива для раннього кардіогенезу ссавців: втрата N-кадерину в ембріональному серці призводила до порушень його розвитку і летальності. Кардіоспецифічна делеція одного алелю гена b-катеніну спричиняла затримку розвитку дорослого серця, підвищення експресії комплексу ембріональних генів (ANP, BNP, b-MHC) і зменшення активності WNT-b-сигнального шляху у мутантних тварин порівняно із контрольними, але при цьому не виявлено морфологічних реконструкцій дорослого міокарда.

Fig. 3. Cardiac-specific deletion of N-cadherin gene leads to cardiomyocyte adhesion defect and embryonic lethality
Технології виділення, культивування і диференціювання стовбурових клітин людини з метою подальшого використання в клітинній терапії.

Опрацьовано підходи до одержання ліній недиференційованих клітин ссавців і керування їхньою диференціацією за різними напрямками з використанням оригінального методу інформаційного кондиціонування та специфічних цитокінів і факторів росту. Отримано ряд імморталізованих клітинних ліній, що беруть початок від стовбурових та прогеніторних клітин людини і миші: лінія 4BL отримана з периферійної крові дорослого донора; лінія SK1 – із шкіри дорослого пацієнта; лінії G1, G4, G6 і G7 - з ембріональних зачатків гонад миші. Клітини людини лінії 4BL використовували для створення дермальних еквівалентів шкіри, що успішно пройшли випробування на обмеженому контингенті пацієнтів з опіковою хворобою. Нині спільно з Інститутом клітинної терапії розробляються технології одержання мультипотентних мезенхімальних стромальних клітин (ММСК) та гемопоетичних прогеніторних клітин із нативної та кріоконсервованої плаценти людини.

Fig. 4. 4BL cells growth features. Cells can growth as monolayer (a) and with forming of compact colonies (b). For production of dermal skin equivalents for thermal burns treatment cells were cultivated on synthetic (c) and natural (d) membranes
Підходи до підвищення стійкості біосистем стосовно дії чинників довкілля і професійної шкідливості.

Вперше досліджено дію лектинів як факторів впливу на мутаційний процес і репарацію із застосуванням про- та еукаріот них систем. Охарактеризовано вплив ряду лектинів рослинного та тваринного походження на індукцію первинних пошкоджень ДНК та генних мутацій мутагенами з різними механізмами дії (солі важких металів та алкілувальні чинники) в культурах клітин, в тому числі в індивідуальних клітинах ссавців in vitro. Виявлено та охарактеризовано генопротекторні властивості лектину кори бузини чорної SNA-I, а також антимутагенні властивості цього ж лектину, та лектину ікри окуня.

Fig. 5. Modulation of NiCl2-induced DNA damage by black elderberry bark lectin. The comet assay was used
Створення моделі мутаційного процесу і дослідних зразків комп’ютерних програм для роботи з базами даних.

Проведено аналіз експериментальних даних прояву мутагенезу в популяціях клітин ссавців, що культивуються, під впливом деяких біологічних чинників. Показано його залежність від гетерогенності клітинних популяцій, енергетичної забезпеченості, репаративних можливостей та інших факторів. Спільно з Інститутом кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України проведено комп’ютерне моделювання динаміки мутагенезу з урахуванням одержаних фактів і гипотез. В результаті з’явилась можливість прогнозування мутагенних ефектів у часі на основі отриманих дослідним шляхом характеристик популяцій, створення банку даних, зменшення часових і фінансових затрат на проведення досліджень. Розроблено програмне забезпечення для обрахунку даних експериментів.

Fig. 6. Co-modeling of mutagenesis processes and repair enzyme expression at consecutive stages of G1 murine cell line in vitro formation. CV – coefficient of variation for chromosome number distribution, index of chromosomal instability level

Українські проекти:

Проекти Національної академії наук України:

  • №2.2.4.21 - “ Співвідношення генотип-фенотип у злоякісних пухлинах. Моделювання оптимальних схем супровідної терапії при лікуванні онкохворих алкілувальними препаратами” Відомча тематика НАН У, проект "Геном" 2012-2016 рр. (науковий керівник підрозділу проекту – Лукаш Л.Л.)
  • №40/2011 - «Розробка фундаментальних основ клітинної терапії патологій серця», Цільова комплексна міждисциплінарна програма наукових досліджень НАН України «Фундаментальні основи молекулярних та клітинних біотехнологій» (науковий керівник проекту – Лукаш Л.Л.)

Міжнародні гранти:

  • Сьома Рамкова Програма. Співробітництво в галузі досліджень ролі репаративного ензиму MGMT при лікуванні онкологічних захворювань у рамках проекту "Посилення співробітництва в молекулярній біомедицині між ЄС та Україною" (науковий керівник підрозділу проекту – Лукаш Л.Л.)
  • RECOOP HST. Лукаш Л.Л. була постійним представником ІМБГ НАНУ в Міжнародному Консорціумі “RECOOP HST” з 2006 до 2012 року

Співробітництво:

з українськими організаціями:

  • Науково-дослідний інститут клітинної терапії,
  • Інститут нейрохірургії ім. А.П. Ромоданова АМН України
  • Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України,
  • Київська медична академія післядипломної освіти ім. П.Л.Шупика МОЗ України,
  • Інститут серцево-судинної хірургії ім. М.М. Амосова АМН України
  • Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" МОН України
  • Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України

з закордонними організаціями:

  • Міжнародний інститут молекулярної та клітинної біології, Варшава, Польща
  • Відділ фармацевтичних наук університету м. Уппсала, Швеція
  • Мічіганський державний університет, м. Іст-Лансинг, США,
  • Пенсільванський Державний Університет, США,
  • Інститут токсикології Університетського медичного центру, Майнц, Німеччина
  • Інститут дослідження серця та легенів ім.Макса Планка, Бад Нойхем, Німеччина

Вибрані публікації:

  1. Pidpala O., Lukash L. Regulatory potential of mobile genetic elements in the human MGMT gene. J. Genet. Genomic. Sci.- 2018.- N 3.- P. 008-015
  2. Balatskyi V.V., Macewicz L.L., Gan A.M., Goncharov S.V., Pawelec P., Portnichenko G.V., Lapikova-Bryginska T.Y., Navrulin V.O., Dosenko V.E., Olichwier A., Dobrzyn P., Piven O.O. Cardiospecific deletion of αE-catenin leads to heart failure and lethality in mice. Pflügers Archiv-European Journal of Physiology. 2018 Jun 20:1-5
  3. Kotsarenko K., Lylo V., Ruban T., Macewicz L., Lukash L. Effects of Some Growth Factors and Cytokines on the Expression of the Repair Enzyme MGMT and Protein MARP in Human Cells In Vitro. Biochemical genetics. 2018:1-9
  4. Підпала О.В., Лукаш Л.Л. Аналіз ортологів гена MGMT людини у найпростіших еукаріот. Фактори експериментальної еволюції організмів.- 2018.- Т.22.- С.345-351
  5. Kononenko O, Mityakina I, Galatenko V, Watanabe H, Bazov I, Gerashchenko A, Sarkisyan D, Iatsyshyna A, Yakovleva T, Tonevitsky A, Marklund N, Ossipov MH, Bakalkin G. Differential effects of left and right neuropathy on opioid gene expression in lumbar spinal cord. Brain Res. 2018 Sep 15;1695:78-83
  6. Afanasieva, K., Chopei, M., Lozovik, A., Semenova, A., Lukash, L., Sivolob, A. DNA loop domain organization in nucleoids from cells of different types. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2017. 483(1):142-146
  7. Kononenko, O., Galatenko, V., Anderson, M., Bazov, I., Watanabe, H., Zhou, X.W., Iatsyshyna, A., Mityakina, I., Yakovleva, T., Sarkisyan, D., Ponomarev, I. Intra-and interregional coregulation of opioid genes: broken symmetry in spinal circuits. The FASEB Journal. 2017. 31(5):1953-1963
  8. Piven O., Winata C. The canonical way to make a heart: β-catenin and plakoglobin in heart development and remodeling. Experimental biology and medicine. Experimental biology and medicine, 0: 1–11. DOI: 10.1177/1535370217732737
  9. Piven O. Future Perspectives in Heart Pathology Diagnosis and Therapy. How We Can Use the Micro RNA? Advances in Tissue Engineering & Regenerative Medicine: Open Access. Vol. 2, Issue 5. 2017
  10. Kochubei T., Kitam V., Maksymchuk O., Piven O., Lukash L. Possible mechanisms of Leukoagglutinin induced apoptosis in human cells in vitro. Cell Biology International.- 2016, Sep. 15
  11. Palchevska O.L., Macewicz L. L., Piven O. O. A link between β-catenin and hypertrophy: evaluation and meta-analysis. Biopolymers and Cell. 2016, 32(2):150-157.
  12. Папуга О.Є., Рубан Т.П., Мацевич Л.Л., Лукаш Л.Л., Лукаш С.І. Спосіб одержання тимчасового еквіваленту дермального шару шкіри. Патент України на винахід № 112584, зареєстровано 26.09.2016.
  13. Gryschenko A.A., Bdzhola V.G., Balanda A.O., Briukhovetska N.V., Kotey I.M., Golub A.G., Ruban T.A., Lukash L.L., Yarmoluk S.M. Design, synthesis and biological evaluation of N-phenylthieno [2,3-d]pyrimidin-4-amines as inhibitors of FGFR1. Bioorganic and Medicinal Chemistry. 2015, 23:2287-2293.
  14. Gryschenko AA, Bdzhola VG, Balanda AO, Briukhovetska NV, Kotey IM, Golub AL, Lukash LL, Yarmoluk SM. Design, synthesis and biological evaluation of N-phenylthieno [2,3-d]pyrimidin-4-amines as inhibitors of FGFR1. Bioorganic & Medicinal Chemistry. 2015;23:2287-2293.
  15. Karpova IS, Lylo VV, Macewicz LL, Kotsarenko KV, Ruban TP, Palchykovska LG, Lukash LL. Lectins of Sambucus nigra as biologically active and DNA-protective substances. Acta horticulturae. 2015;1061:93-102.
  16. Lylo VV, Karpova IS, Kotsarenko KV, Macewicz LL, Ruban TP, Lukash LL. Lectins of Sambucus nigra in regulation of cellular DNA-protective mechanisms. Acta horticulturae. 2015;1061:103-108.
  17. Kochubei TО, Maksymchuk OV, Lukash LL. Isolectins of phytohemagglutinin are able to induce apoptosis in HEp-2 carcinoma cells in vitro. Experimental oncology. 2015;37(2):116-119.
  18. Lylo VV, Karpova IS, Kotsarenko KV, Macewicz LL, Ruban TA, Dziuba GV, Lukash LL. Isolectins from Sambucus nigra flowers and their effect on MGMT and p53 proteins amount in human cells in vitro. Factors in experimental evolution of organisms. 2015;16:273-276.
  19. Piven OO, Palchevska OL, Lukash LL. Role of Wnt/b-Catenin Signaling in Embryonic Cardiogenesis, Postnatal Formation and Reconstruction of Myocardium. Cytology and genetics. 2014; 48(5):333-343.
  20. Kotsarenko KV, Lylo VV, Macewicz LL, et al. Influence of some biologically active substances on amount of MGMT and MARP proteins in human cells in vitro. Biopolymers and Cell. 2014;30(3):203–208.
  21. Macewicz LL, Lylo VV, Karpova IS, et al. Plant and animal lectines as modulators of MGMT and MARP gene expression in vitro. Factors in experimental evolution of organisms. 2014; 15:260-264.
  22. Podgorsky VS, Kovalenko EA, Karpova IS, et al. Extracellular lectins from saprophytic strains of bacteria of the genus Bacillus (Review). 2014; Applied Biochemistry and Microbiology (Moscow) 50(3):228-234.
  23. Podgorsky V, Kovalenko E, Karpova I, et al. New extracellular Bacillus subtilis lectins with sialic acid specificity. Journal of Agricultural Science and Technology (USA). 2014:541-546.
  24. Babič M, Horák D, Lukash L, et al. Influence of surface-modified maghemite nanoparticles on in vitro survival of human stem cells. Beilstein J. Nanotechnol. 2014;5:1732–1737.
  25. Shablii VA, Kuchma MD, Kyryk VM, et al. Mesenchymal and trophoblast immunophenotype of multipotent stromal cells from human placenta. Biopolym. Cell. 2014; 30(2):118-121.
  26. Kotsarenko KV, Lylo VV, Ruban TP, et al. Influence of IFN-α2b, EMAP II and their medicinal preparations on the MGMT protein amount in human cells in vitro. Biopolym.Cell. 2014; 6.
  27. Kotsarenko KV, Stoliar OA, Lylo VV, et al. DNA repair in MGMT- proficient and MGMT- deficient human cells in vitro. The Ukrainian Biochemical Journal. 2014;86(5):90.
  28. Lukash LL. Regulation of mutagenesis by exogenous biological factors in the eukaryotic cell systems. Biopolym. Cell. 2013; 29(4):283–94. doi:10.7124/bc.000823
  29. Kotsarenko KV, Lylo VV, Macewicz LL, Babenko LA, Kornelyuk AI, Ruban TA, Lukash LL. Change of the MGMT gene expression under influence of exogenous cytokines in human cells in vitro. Cytol. Genet. 2013;47(4):9–15. doi:10.3103/S0095452713040087
  30. Iatsyshyna AP. Current approaches to improve the anticancer chemotherapy with alkylating agents: state of the problem in world and Ukraine. Biopolym. Cell. 2012;28(2):83–92. doi: 10.7124/bc.000032
  31. Shabliy VA, Kuchma MD, Kirik VM, Onishchenko AN, Lukash LL, Lobyntseva GS. Cryopreservation of human placental tissue as a source of hematopoietic progenitor cells and multipotent mesenchymal stromal cells. Cell transplantation and tissue engineering. 2012;7(1):54–62.
  32. Piven OO, Kostetskii IE, Macewicz LL, Kolomiets YM, Radice GL, Lukash LL. Requirement for N­cadherin­catenin complex in heart development. Exp Biol Med (Maywood). 2011;236(7):816–22. doi:10.1258/ebm.2011.010362
  33. Lukash LL. Cell therapy of heart pathologies. Biotechnology. 2008;1(1):40–45.
  34. Pidpala OV, Iatsyshyna AP, Lukash LL. Mobile genetical elements of human genome: distribution and functional role. Cytol. Genet. 2008;42(6):69–81. doi:10.3103/S009545270806011X
  35. Karpova IS, Korets'ka NV, Pal'chykovs'ka LH, Nehruts'ka VV. Lectins from Sambucus nigra L inflorescences: isolation and investigation of biological activity using procaryotic testsystems. Ukr Biokhim Zh. 2007;79(5):145–52.
  36. Macewicz LL, Suchorada OM, Lukash LL. Influence of Sambucus nigra bark lectin on cell DNA under different in vitro conditions. Cell Biol Int. 2005;29(1):29–32. doi:10.1016/j.cellbi.2004.11.007
  37. Lukash LL, Boldt J, Pegg AE, Dolan ME, Maher VM, McCormick JJ. Effect of O6alkylguanineDNA alkyltransferase on the frequency and spectrum of mutations induced by NmethylN'nitroN nitrosoguanidine in the HPRT gene of diploid human fibroblasts. Mutat Res. 1991;250(12):397–409. doi: 10.1016/0027-5107(91)90196-U