ОЗВУЧИТЬ

Лаборатория экспериментальной онкологии

Лаборатория создана в рамках реализации программы международного сотрудничества российских вузов и научных организаций с учеными мирового уровня и ведущими зарубежными научно-образовательными центрами в сферах науки, образования и инноваций "Мегагранты".

Проект "Направленная активация ферроптоза, нового типа клеточной гибели, как стратегия терапии трудноизлечимых и метастазирующих опухолей"

Номер договора 075-15-2019-1933

Период реализации проекта 2019-2021 гг.

Общая информация о приглашенном ученом

Маркус Конрад и его коллеги создали первые модели мышей с кондиционным нокаутом ключевых редокс-ферментов, включая цитозольную и митохондриальную тиоредоксинредуктазы (TXNRD1 и TXNRD2, соответственно) и глутатионпероксидазу 4 (GPX4). Задолго до того, как был введен термин «ферроптоз», Маркус Конрад продемонстрировал, что потеря GPX4 приводит к неизвестной на тот момент форме клеточной гибели, впоследствии получившей название ферроптоз. Был также разработан набор синтетических ингибиторов ферроптоза. Под руководством Маркуса Конрада удалось установить функциональную роль селеноцистеина в  активном центре GPX4, заключающуюся в предотвращении окислительной инактивации активного центра фермента. Помимо этого, с помощью полногеномных скринингов были обнаружены новые регуляторы ферроптоза, такие как ACSL4 и FSP1.

Описание проекта

Недавние исследования показали, что резистентные к терапии опухолевые клетки, а также клетки, находящиеся в процессе эпителиально-мезенхимального перехода, приобретают исключительную чувствительность к ферроптозу – форме регулируемой некротической гибели клеток. Исследования, проводимые сотрудниками лаборатории, направлены на изучение молекулярных механизмов ферроптоза в контексте онкогенеза, а именно способов  активации этого типа клеточной гибели в различных моделях рака. Полученные результаты будут использованы для разработки новых лекарственных препаратов, индуцирующих ферроптоз в клетках трудноизлечимых и метастазирующих  опухолей.

Цели проекта

  1. Исследование трансляционного потенциала активации ферроптоза в контексте развития опухолей различного происхождения.
  2. Поиск и разработка низкомолекулярных индукторов ферроптоза – потенциальных агентов противоопухолевой терапии.

Планируемые результаты:

Будут охарактеризованы молекулярные компоненты ферроптозного каскада, включая активаторы и ингибиторы, и механизмы его регуляции. Будут предоставлены данные по свойствам низкомолекулярных синтетических соединений, индуцирующих ферроптоз, и выполнены предварительные эксперименты в рамках разработки новых противоопухолевых препаратов. Полученные результаты позволят раскрыть терапевтический потенциал индукции ферроптоза в качестве противоопухолевой терапии.

Публикации

Публикации 2021 года
  1. Elena Hidalgo, Laura de Cubas, Valeriy V. Pak, Vsevolod V. Belousov, José Ayté. The mitochondria-to-cytosol H2O2 gradient is caused by peroxiredoxin-dependent cytosolic scavenging. Antioxidants 2021, 10(5), 731
  2. Daria D. Smolyarova, Oleg V. Podgorny, Dmitry S. Bilan, Vsevolod V. Belousov. A guide to genetically encoded tools to the study of H2O2. FEBS Journal, 10.1111/febs.16088
  3. Aldrovandi M, Fedorova M, Conrad M. Juggling with lipids, a game of Russian roulette. Trends Endocrinol Metab. 2021 May 10:S1043-2760(21)00100-4
  4. Jiang X, Conrad M. Ferroptosis: mechanisms, biology, and role in disease. Nat Rev Mol Cell Biol,  22, pages266–282 (2021)
  5. Beatty, A., Conrad, M. Ferroptotic cell death triggered by conjugated linolenic acids is mediated by ACSL1. Nature communications, 12(1), 2244
  6. Dong-Jiunn Jeffery Truong, Conrad M. Non-invasive and high-throughput interrogation of exon-specific isoform expression. Nat Cell Biol. 23, pages652–663 (2021)
  7. Kameritsch P, Conrad M. The mitochondrial thioredoxin reductase system (TrxR2) in vascular endothelium controls peroxynitrite levels and tissue integrity. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Feb 16;118(7):e1921828118
  8. Takujiro Homma, Sho Kobayashi, Marcus Conrad, Hiroyuki Konno, Chikako Yokoyama, Junichi Fujii. Nitric oxide protects against ferroptosis by aborting the lipid peroxidation chain reaction. Nitric Oxide. 2021 Oct 1;115:34-43.
  9. Jiashuo Zheng, Mami Sato, Eikan Mishima, Hideyo Sato, Bettina Proneth, Marcus Conrad. Sorafenib fails to trigger ferroptosis across a wide range of cancer cell lines. Cell Death Dis, 12, 698 (2021).
  10. Sufang Shui, Zenglu Zhao, Hao Wang, Marcus Conrad, Guoquan Liu. Non-enzymatic lipid peroxidation initiated by photodynamic therapy drives a distinct ferroptosis-like cell death pathway. Redox Biol, 2021 Sep;45:102056.
  11. Wulf Tonnus, Claudia Meyer, Christian Steinebach, Alexia Belavgeni, Anne von Mässenhausen, Nadia Zamora Gonzalez, Francesca Maremonti, Florian Gembardt, Nina Himmerkus, Markus Latk, Sophie Locke, Julian Marschner, Wenjun Li, Spencer Short, Sebastian Doll, Irina Ingold, Bettina Proneth, Christoph Daniel, Nazanin Kabgani, Rafael Kramann, Stephen Motika, Paul J Hergenrother, Stefan R Bornstein, Christian Hugo, Jan Ulrich Becker, Kerstin Amann, Hans-Joachim Anders, Daniel Kreisel, Derek Pratt, Michael Gütschow, Marcus Conrad, Andreas Linkermann. Dysfunction of the key ferroptosis-surveilling systems hypersensitizes mice to tubular necrosis during acute kidney injury. Nat Commun . 2021 Jul 20;12(1):4402.
Публикации 2020 года
  1. Marcus Conrad, Svenja M. Lorenz, Bettina Proneth. Targeting Ferroptosis: New Hope for As-Yet-Incurable Diseases. Trends in Molecular Medicine VOLUME 27, ISSUE 2, P113-122, FEBRUARY 01, 2021.
  2. Conrad M, Novikova M. A cozy niche in an iron world.  Signal Transduct Target Ther. 2020 Nov 4;5(1):261.
  3. Zheng J, Conrad M. The Metabolic Underpinnings of Ferroptosis. Cell Metab. 2020 Dec 1;32(6):920-937.
  4. Conrad M, Proneth B. Selenium: Tracing Another Essential Element of Ferroptotic Cell Death. Cell Chem Biol. 2020 Apr 16;27(4):409-419.
  5. Conrad M. NNT in NSCLC: No need to worry?  J Exp Med. 2020 Jun 1;217(6)
  6. Buday K, Conrad M. Emerging roles for non-selenium containing ER-resident glutathione peroxidases in cell signaling and disease. Biol Chem. 2020 Oct 22;402(3):271-287.
  7. Gibhardt CS, Cappello S, Bhardwaj R, Schober R, Kirsch SA, Bonilla Del Rio Z, Gahbauer S, Bochicchio A, Sumanska M, Ickes C, Stejerean-Todoran I, Mitkovski M, Alansary D, Zhang X, Revazian A, Fahrner M, Lunz V, Frischauf I, Luo T, Ezerina D, Messens J, Belousov VV, Hoth M, Böckmann RA, Hediger MA, Schindl R, Bogeski I. Oxidative Stress-Induced STIM2 Cysteine Modifications Suppress Store-Operated Calcium Entry. Cell Rep. 2020 Oct 20;33(3):108292.