Актуальность

Использование природных полифенолов в качестве сенотерапевтических средств ограничено из-за их плохой растворимости в воде, химической нестабильности и низкой биодоступности, однако это может быть преодолено применением выбранных систем доставки, а именно носителей на основе липидов, полимерных наночастиц, мицелл и конъюгатов. В последние годы стали рассматривать экзосомы молока сельскохозяйственных животных (в основном коров), как простые, доступные и очень перспективные транспортные системы для доставки терапевтических агентов. Обнадёживают сообщения, что экзосомы из коровьего молока могут увеличивать биодоступность относящегося к полифенолам средства – куркумина. Это позволяет предполагать перспективность получения экзосом из молока разных видов животных для создания транспортных систем для полифенолов.

Экзосомы, как наноструктуры свободно проникающие через клеточные мембраны, способны увеличивать доставку антиоксидантов во внутриклеточную среду. Увеличение концентрации антиоксидантов во внутриклеточной среде стареющих (преждевременно состарившихся клеток) позволит проявить более высокий сенолитический и/или сеностатический эффект. Найденная возможность стимуляции сенолитического и сеностатического действия, может иметь значение при разработке основ «антивозрастной» терапии.

В наилучшей степени охарактеризованы экзосомы молока коров. Информация относительно экзосом из кобыльего молока очень ограничена или отсутствует. А между тем, кобылье молоко является национальным напитком коренного населения Казахстана. Среди видов молока сельско-хозяйственных животных молоко лошадей занимает особое место. Кобылье молоко похоже на человеческое грудное молоко и потому может обладать некоторыми ценными терапевтическими свойствами.

Для доступного в условиях Казахстана молока кобылиц возможность получения экзосом доказана, причем экзосомы получаются гораздо менее загрязненные казеинами, чем экзосомы из коровьего молока, но возможность использования экзосом из кобыльего молока в качестве транспортных систем не исследована.

Цель

Установить возможность увеличения сенолитической и сеностатической активности антиоксидантов (биоантиоксидантов и синтетических) на модели индуцированного оксидантами старения фибробластов человека при включении антиоксидантов в экзосомы полученные из молока типичного для Казахстана сельскохозяйственного животного – лошади.

Ожидаемые результаты

В ходе реализации проекта впервые планируется получить транспортную форму для биоантиоксидантов (растительные полифенолы, такие как, кверцетин, концентрат полифенолов винограда, экстракт черники) и синтетических антиоксидантов (гетероциклические соединения с высокой антиоксидантной активностью – производные 3-аминопиридин-2(1Н)-она)) в виде экзосомы из молока кобыл и оценить их сенолитические свойства.

Это позволит создать доступную и простую транспортную форму, пригодную для применения биоантиоксидантов и синтетических антиоксидантов в качестве биологически активных пищевых добавок и лекарственных средств, в том числе и для получения антивозрастного эффекта.

На основе полученных объектов, обладающих набольшей сенолитической эффективностью, возможна разработка новых оригинальных лекарственных средств и БАД для фармакологической коррекции возраст-ассоциированной патологии.

Наиболее перспективные экзосомы с включенными антиоксидантами будут рекомендованы для углубленных фармакологических испытаний с целью дальнейшего их внедрения в практическую медицину. В качестве целевых потребителей полученных результатов можно указать систему здравоохранения, в частности область фармакотерапии, поскольку эти результаты могут быть использованы при разработке новых лекарственных средств и биологически активных добавок.

Руководитель проекта

Гуляев Александр Евгеньевич, профессор, доктор медицинских наук, Web of Science ResearcherID AAR-7030-2020, Scopus AuthorID 57188714393

Члены исследовательской группы

Шульгау Зарина Токтамысовна,  кандидат медицинских наук, Author ID в Scopus https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=25651954000, Researcher ID Web of Science http://www.researcherid.com/rid/L-1400-2015,  ORCID ID https://orcid.org/0000-0001- 8148-0816

Жуликеева Айгерим Манарбековна, бакалавр биотехнологии, магистр биотехнологии, младший научный сотрудник лаборатории токсикологии и фармакологии Национального центра биотехнологии. Имеет опыт работы с клеточными культурами. В проекте ответственна за работу с культурами клеток.

Криворучко Татьяна Николаевна, бакалавр биотехнологии, магистр биологии, научный сотрудник лаборатории токсикологии и фармакологии, Национальный центр биотехнологии. Научные интересы: экспериментальная фармакология и токсикология. В проекте ответственна за получение экзосом и изучение физико-химических параметров.

Кулаков Иван Вячеславович, доктор химических наук, доцент.

Публикации и охранные документы по теме проекта

1. Yessenkyzy A.; Saliev T.; Zhanaliyeva M.; Masoud A.-R.; Umbayev B.; Sergazy S.; Krivykh E.; Gulyayev A.; Nurgozhin T. Polyphenols as caloric-restriction mimetics and autophagy inducers in aging research // Nutrients. – 2020. – Vol. 12(5). https://doi.org/10.3390/nu12051344 IF (2019)=4,546 (Q1)
2. Kozhakhmetov S., Babenko D., Nurgaziyev M., Tuyakova A., Nurgozhina A., Muhanbetganov N., Chulenbayeva L., Sergazy S., Gulyayev A., Saliev T., Kushugulova A. The combination of mare’s milk and grape polyphenol extract for treatment of dysbiosis induced by dextran sulfate sodium // Biodiversitas. – 2020. – Vol. 21, №5. – 2275-2280. DOI: 10.13057/biodiv/d210558 (Q4)
3. Sergazy S., Gulyayev A., Dudikova G., Chulenbayeva L., Nurgaziyev M., Krivyh E., Nurgozhoina A., Ziyat A., Tritek V., Kozhakhmetov S., Kushugulova, A. Comparison of phenolic content in cabernet sauvignon and saperavi wines // Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. – 2019. – Vol. 9(3), 557–561. https://doi.org/10.15414/jmbfs.2019/20.9.3.557-561 (Q4)
4. Kayukova L.A., Uzakova А.B., Baitursunova G.P., Dusembaeva G.Т., Shulgau Z.Т., Gulyayev A.Ye., Sergazy Sh.D. Inhibition of α-amylase and α-glucosidase by new b-aminopropionamidoxime derivatives // Pharmaceutical Chemistry Journal, Vol. 53, No. 2, May, 2019. IF (2017)= 0,679 (Q3) DOI: https://doi.org/10.30906/0023-1134-2019-53-2-37-41
5. Shulgau Z., Sergazy Sh., Krivoruchko T., Kenzhebayeva N., Sagindykova B., Gulyayev A. Osteoprotective properties of RNA-containing drug Osteochondrin S on the model of insufficiency of sex hormones in rats // Int. J. Morphol. – 2017. – Vol. 35 (4). – P. 1233-1238. IF (2017)=0,336 (Q3) DOI: 10.4067/S0717-95022017000401233
6. Berikkhanova K., Omarbaev R., Gulyayev A., Shulgau Z., Ibrasheva D., Adilgozhina G., Sergazy S., Zhumadilov Z., Askarova S. Red blood cell ghosts as promising drug carriers to target wound infections // Medical Engineering and Physics. – Vol. 38(9). – 2016. – P. 877-884. IF (2015) = 1.619 (Q2) doi:10.1016/j.medengphy.2016.02.014. Epub 2016 Apr 6.
7. Belova E.A., Tritek V.S., Shul’gau Z.T., Gulyaev A.E., Kovalenko L.V., Botirov E.Kh. Phenolic compounds from berries of three Vaccinium species // Chemistry of Natural Compounds. – 2016. – Vol. 52, № 2. – P. 329-330. IF (2015) = 0.47 (Q3) doi: 10.1007/s10600-016-1633-4.
8. Шульгау З.Т., Гуляев А.Е., Серғазы Ш.Д., Дудикова Г.Н., Нургожин Т.С., Рязанов В.В., Кадыров Ж.Н. Жидкий безспиртовой пищевой концентрат полифенолов из винограда красных сортов // Патент РК на изобретение № 33342.
9. Каюкова Л.А.; Пралиев К.Д.; Дюсембаева Г.Т.; Гуляев А.Е.; Шульгау З.Т.; Сергазы Ш.Д.; Нургожин Т.С. Применение гидрохлорида О-пара- толуоил-β-(морфолин-1-ил)пропиоамидоксима в качестве противодиабетического средства // Патент РК на изобретение № 32421.
10. Oleshchuk A.L.; Shulgau Z.T.; Seilkhanov T.M.; Vasilchenko A.S.; Talipov S.A.; Kulakov I.V. Synthesis and Biological Activity of 4-(Pyridin-3-yl)-2-hydroxy-4-oxobut-2-enoic Acid Derivatives // Synlett. – 2020. – Vol. 31. – P. 165-170. IF (2018)=2,418 (Q1) DOI: 10.1055/s-0037-1610738
11. Kulakov I.V., Palamarchuk I.V., Shulgau Z.T., Seilkhanov T.M., Gatilov Yu.V., Fisyuk A.S. Synthesis, structure and biological activity 3- (arylmethyl) aminopyridine-2 (1H) -ones and 1H-pyrido[2,3-b][1,4]oxazin2(3H)-ones // Journal of Molecular Structure. – 2018. – Vol. 1166. – P. 262–269. IF (2017)=2,011 (Q3) DOI: https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2018.04.036
12. Shulgau Z., Sergazy Sh., Krivoruchko T., Kenzhebayeva N., Sagindykova B., Gulyayev A. Osteoprotective properties of RNA-containing drug Osteochondrin S on the model of insufficiency of sex hormones in rats // Int. J. Morphol. – 2017. – Vol. 35 (4). – P. 1233-1238. IF (2017)=0,336 (Q3) DOI: 10.4067/S0717-95022017000401233
13. Oleshchuk A.L., Karbainova A.A., Krivoruchko T.N., Shulgau Z.T., Seilkhanov T.M., Kulakov I.V. Synthesis and biological activity of 3,5-diacetyl-2,6-dimethylpyridine derivatives // Chemistry of Heterocyclic Compounds 2019, 55(1), 47–51. IF (2017)=1,201 (Q3) DOI 10.1007/s10593-019-02417-5
14. Belova E.A., Tritek V.S., Shul’gau Z.T., Gulyaev A.E., Kovalenko L.V., Botirov E.Kh. Phenolic compounds from berries of three Vaccinium species // Chemistry of Natural Compounds. – 2016. – Vol. 52, № 2. – P. 329-330. IF (2015) = 0.47 (Q3) doi: 10.1007/s10600-016-1633-4.
15. Berikkhanova K., Omarbaev R., Gulyayev A., Shulgau Z., Ibrasheva D., Adilgozhina G., Sergazy S., Zhumadilov Z., Askarova S. Red blood cell ghosts as promising drug carriers to target wound infections // Medical Engineering and Physics. – Vol. 38(9). – 2016. – P. 877-884. IF (2015) = 1.619 (Q2) doi:10.1016/j.medengphy.2016.02.014. Epub 2016 Apr 6.
16. Nurkenov O.A., Fazylov S.D., Issayeva A.Zh., Seilkhanov T.M., Zhivotova T.S., Shulgau Z.T., Kozhina Zh.M. Complexes of inclusion of functionally-substituted hydrasons of isonicothic acid with cyclodextrines and their antiradical activity // News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, Series chemistry and technology, Volume 6, Number 432 (2018), 57–66. https://doi.org/10.32014/2018.2518-1491.27
17. Shulgau, V. Tritek, D. Ibrasheva, T. Nurgozhin, A. Gulyayev. Potential of the antidiabetic drug containing bioflavonoid quercetin // Basic and Clinical Pharmacology and Toxicology. – 2014. – Vol. 115 (Suppl. 1). – P. 244–245. IF (2015) =3.097
18. Plotnikova A.M., Shulgau Z.T., Plotnikova T.M., Aliev O.I., Borovskaya T.G. Hyperviscosity syndrome in ovariectomized rats // Bull Exp Biol Med. 2008 Jul;146(1):92-95. IF (2010) = 0.279
19. Plotnikova A.M., Shulgau Z.T., Plotnikova T.M., Aliev O.I., Kulesh N.I., Mischenko N.P., Fedoreyev S.A. Antithrombogenic and antiplatelet activities of extract from Maackia amyrensis wood // Bull Exp Biol Med. 2009 Feb;147(2):204-207. IF (2010) = 0.279
20. Плотникова А.М., Плотникова Т.М., Шульгау З.Т., Федореев С.А., Кулеш Н.И., Мищенко Н.П., Василевская Н.А., Имбс Т.И., Глебко Л.И. Средство, обладающее гемореологической и антитромбоцитарной активностью // Пат. РФ № 2342944.
21. Шульгау З.Т., Гуляев А.Е., Серғазы Ш.Д., Дудикова Г.Н., Нургожин Т.С., Рязанов В.В., Кадыров Ж.Н. Жидкий безспиртовой пищевой концентрат полифенолов из винограда красных сортов // Патент РК на изобретение № 33342.
22. Шульгау З.Т., Криворучко Т.Н., Жуликеева А.М., Сергазы Ш.Д., Гуляев А.Е., Кулаков И.В. Актуальность поиска новых субстанций с психотропной активностью среди дериватов пиридина // Вестник СурГУ. Медицина. – 2018. – № 3 (37). – С. 86-90.
23. Шульгау З.Т., Жуликеева А.М., Сергазы Ш.Д., Сегизбаева Г.Ж., Гуляев А.Е. Цитопротекторный потенциал экстрактов клюквы, брусники, черники.// Международный научный журнал №18 (308)/2020, ООО «Издательство молодой ученый», 2020. г. Казань. С. 208-212.
24. Shulgau Z., Sergazy Sh., Krivoruchko T., Kenzhebayeva N., Sagindykova B., Gulyayev A. Osteoprotective properties of RNA-containing drug Osteochondrin S on the model of insufficiency of sex hormones in rats // Int. J. Morphol. – 2017. – Vol. 35 (4). – P. 1233-1238. IF (2017)=0,336 (Q3) DOI: 10.4067/S0717-95022017000401233
25. Шульгау З.Т., Сергазы Ш.Д., Криворучко Т.Н., Сагиндыкова Б.А., Гуляев А.Е. Определение гепатопротекторных свойств РНК-препарата RN-13 на модели острого тетрахлорметанового гепатита в эксперименте // Georgian Medical News. – 2017. – № 4 (265). – С. 86–91. DOI https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28574392 PMID: 28574392 IF (2015)=0,13
26. А.Е. Гуляев, Т.Н. Криворучко, К.Н. Мериняну, Ж.Р.Хасенбекова, С.С. Буркитбаева, Г.С. Шахабаева, С.А. Садуахасова, А.Р. Кушугулова. Влияние пробиотического комплекса на антиоксидантную активность при моделировании хронического парадонтита // Журнал «Биотехнология. Теория и практика». – 2010. – №3. – С.38-44.
27. Oleshchuk A.L.; Shulgau Z.T.; Seilkhanov T.M.; Vasilchenko A.S.; Talipov S.A.; Kulakov I.V. Synthesis and Biological Activity of 4-(Pyridin-3-yl)-2-hydroxy-4-oxobut-2-enoic Acid Derivatives // Synlett. – 2020. – Vol. 31. – P. 165-170. IF (2018)=2,418 (Q1) DOI: 10.1055/s-0037-1610738
28. Oleshchuk A.L., Karbainova A.A., Krivoruchko T.N., Shulgau Z.T., Seilkhanov T.M., Kulakov I.V. Synthesis and biological activity of 3,5-diacetyl-2,6-dimethylpyridine derivatives // Chemistry of Heterocyclic Compounds 2019, 55(1), 47–51. IF (2017)=1,201 (Q3) DOI 10.1007/s10593-019-02417-5
29. Kulakov I.V., Palamarchuk I.V., Shulgau Z.T., Seilkhanov T.M., Gatilov Yu.V., Fisyuk A.S. Synthesis, structure and biological activity 3- (arylmethyl) aminopyridine-2 (1H) -ones and 1H-pyrido[2,3-b][1,4]oxazin2(3H)-ones // Journal of Molecular Structure. – 2018. – Vol. 1166. – P. 262–269. IF (2017)=2,011 (Q3) DOI: https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2018.04.036
30. Kulakov I.V., Matsukevich M.V., Shulgau Z.T., Sergazy Sh., Seilkhanov T.M., Puzari A., Fisyuk A.S. Synthesis and antiradical activity of 4-aryl(hetaryl)-substituted 3-aminopyridin-2(1Н)-ones // Chemistry of Heterocyclic Compounds. – 2015. – 51(11/12). – P. 991–996. IF (2015)=0.815 (Q3) https://doi.org/10.1007/s10593-016-1809-7

Достигнутые результаты

2021 г.

Воспроизведено две методики получения экзосом из молока. Были получены образцы экзосом из кобыльего молока и охарактеризованы их физико-химические свойства: чистота, количество, размеры частиц, распределение по размерам, дзета-потенциал. В полученные экзосомы были включены биоантиоксиданты (растительные полифенолы – кверцетин, концентрат полифенолов винограда, экстракт черники) и синтетические антиоксиданты (гетероциклические соединения с высокой антиоксидантной активностью – производные 3-аминопиридин-2(1Н)-она). Для биоантиоксидантов (на примере кверцетина) и синтетических антиоксидантов (на примере производного 3-аминопиридин-2(1Н)-она под условным названием КИП-96) были определены параметры ассоциации их в экзосомы и диссоциации из экзосом с количественным определение этих параметров по изменению концентрации антиоксидантов в инкубационной среде.

2022 г.

Создана модель преждевременного старения клеток в клеточной культуре фибробластов крайней плоти человека BJ (ATCC® CRL-2522™) путем обработки клеток BJ перекисью водорода.

Изучена сенолитическая активность экзосом, содержащих антиоксиданты в сравнении с аналогичными концентрациями свободных антиоксидантов на модели старения клеток в клеточной культуре по двум маркерам клеточной гибели – МТТ-тесту и включению в клетки красителя трипанового синего.