Відділ регуляторних механізмів клітини

Завідувач відділу

Кордюм Віталій Арнольдович

член-кореспондент НАН України,
академік НАМН України, професор
Тел: (380-44) 526-55-96;
факс: (380-44) 526-07-59;
E-mail: kordium@imbg.org.ua

Лабораторія мікробної екології

Завідувач лабораторії:
Козировська Наталія Олексіївна
кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник

Освіта, наукові ступені та звання:

1950–1955 Біологічний факультет, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Kиїв, Україна

1955–1958 Аспірант, Кафедра мікробіології, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Kиїв, Україна

1960 Кандидат біологічних наук (мікробіологія)

1972 Доктор біологічних наук (медична генетика)

1991 Член-кореспондент НАН України (медична генетика)

1993 Професор

2000 Академік НАМН України (медична генетика)

Нагороди:

1977 Премія Ради Міністрів УССР

1979 Державна премія України у галузі науки і техніки за серію робіт з космічної біології

2003 Грамота Верховної ради України

2008 Заслужений діяч науки і техніки України

2012 Орден Ярослава Мудрого V ступеня

Науковий напрямок:

Вивчення міжклітинних інформаційних взаємодій

Сучасні наукові дослідження:

Розвиток генної терапії діабету 1-го типу та атеросклерозу.

A series of recombinant vector DNAs containing the human full-size preproinsulin and apolipoprotein A1 genes in the integrative expression cassettes have been constructed in the Department. The mammalian cell lines that express the target human proteins were obtained. Vector DNA polyplexes based on modified polyethyleneimine containing glycoside ligands have been optimized for efficient and safe targeted gene transfer in mammalian liver cells. The consistently reproducible technique for obtaining experimental models of chemically induced diabetes in animals of four species (mice, rats, rabbits and pigs) has been perfected. The models of alimentary hypercholesterolemia and of lipid metabolism disorders under diabetes, induced by streptozotocin in rabbits, have been developed. Therapeutic efficacy of targeted vector DNAs has been demonstrated in long-term experiments with these animal models (Fig. 1): a) antihyperglycemic action of polyplexes containing human preproinsulin gene in the model of type 1 diabetes in mice, rats, rabbits and pigs; b) antiatherogenic effects of polyplexes containing human apolipoprotein A1 gene in the models of alimentary hypercholesterolemia and combined carbohydrate and lipid metabolism disorders in rabbits.

Fig. 1. a – Gene Therapy Correction of Streptozotocin-induced Diabetic Hyperglycemia in Landras Swine, b – Gene Therapy for Experimental Hypercholesterolemia in Rabbits
Дослідження виділеної пуповинної МСК людини, культивування, характеристика й використання.

A technology of MSC isolation from human umbilical cord Wharton jelly with maximal preservation of their native characteristics has been developed. The necessity of individual approach for the cells obtaining from umbilical cord was confirmed. The optimal culturing conditions, in particular, considering an influence of gas mixture were determined. It has been shown that lowered oxygen concentration and nitrogen substitution with argon had positive effect on the umbilical cord MSC during their cultivation. The morphological characteristics as well as surface markers expression were studied. MSC from umbilical cord were shown to be heterogeneous at isolation (0 passage), but already at the first passage they had typical for MSC spindle-shaped morphology. They were CD73, CD90, CD105 positive and CD34, CD45 negative, which is characteristic of MSC. After the second ex vivo passage (Fig. 2), gradual change of the MSC properties occurred (cell morphology, surface markers expression, doubling time, etc.), as well as spontaneous differentiation to adipo- and chondrocytes began. Accordingly, only the cells of this or lower culture level passage can be used. Collagens I and II types were extracted, and matrices for the cell cultivation were prepared.

Fig. 2. MSC culture, 2 passage. Confocal microscopy, staining with ethidium bromide + FITC

In recent years, the use of transplanted cells producing active factors has been proven to be an emergent technology. However, the transplantation of allogenic and xenogenic cell material results in the immune rejection of cell transplants. Cell microencapsulation is a promising tool to prevent an attack of immune system even in case of xenogenic transplants. Microcapsules, prepared from semipermeable membranes, ensure transmission of target proteins, on the one hand, and defend the cells from attacks of immune system – on the other. It makes possible to avoid the use of long-term therapies of modulating and/or immunosuppressive agents, which have potentially severe side-effects. Usage of encapsulated cells, producing growth factors, cytokines, hormones and other therapeutic proteins, is at present a very promising way of delivery of therapeutic material into an organism. The Department takes part in this field of research. The genetically engineered cells are a source of therapeutic proteins. Transgenic mammalian cell lines producing some important recombinant human cytokines (LIF, FGF2, IL10) have been obtained by us via a nonviral gene transfer technique. The recombinant protein secretion into the cultural medium was shown. When the cells producing cytokines were encapsulated in alginate microcapsules, the production of the recombinant cytokines was continuing and the cytokine molecules are secreted from the microcapsules into the cultural medium (Fig. 3). The therapeutic effects of the cytokines, produced by genetically modified eukaryotic cells, are planned to be tested on animal models when the microcapsules will be transplanted to animals suffering from some disordes caused by the lack of tested cytokines.

Fig. 3. СНО-К1 cells transfected by pC1eGFP in alginate microcapsules (а – light microscopy; b – fluorescent microscopy)
Дослідження впливу рекомбінантних цитокінів на структурно-функціональний стан ішемічних тканин.

It has been demonstrated in the experimental model of chronic kidney ischemia in rabbits that the intraparenchymal administration of the FGF-2 in developed polymeric carrier, based on cross-linked heparin, 5 months after ligature application, decreases the initial sclerotic changes in stroma and vessels and protects from the development of irreversible sclerotic changes in the interstitium and atrophy of the elements of parenchyma in ischemic and contralateral kidney. The data of angiography indicate that the architectonics of arterial bed of kidney of experimental animals with segmental ischemia was almost the same as of intact contralateral kidney after the injection of the preparation of FGF-2 studied (Fig. 4). The gene coding for human interleukin-10 has been cloned, the high-level expression of this cytokine in E.coli cells has been obtained, and the method for its downstream purification and obtaining in biologically active form has been elaborated in the Department. It has been shown that the intraparenchymal administration of the interleukin-10 into ischemic kidney tissue reduced the activity of the processes of lipid peroxidation and decreased the risk of ischemic kidney damage. The genes coding for human stromal-derived factor-1α (SDF-1α) and vascular endothelial growth factor have been cloned for further studies. The expression of these recombinant proteins in E.coli cells has been obtained, and the method for downstream purification and obtaining in biologically active form of SDF-1α has been elaborated.

Fig. 4. Angiogram of vessels of rabbit urinary system after 6 months the application of ligatures on the upper pole of left kidney. The place of the ligature application shown by arrow

Українські проекти:

Проекти Національної академії наук України:

  • 2015-2019 N 36 проект: "Отримання генно-інженерних імунокон’югатів і їх застосування для імуноафінної хроматографії та виявлення цільових антигенів" за Цільовою комплексною міждисциплінарною програмою наукових досліджень НАН України "Молекулярні та клітинні біотехнології для потреб медицини, промисловості та сільського господарства" (науковий керівник - Горбатюк О.Б.)
  • 2010–2014 N 35/13 проект: “Фундаментальні основи мультигенної терапії масових патологій з ускладненнями” (науковий керівник - Кордюм В.А.)
  • 2010–2014 N 36/10 проект: “Розробка фундаментальних засад створення імунореагентів нового покоління” (науковий керівник - Окунєв О.В.)

Проекти Держінформнауки України:

  • 2013–2014 проект: “Розробка технології відновлення функції ураженої печінки за допомогою трансплантації МСК” (науковий керівник - Римар С.Ю.)

Співробітництво:

українські організації:

  • Інститут генетичної та регенеративної медицини НАМН України (Київ)
  • Iнститут геронтології імені Д.Ф. Чеботарьова НАМН України(Київ)
  • Інститут невідкладної і відновної хірургії імені В. К. Гусака НАМН України (Донецьк)
  • Інститут урології НАМН України(Київ)
  • Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка НАМН України (Київ)
  • ННЦ "Інститут біології", Київський національний університет імені Тараса Шевченка (Київ)
  • Інститут педіатрії, акушерства і гінекології НАМН України (Київ)
  • Інститут нейрохірургії ім. А.П. Ромоданова НАМН України (Київ)
  • Інститут отоларингології ім. проф. О. С. Коломійченка НАМН України (Київ)
  • Національний науковий центр радіаційної медицини (Київ)
  • Інститут очних хвороб і тканинної терапії ім.В.П.Філатова НАМН України (Одеса)
  • Інститут ветеринарної медицини НААН України (Київ)
  • Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України (Київ)

зарубіжні організації:

  • Лейпцигський Університет (Лейпциг, Німеччина)
  • Науковий Центр зі стовбурових клітин (Хайдарабад, Індія)

Вибрані публікації:

  1. Васлович В.В., Пічкур Л.Д., Малишева Т.А., Акінола С.Т., Вербовська С.А., Топорова О.К., Шувалова Н.С. Ультраструктурні зміни спинного мозку щурів з експериментальним алергічним енцефаломієлітом під впливом мезенхімальних стовбурових клітин та інтерлейкіна-10. Журнал клинических и экспериментальных медицинских исследований. – 2018. – Т.6, № 1. – С.17–30
  2. Цимбалюк В.І., Пічкур Л.Д., Вербовська С.А., Акінола С.Т., Васлович В.В., Дерябіна О.Г., Похоленко Я.О., Топорова О.К., Шувалова Н.С., Кордюм В.А. Вплив ксеногенної трансплантації нативних і трансфікованих геном інтерлейкіна 10 мезенхімальних стовбурових клітинна перебіг експериментального алергічного енцефаломієліту. Вісник проблем біології і медицини. – 2018. – Вип.1, Т.2 (143). – С.227–234
  3. Tsymbaliuk VI., Velichko OM., Pichkur LD., Akinola ST., Verbovska SA., Shuvalova NS., Toporova OK., Deriabina OG. The influence of native MSC, interleukin-10 and MSC transfected with interleukin-10 gene on behavioral reactions of rats with EAE. Ukrainian Neurosurgical Journal 2018; No 1:66-72
  4. Moshynets O.V., Foster D., Karakhim S.A., McLaughlin K., Rogalsky S.P., Rymar S.Y., Volynets G.P., Spiers A.J. Examining c-di-GMP and possible QS regulation in Pseudomonas fluorescens SBW25: links between intra and inter-cellular regulation benefits community cooperative activities such as biofilm formation. Ukr. Biochem. J. – 2018. – 90 (3). – 17-31
  5. Цымбалюк В.И., Пичкур Л.Д., Дерябина Е.Г., Маслова О.А., Шувалова Н.С., Вербовская С.А., Акинола С.Т., Кордюм В.А. Фенотипическая характеристика и пролиферативный потенциалмезенхимальных стволовых клеток из Вартонова cтудня пуповины человека в условиях культивирования. В кн.: Аспекты применения метода культивирования тканей в нейробиологии и нейроонкологии / под ред. В.М. Семеновой. – К.: Интерсервис, 2018. – С.295–304
  6. Volodymyr V. Likhodiievskyi, Alina V. Korsak, Dmytro M. Irodov, Yuri B. Chaikovskyi, Vitalii A. Kordium, Serhii S. Olefir, Anna O. Zabila, Maria V. Kovalchuk, Tetyana A. Ruban, Nadiia S. Shuvalova. Spleen Morphological Features Under Experimental Model of Multiple Organ Failure and Stem Cell Application. Probl Cryobiol Cryomed 2018; 28(1): 064–068
  7. Kordium V. A. "The Chronics" within the context of fundamental biology. Biopolymers and Cell. 2017. Vol. 33. N 4. P 302–320
  8. Kordium V. A., Irodov D. M. Amazing MSC – phenomenology, problems, solutions and opportunities. Biopolym. Cell. 2017; 33(1):64-76
  9. McLaughlin K., Folorunso A.O., Deeni Y.Y., Foster D., Gorbatiuk O., Hapca S.M., Immoor C., Koza A., Mohammed I.U., Moshynets O., Rogalsky S., Zawadzki K., Spiers A.J. Biofilm formation and cellulose expression by Bordetella avium 197N, the causative agent of bordetellosis in birds and an op-portunistic respiratory pathogen in humans. Research in Microbiology. 2017. 168. 419-430
  10. Bakhmachuk A., Gorbatiuk O., Rachkov A., Dons'koi B., Khristosenko R., Ushenin I., Peshkova V., Soldatkin A. Surface Plasmon Resonance Investigations of Bioselective Element Based on the Recombinant Protein A for Immunoglobulin Detection. Nanoscale Res Lett. 2017 Dec; 12(1):112. doi: 10.1186/s11671. 017-1903-5. Epub 2017 Feb 10
  11. Koza A., Kusmierska A., McLauglin Kimberley, Moshynets O., Spiers A.J. Adaptive radiation of P. fluores-cens SBW25 in experimental microcosms provides an under-standing of the evolutionary ecology and molecular biology of A-L interface biofilm-formation. FEMS Microbiol Lett. 2017. 364 (12)
  12. Pokholenko Ia., Toporova O., Moshynets O., Rymar S., Shuvalova N., Gulto T., Kovalchuk M., Ih-natchenko P., Kordium V. Characterization of the function-alized biodegradable collagen scaffolds for in vivo delivery of SDF-1α and substances with bac-tericidal activity. The International Jour-nal of Artificial Or-gans. 2017. 40(8). 463-464
  13. Moshynets O.V., Spiers A.J. Book: "Microbial Biofilms - Importance and Applications", "Viewing biofilms within the larger context of bacterial aggregations", Edited by Dharumadurai Dha-nasekaran and Nooruddin Tha-juddin, ISBN 978-953-51-2436-8, Print ISBN 978-953-51-2435-1, 522 p., July, 2016; Chapter 1:3-22
  14. Pokholenko I., Dubey I., Vozianov S., Romanenko A., Pirogov V., Bazalytska S., Nikitaiev S., Kordium V. Development of the affinity-based delivery system for heparin-binding proteins. The International Journal of Ar-tificial Organs. 2016; 39(7): 373-374
  15. Кордюм В.А. Информационные потоки в био-сфере. И не только. К. : Академпериодика, 2016; 200 с.
  16. Starosyla SA, Volinetc GP, Gorbatiuk OB, Lucashov SS, Golub AG, Bdzhola VG, Yarmoluk SM. Identification of Apoptosis signal-regulating kinase 1 (ASK1) inhibi-tors among the derivatives of Ben-zothiazol-2-yl-3-hydroxy-5-phenyl-1,5-dihydro-pyrrol-2-one. Bioorganic and Medicinal Chemistry. 2015;23:2489–2497.
  17. Reva O, Ovcharenko LP, Kukharenko O, Shpylova S, Podolich O, de Vera J-P, Kozyrovska N. Metabarcoding of the kombucha microbial community grown in different microenviromental. AMB Express. 2015;5(1):35, doi: 10.1186/s13568-015-0124-5
  18. Maslova O, Fedevych O, Shuvalova N, Deryabina O, Zhovnir V, Novak M, Kruzliak P. Morphological characteristics of cultured fresh and thawed pericardium cells. Cell and Tissue banking. 2015; September on-line:1-5, doi: 10.1007/s10561-015-9532-7
  19. Shuvalova NS, Kordium VA. Comparison of proliferative activ-ity of Wharton jelly mesenchymal stem cells in cultures under various gas conditions. Biopolym. Cell. 2015; 31(3):233-239.
  20. Pokholenko IO, Gorbatiuk O, Okunev O, Irodov D, Degtiarova M, Palivoda O, Kordium V. Development of the chroma-tographic medium for the affinity isolation of the recombinant hIFN-β1b based on immobilized singlechain antibodies. Biopolym. Cell. 2015;31(4):279–284.
  21. Gorbatiuk OB, Bakhmachuk AO, Dubey LV, Usenko MO, Irodov DM, Okunev OV, Kostenko OM, Rachkov AE, Kordium VA.Recombinant Staphylococcal protein A with cysteine residue for preparation of affinity chromatography stationary phase and immunosensor applications. Biopolym. Cell. 2015; 31(2):115–122.
  22. Kovalchuk MV, Shuvalova NS, Pokholenko IO, Gulko TP, Deryabina OG, Kordium VA. Monitoring of transplanted human Mesenchymal Stem Cells from Wharton’s Jelly in xenogeneic systems in vivo. Biopolym. Cell. 2015;31(3):193–199.
  23. Rachkov AE, Bakhmachuk AO, Matsishin MJ, Gorbatiuk OB, Khristosenko RV, Ushenin IuV, Soldatkin AP. SPR investigations of the formation of intermediate layer of the immunosensor bioselective element based on the recombinant Staphylococcal protein A. Biopolym. Cell. 2015; 31(4):301–308.
  24. Zaets I, Podolich J, Kukharenko O., et al. Bacterial cellulose may provide the microbial-life biosignature in the rock records. Advances in Space Research. 2014;53(5):828–835.
  25. Boretska M., Datsenko I., Suslova O, et al. Amino acid composition of tightly bound exopolymeric substances produced by corrosion-related bacteria in presence of mild steel. Advances in Microbiology. 2014;4:808–815.
  26. Lukash LL, Ruban TP, Kolomiets YaN, et al. In vitro detection of cytoto-xicity of surface-modified maghemite nanoparticles in human cells. Beilstain J. Nanotechnol. 2014;5:1732–1737.
  27. Sviatenko OV, Gorbatiuk ОB, Vasylchenko OA. Application of immunoglobulin–binding proteins A, G, L in the affinity chromatography. Biotechnologia Acta. 2014;7(2):34–45.
  28. Slyvka AV, Okunev OV. Molecular mechanisms of versatile biological activity of interleukin-7. Biopolym. Cell. 2014;30(5):349–358.
  29. Pokholenko IaO, Chetyrkina MD, Dubey LV, et al. Development and characterization of porous functionalized collagen scaffolds for delivery of FGF-2. Biopolym. Cell. 2014;30(3):216–222.
  30. Гулько ТП, Драгулян МВ, Дерябина ЕГ, та ін. Морфологическая характеристика процессов повреждения, компенсации и приспособления в патологически измененной печени при воздействии CCl4. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2014;15:39–44.
  31. Кордюм ВА, Гулько ТП, Дерябина ЕГ, та ін. Преобразующий потенциал мезенхимальных стволовых клеток. Журнал Національної академії медичних наук України. 2014;20(2):143–152.
  32. Kordium V. A. 40 years within two epochs of two millennia. Biopolym. Cell. 2013; 29(4):255-260 doi:10.7124/bc.00081F
  33. Maslova O, Kordium V, Deryabina O Umbilical Cord matrix cells – promising instrument for regenerative medicine. In: Loredana De Bartolo, Augustinus Bader, editors. Biomaterials for stem cell therapy: state of the art and vision for the future: CRC Press, Taylors&Francis Group, Boca Raton, London, New York, A science publishers book; 2013. p. 212–227.
  34. Maslova OO, Shuvalova NS, Sukhorada OM, et al. Heterogeneity of umbilical cords as a source for MSC. Dataset Papers in Biology 2013, Article ID 370103.
  35. Shpylova SP, Shuvalova NS, Deryabina OG, Kordium VA. Sponta neous formation of spheroids in human umbilical cord matrix cell cultures. Studia Biologica. 2012; 6(2):79–86.
  36. Maslova OO, Shuvalova NS, Sukhorada OM, et al. Alteration of morphofunctional characteristics of umbilical cord matrix me­senchymal cells during passaging. Problems of cryobiology.2012; 22(2):153–6.
  37. Pokholenko IaO, Rachkova LT, Gulko TP, et al. The development of biodegradable scaffold from collagen type I and study of their biological properties in vitro and in vivo. In: Achievements and problems of genetics, breeding and biotechnology. K.: Logos. 2012. p. 358–62.
  38. Rymar SYu, Ruban TA, Irodov DM, Kordium VA. Expression and secretion of human recombinant LIF by genetically modified mammalian cells. Biopolym. Cell. 2011; 27(1):53–8. doi: 10.7124/bc.000082
  39. Vozianov OF, Romanenko AM, Pirogov VO, et al. Novel systems for the restoration of blood flow in ischemic kidney. Ninth International Symposium on Frontiers in biomedical polymers FBPS. 2011:103–4.
  40. Toporova OK, Gulko TP, Sukhorada OM, et al. Longterm correction of experimental diabetes in mice and pigs after nonviral insulin gene therapy. Human Gene Therapy. 2009; 20(4):397.
  41. Novikova SN, Toporova OK, Sukhorada OM, et al. Experimental gene therapy for atherosclerosis. Problemu stareniya i dolgoletiya. 2008; 17(2):174–83.
  42. Toporova OK, Kyrylenko SD, Irodov DM, Kordium VA. Plasmid vector for human preproinsulin gene delivery in mammalin cells. Biopolym. Cell. 2007; 23(2):100–7. doi:10.7124/bc.00075B