Лаборатория бактериологии НИИ молекулярной и клеточной медицины РУДН: изучение микробиоты человека для создания новых препаратов

О миссии лаборатории и её уникальности

Лаборатория позиционируется как современная площадка по изучению микробиоты тела человека. Её главная научная задача сформулирована в лаконичном, но ёмком девизе:

«Исследуем бактериом человека для обнаружения минорных таксонов и создания новых биотерапевтических препаратов», — пояснил Александр Сенягин.

Особенность этой площадки в структуре РУДН и среди других микробиологических центров Москвы заключается в её специализации.

«Мы — одна из немногих исследовательских групп не только в Москве, но и в стране, которая работает со сложнокультивируемыми представителями микробиоты тела человека. За эти годы работы у нас сложилось понимание чёткого алгоритма культивирования облигатных анаэробов — представителей таких экологических ниш, как ротовая полость, желудочно-кишечный тракт и влагалище», — говорит заведующий.

Поиск альтернатив антибиотикам

Одно из ключевых направлений работы лаборатории — поиск новых путей преодоления антибиотикорезистентности. Проблема, по словам Александра Николаевича, является лидирующей в структуре мирового здравоохранения.

«С каждым годом смертность от мульти-, поли- и панрезистентных микроорганизмов возрастает в несколько раз. Основные терапевтические препараты и новые поколения антибиотиков быстро теряют свою актуальность, особенно в контексте внутрибольничной инфекции, где от момента внедрения препарата до выявления резистентного штамма может пройти менее двух недель», — пояснил Александр Сенягин.

Сейчас лаборатория исследует несколько перспективных альтернатив: «зелёные» наночастицы серебра, фитоэкстракты, пробиотические препараты и ферментаты других микроорганизмов.

«На наш взгляд, наибольшее практическое применение в текущий момент представляют пробиотики и постбиотики, которые не токсичны для человека, а также способны потенцировать эффекты уже доступных антибактериальных препаратов и подавлять рост биоплёнок», — отмечает заведующий лабораторией.

Барьерная функция кишечника

В лаборатории также проводят исследование трансэпителиальной резистентности на клеточных монослоях — метод, позволяющий оценить плотность межклеточных контактов.

«В кишечнике человека этот параметр называют «трансэпителиальным кишечным барьером». По данным современных исследований, это одна из ключевых составляющих здоровой кишечной стенки. При увеличении проницаемости кишечного эпителия, которое может происходить под действием условно-патогенных и патогенных микроорганизмов, из просвета кишечника могут попадать токсины, которые ведут к воспалительным реакциям в желудочно-кишечном тракте и увеличению риска развития ряда соматических заболеваний. И наоборот, пробиотические штаммы микроорганизмов увеличивают трансэпителиальную электрическую резистентность и, как следствие, уменьшают проницаемость слизистой кишечника», — пояснил Александр Сенягин.

В лаборатории также изучают иммунобиологические свойства комменсальных бактерий на моделях клеточных культур и гетерогенных сфероидов. Как отмечает Александр Николаевич, модели сфероидов лучше имитируют архитектонику ткани, ведь клетки в организме никогда не бывают одиноки: они всегда находятся в компартменте и окружены другими клетками как минимум с нескольких сторон. 3D-клеточные модели позволяют лучше прогнозировать клеточный ответ на воздействие бактерий и компонентов бактериальной клетки. В списке изучаемых микроорганизмов — представители родов Akkermansia, Bacteroides, Parabacteroides, а также более редкие, но не менее значимые бактерии, например Ruthenibacterium lactatiformans.

Один из проектов лаборатории — профилирование комменсальных бактерий по иммунологической активности. Однако, подчёркивает Александр Николаевич, не всё так однозначно.

«Нам всегда хочется разделить всех на «плохих» и «хороших», а ещё лучше — найти такую бактерию, которую можно давать как пробиотик, и она вылечит и защитит от всех болезней разом. Однако реальность такова, что существует такое понятие, как штаммоспецифичность: штаммы одного и того же вида могут давать диаметрально противоположные эффекты. К тому же при разных патологических состояниях требуется «разный» коктейль из бактерий», — отметил заведующий.

При этом заведующий добавляет, что сейчас внимание учёных по всему миру привлекает Akkermansia muciniphila, как лидирующий кандидат в пробиотики нового поколения. FDA уже одобрила препарат с убитой Akkermansia в составе.

«Этот вид бактерий показал клиническую эффективность у пациентов с инсулинорезистентностью: её снижение было продемонстрировано более чем на 28% в экспериментах на добровольцах, принимающих данный пробиотик. Однако разные штаммы Akkermansia muciniphila обладают разными биологическими эффектами как на клеточных линиях, так и на животных моделях», — добавил Александр Сенягин.

Проекты с партнёрами

У лаборатории есть совместные проекты с РНИМУ им. Н.И. Пирогова. Парабактероидес был выделен и идентифицирован на кафедре микробиологии и вирусологии этого вуза доктором медицинских наук, профессором Б.А. Ефимовым совместно с коллегами. Сотрудники лаборатории РУДН принимали участие в изучении иммуно-биологических свойств этого микроорганизма.

«В результате совместной работы мы установили, что Parabacteroides absconsus снижает экспрессию гена TLR4, что может свидетельствовать о противовоспалительном потенциале», — рассказывает Александр Николаевич.

Лаборатория также сотрудничает с НМИЦ травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова, компанией «Альгимед» и другими организациями. Одно из направлений — разработка биорезорбируемых цементов с включением антибактериальных препаратов для профилактики послеоперационных осложнений.

«На текущем этапе — изучении на биологических моделях млекопитающих — показан значимый эффект подобных цементов», — пояснил Александр Сенягин.

Коллекция микроорганизмов и учебный процесс

В лаборатории планируют создать коллекцию микроорганизмов с известными иммунобиологическими свойствами.

«Коллекция микроорганизмов с известными биологическими свойствами необходима в первую очередь для дальнейшей работы нашей лаборатории. Кроме того, мы планируем, что микроорганизмы, задепонированные в нашей коллекции, будут иметь актуальность для других лабораторий НИИ молекулярной и клеточной медицины и сторонних организаций», — рассказал Александр Сенягин.

В состав лаборатории входит прикреплённый соискатель, тема диссертации которого связана с иммуномодулирующей активностью Ruthenibacterium lactatiformans.

«Большая часть практических занятий проходит на базе нашей лаборатории. В первую очередь речь идёт о студентах бакалавриата направления «Биомедицина», которые выбрали микробиологию как вектор развития. Каждый год на базе нашей лаборатории выпускные курсы бакалавриата выполняют свои дипломные работы. Мы стараемся привить нашим студентам любознательность, трудолюбие, научную грамотность и любовь к науке», — отмечает Александр Николаевич.

Планы на будущее

Среди направлений, которые лаборатория планирует освоить в ближайшие 2–3 года: 

• биоинформатический анализ метагеномных данных для предсказания in silico возможных биологических эффектов микроорганизмов; 
• создание диагностических тест-систем на основе мультиплексной ПЦР для видовой идентификации представителей нормальной микробиоты; 
• создание генномодифицированного пробиотического микроорганизма; 
• разработка двух AI-прототипов: алгоритма морфологической идентификации дрожжевых и филаментозных грибов и генеративной ИИ-платформы для персонализированного подбора пробиотической терапии.

Лаборатория бактериологии НИИ молекулярной и клеточной медицины РУДН — пример того, как фундаментальные исследования в области микробиологии сочетаются с практическими задачами современной медицины, открывая новые возможности для преодоления антибиотикорезистентности и создания биотерапевтических препаратов нового поколения.