ИСТИНА

Целью проекта является создание нового способа опосредованной белками таргетной доставки каротиноидов к нейронам сетчатки и клеткам пигментного эпителия сетчатки (ПЭС) с помощью внутриглазной (интравитреальной) инъекции каротинопротеиновых комплексов, а также демонстрация их антиоксидантного и цитопротекторного действия.

Oxidative stress is a key pathogenetic factor in degenerative diseases of the retina. Indeed, retinal neurons are extremely susceptible to oxidative damage due to high oxygen consumption, high content of polyunsaturated fatty acids in their membranes, high content of photosensitive molecules (mainly retinoid cycle products) and constant exposure to light irradiation. With age, photosensitizers accumulate in membrane disks of photoreceptor neurons, as well as in lipofuscin granules of retinal pigment epithelium (RPE) cells, which causes photochemical damage to these cells and underlies age-related macular degeneration (AMD), a widespread neuro-ophthalmologic disease leading to blindness. It has been shown on cellular models that oxidative stress of RPE caused by photoexcitation of lipofuscin components can be suppressed using natural antioxidants carotenoids. However, due to the high lipophilicity of carotenoids, their selective delivery to eye tissues is hindered. Our preliminary studies show that the bioavailability of carotenoids can be significantly increased upon their using in complexes with specific water-soluble proteins. The project is aimed at optimizing the targeted delivery of carotenoids to retinal neurons and RPE cells and testing their antioxidant and cytoprotective effects on cellular and animal models using protein-mediated carotenoid transport, methods of detection of these compounds using picosecond fluorescence and Raman microscopy, as well as clinical, electrophysiological, histological and biochemical approaches to study the structural and functional state of the retina. The results of the project will open new experimental possibilities for diagnosing oxidative stress in the retina and other ocular tissues, as well as modulating it through protein-mediated delivery of antioxidants.

В рамках проекта будет впервые предложен инновационный способ опосредованной белками таргетной доставки каротиноидов к нейронам сетчатки и клеткам пигментного эпителия сетчатки (ПЭС), а также продемонстрирована эффективность их антиоксидантного и цитопротекторного действия на клеточных и животных моделях возрастной макулярной дегенерации (ВМД). В экспериментах in vitro будет выявлен оптимальный состав каротинопротеинового (КП) комплекса, отличающегося наибольшим потенциалом в отношении доставки каротиноида и наиболее выраженным антиоксидантным действием. Будут охарактеризованы стабильность и определены эффективные концентрации отобранного КП в физиологических условиях, соответствующих тканям глаза. Будет разработан оптимальный состав лекарственной формы, которая обладает всеми необходимыми свойствами, при этом не вызывая локальных побочных эффектов. Будет продемонстрировано распределение КП в тканях глаза при интравитреальном введении разработанной лекарственной формы и продемонстрированы его антиоксидантные свойства in vivo. На клеточных моделях, имитирующих основные компоненты патогенеза ВМД, будут определены механизмы, обеспечивающие предотвращение случайной и программируемой гибели клеток ПЭС и нейронов сетчатки при добавлении КП в систему культивирования. Будут получены данные об изменениях в количестве, жизнеспособности и пролиферативной активности клеток, подвергшихся стрессовому воздействию, при добавлении комплекса каротиноид-белок. Поскольку одним из ключевых патологических факторов, лежащих в основе развития ВМД, является нарушение метаболической активности митохондрий с последующей активацией лизосомальной митофагии, особое внимание будет уделено исследованию защитного действия каротиноидов на сохранение структурных особенностей этих компартментов. Предполагается, что улучшение биодоступности каротиноидов в составе КП будет способствовать усилению их антиоксидантной активности и, следовательно, прерыванию петли обратной связи дисфункциональных митохондрий и лизосом, что в свою очередь повлечет за собой снижение уровня окислительного стресса, повышение выработки энергии и сохранения катаболических путей. Такие эффекты, ожидаемо, будут содействовать снижению индукции апоптоза и способствовать сохранению жизнеспособности клеток. Наконец, будет продемонстрирована терапевтическая эффективность лекарственной формы на основе КП на модели фотоповреждения сетчатки животных (модель ВМД). Ожидается, что премедикация глаза с помощью интравитреального введения разработанной лекарственной формы может ослабить индуцируемое световым облучением нарушение электрофизиологической активности сетчатки (снижение амплитуды и латентности а и b волн электроретинограммы, отражающих активность фоторецепторов и биполярных нейронов сетчатки), затормозить развитие структурных нарушений в этой ткани (гибель фоторецепторных клеток и клеток ПЭС, географическую атрофию, снижение толщины сетчатки), а также положительно сказаться на ее внутренней антиоксидантной защите.