name: Флуоресцентная микроскопия с временным разрешением в изучении метаболизма опухолевых клеток при химиотерапии
keyword_list: Кофакторы НАД(Ф)Н и ФАД, химиотерапия, опухолевый метаболизм, гликолиз, митохондриальное дыхание, время жизни флуоресценции, оптический метаболический имиджинг, опухолевые сфериды, опухоли мышей in vivo
abstract: Известно, что энергетический метаболизм многих опухолевых клеток характеризуется высокой интенсивностью гликолиза даже в присутствии кислорода, что связано с их активным ростом и пролиферацией. Также гликолиз способствует снижению образования свободных радикалов, что минимизирует вероятность генотоксических повреждений в клетке и способствует уходу от апоптоза. В отличие от опухолевых клеток, в нормальных клетках основным источником АТФ является окислительное фосфорилирование. В роли переносчиков электронов и протонов в реакциях энергетического метаболизма клетки выступают кофакторы НАД/НАДН и ФАД/ФАДН2. Восстановленный НАДН и его фосфорилированная форма НАДФН (суммарно обозначаемые НАД(Ф)Н) и окисленная форма ФАД способны к автофлуоресценции. На регистрации флуоресценции метаболических кофакторов основан оптический метаболический имиджинг, который включает в себя анализ отношения интенсивностей флуоресценции (редокс-отношение) и время-разрешенный флуоресцентный имиджинг (FLIM). Редокс - отношение дает информацию об общей метаболической активности клетки, тогда как с помощью FLIM можно анализировать времена жизни флуоресценции НАД(Ф)Н. Кофактор НАД(Ф)Н находится в клетке в свободном и связанном с белками состояниях, которые практически идентичны по спектральным характеристикам, но значительно отличаются по времени жизни флуоресценции. Таким образом, FLIM дает возможность различать свободные и связанные формы НАД(Ф)Н в живых клетках и тканях в режиме реального времени. Короткое время жизни флуоресценции НАД(Ф)Н (t1) соответствуют его свободной (не связанной с белком) форме, длинное время жизни флуоресценции (t2) – связанной с белками форме. В свободной форме НАДН локализируется преимущественно в цитоплазме и участвует в реакциях гликолиза, тогда как в связанной с белками форме локализируется на мембране митохондрии и участвует в окислительном фосфорилировании. НАДФН напрямую в реакциях энергетического метаболизма не участвует, однако играет роль в синтетических реакциях (производство жирных кислот, стероидов и каротиноиды), регулировании клеточных сигналов и антиоксидантных системах. НАДФН обладает более длинными временами жизни флуоресценции (4,4 нс), и концентрация его в опухолевых клетках крайне мала. Традиционные методы анализа энергетического метаболизма, такие как позитронно-эмиссионная томография с ¹⁸F-фтордезоксиглюкозой, масс-спектрометрия и биохимические исследования, имеют ряд недостатков. В частности, требуют введения контрастирующего агента, реализуются на дорогостоящем оборудовании, имеют сложные протоколы приготовления препаратов. Перспективным методом в области исследования энергетического обмена является флуоресцентный время-разрешенный имиджинг кофактора НАДН. Бесспорными преимуществами данного метода являются неинвазивность, высокая чувствительность, биологическая безопасность, отсутствие необходимости в применении экзогенных красителей. Метод дает уникальную возможность анализировать метаболические особенности опухолевых клеток без дополнительной подготовки, вмешательств и окрашивания. Флуоресцентный времяразрешенный имиджинг НАД(Ф)Н является новым методом и на сегодняшний день реализован в основном на монослойных культурах in vitro для задач поиска отличий между опухолевыми и нормальными клетками и оценки ответа клеток на лечение. Исследования энергетического метаболизма при канцерогенезе in vivo ограничены единичными работами. В связи с этим актуальной задачей является разработка методических подходов к оценке метаболизма в сложных и классических опухолевых моделях и оценка возможностей флуоресцентного время-разрешенного имиджинга для мониторинга эффективности противоопухолевой химиотерапии.
chairman_dissertation_council.surname: Воденеев В.А.
chairman_dissertation_council.position: зав. каф. биофизики
chairman_dissertation_council.degree: Доктор биологических наук
organization_supervisor.surname: Иванченко М.В.
organization_supervisor.position: Проректор по научной работе
organization_supervisor.degree: Доктор физико-математических наук
rubrics.code: 34.17.23
rubrics.name: Биофизика клетки
oecds.code: 01.00.00
oecds.name: Natural Sciences
speciality_codes.name: Биофизика
speciality_codes.code: 03.01.02
supervisors.fio: Ширманова М.В.
supervisors.scientific_degree: Кандидат биологических наук
supervisors.speciality_code: Физиология
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Кантидзе О.Л.
opponents.scientific_degree: Доктор биологических наук
opponents.speciality_code: Молекулярная биология
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Феофанов А.В.
opponents.scientific_degree: Доктор биологических наук
opponents.speciality_code: Биофизика
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ННГУ им. Н.И. Лобачевского
protection_organization.name: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского».
protection_organization.ogrn: 1025203733510
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные автономные учреждения
author_organization.short_name: ННГУ им. Н.И. Лобачевского
author_organization.name: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского».
author_organization.ogrn: 1025203733510
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные автономные учреждения