Лаборатория редактирования генома

115522, г. Москва, ул. Москворечье, д. 1, 3 этаж (каб. 306, 308-312, 314, 316)

Телефоны: +7 (499) 324-3579, +7 (499) 612-9989

Лаборатория редактирования генома была создана 1 января 2019 года в результате выделения группы по геномному редактированию из состава лаборатории мутагенеза.

Усилия лаборатории сфокусированы на теме геномного редактирования, в рамках которой проводятся фундаментальные исследования, направленные на повышение уровня гомологичной рекомбинации при редактировании с помощью CRISPR/Cas9, а также прикладные исследования для разработки лечения наследственных моногенных заболеваний. В лаборатории проводятся следующие работы: 1) редактирование гена CFTR и двух наиболее частых мутаций F508del и W1282X для лечения муковисцидоза; 2) редактирование мутаций для лечения наследственных форм миопатий (миодистрофия Дюшенна). В лаборатории используют весь современный арсенал геномных редакторов, включая новейшие методы – редакторы оснований и праймированное редактирование.

Муковисцидоз является одним из самых частых моногенных заболеваний. В результате мутаций в гене белка канала для ионов хлора (CFTR) нарушается электролитный состав внеклеточной среды, что проявляется нарушением работы многих органов. В клинической картине заболевания доминирует легочная симптоматика. Патология легких в конечном итоге определяет прогноз и выживаемость. Этиотропной терапии данного заболевания не существует. Появившиеся технологии высокоэффективного таргетного редактирования генома позволяют надеяться, что такая терапия будет разработана в ближайшее будущее для многих наследственных заболеваний. С помощью технологии таргетных нуклеаз CRISPR/Cas9 мы разрабатываем метод коррекции самой частой мутации при муковисцидозе CFTR p.F508del.

Основные области научных и прикладных исследований лаборатории:

• Разработка метода коррекции мутаций в гене CFTR при муковисцидозе.
• Моделирование муковисцидоза с использованием трехмерных клеточных структур – бронхиальных и легочных органоидов.
• Создание банка клеточных линий (индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, легочные и печеночные органоиды) от пациентов с различными наследственными заболеваниями.
• Повышение эффективности коррекции мутаций в экспериментах по геномному редактированию.
• Разработка методов лечения наследственных форм миодистрофий путем пропуска экзонов генов.

1. Belova L, Demchenko A, Kochergin-Nikitsky K, Kondrateva E, Slesarenko Y, Salikhova D, Lavrov A, Efremova A, Bukharova T, Goldshtein D, Smirnikhina S. Recombinant Adeno-associated Viral Vectors Serotypes 6 and 9 are Able to Transduce Human Tracheal Epithelial Cells but Not Human Induced Pluripotent Stem Cells. Mol Biotechnol. 2023 Jan 27. doi: 10.1007/s12033-023-00668-4. Epub ahead of print. PMID: 36707468.
2. Demchenko A, Kondrateva E, Tabakov V, Efremova A, Salikhova D, Bukharova T, Goldshtein D, Balyasin M, Bulatenko N, Amelina E, Lavrov A, Smirnikhina S. Airway and Lung Organoids from Human-Induced Pluripotent Stem Cells Can Be Used to Assess CFTR Conductance. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 6293. https://doi.org/10.3390/ijms
3. Anuchina AA, Zaynitdinova MI, Demchenko AG, Evtushenko NA, Lavrov AV, Smirnikhina SA. Bridging Gaps in HDR Improvement: The Role of MAD2L2, SCAI, and SCR7. Int. J.Mol. Sci. 2023, 24, 6704. https://doi.org/10.3390/ijms24076704
4. Levchenko O, Panchuk I, Kochergin-Nikitsky K, Petrova I, Nagieva S, Pilkin M, Yakovlev I, Smirnikhina S, Deev R, Lavrov A. Unexpected extra exon skipping in the DYSF gene during restoring the reading frame by CRISPR/Cas9. Biosystems. 2023 Nov 7:105072. doi: 10.1016/j.biosystems.2023.105072. Epub ahead of print. PMID: 37944631
5. Petrova IO, Smirnikhina SA. The Development, Optimization and Future of Prime Editing. J. Mol. Sci. 2023, 24(23), 17045; doi: 10.3390/ijms242317045
6. Volodina O, Smirnikhina S. The Future of Gene Therapy: A Review of In Vivo and Ex Vivo Delivery Methods for Genome Editing-Based Therapies. Mol Biotechnol. 2024 Feb 16. doi: 10.1007/s12033-024-01070-4. Epub ahead of print. PMID: 38363528
7. Volodina OV, Fabrichnikova AR, Anuchina AA, Mishina OS, Lavrov AV, Smirnikhina SA. Evolution of Prime Editing Systems: Move Forward to the Treatment of Hereditary Diseases. Curr Gene Ther. 2024 Apr 15. doi: 10.2174/0115665232295117240405070809.
8. Demchenko A, Belova L, Balyasin M, Kochergin-Nikitsky K, Kondrateva E, Voronina E, Pozhitnova V, Tabakov V, Salikhova D, Bukharova T, Goldshtein D, Kondratyeva E, Kyian T, Amelina E, Zubkova O, Popova O, Ozharovskaia T, Lavrov A and Smirnikhina S (2024) Airway basal cells from human-induced pluripotent stem cells: a new frontier in cystic fibrosis research. Front. Cell Dev. Biol. 12:1336392. doi: 10.3389/fcell.2024.1336392
9. Kondrateva E. V., Grigorieva O. V., Kurshakova E. V., Panchuk I. O., Pozhitnova, V. O., Voronina E. S., Tabakov V. Yu., Nikishina I. P., Arsenyeva S. V., Matkava V. G., Lavrov A. V., Smirnikhina S. A., Kutsev S. I. Creation of Induced Pluripotent Stem Cells RCMGi014-A Using Reprogramming of Urine Cells of a Patient with Fibrodysplasia Ossificans Progressiva Associated with Heterozygous Mutation in the ACVR1 Gene. Russian Journal of Developmental Biology, 2024, Vol. 55, No. 1, pp. 34–38. DOI: 10.1134/S1062360424700048
10. Panchuk I, Smirnikhina S. Toolbox for creating three-dimensional liver models. Biochem Biophys Res Commun. 2024 Jul 9;731:150375. doi: 10.1016/j.bbrc.2024.150375.
11. Muravyeva A, Smirnikhina S. Strategies for Modifying Adenoviral Vectors for Gene Therapy. Int. J. Mol. Sci. 2024, 25(22), 12461; https://doi.org/10.3390/ijms252212461
12. Кондратьева Е.В., Демченко А.Г., Володина О.В., Рыжкова О.П., Ковальская В.А., Табаков В.Ю., Лавров А.В., Смирнихина С.А. Коррекция мутации F508del в гене CFTR с использованием CRISPR/Cas9 в клетках, полученных от пациентов с муковисцидозом. Гены и клетки, 2024, Т. 19, №4, https://doi.org/10.17816/gc633926
13. Muravyeva A, Smirnikhina S. Adenoviral Vectors for Gene Therapy of Hereditary Diseases. Biology 2024, 13, 1052. https://doi.org/10.3390/biology13121052
14. Demchenko A, Balyasin M, Nazarova A, Grigorieva O, Panchuk I, Kondrateva E, Tabakov V, Schagina O, Amelina E, Smirnikhina S. Human Induced Lung Organoids: A Promising Tool for Cystic Fibrosis Drug Screening. Int. J. Mol. Sci. 2025, 26, 437. https://doi.org/10.3390/ijms26020437
15. Куршакова Е.В., Левченко О.А., Лавров А.В. Препятствия на пути к разработке генной терапии мышечной дистрофии Дюшенна // Гены и Клетки. - 2025. - Т. 20. - №1. doi: 10.17816/gc641931
16. Belova L., Demchenko A., Erofeeva A., Kochergin-Nikitsky K., Zubkova O., Popova O., Ozharovskaia T., Salikhova D., Efremova A., Lavrov A., Smirnikhina S. Organoids from hiPSCs Can Be Efficiently Transduced by Recombinant Adeno-Associated Viral and Adenoviral Vectors. Biomedicines 2025, 13, 879. https://doi.org/10.3390/biomedicines13040879
17. Petrova IO, Smirnikhina SA. Prime Editing in Dividing and Quiescent Cells. International Journal of Molecular Sciences. 2025; 26(8):3596. https://doi.org/10.3390/ijms26083596
18. Panchuk IO, Grigorieva OV, Kondrateva EV, Kurshakova EV, Petrova IO, Voronina ES, Pozhitnova VO, Shchagina OA, Tabakov VYu, Strokova TV, Lavrov AV, Smirnikhina SA, Kutsev SI. Generation of iPSC Lines from Family with Glycogen Storage Disease Type Ia. Russ J Dev Biol (2025). ). Vol. 56, No. 1, pp. 57–64 https://doi.org/10.1134/S1062360425700067
19. Panchuk I, Kovalskaia V, Balinova N, Ryzhkova O, Smirnikhina S. The Optimization of a Protocol for the Directed Differentiation of Induced Pluripotent Stem Cells into Liver Progenitor Cells and the Delivery of Transgenes. Biology. 2025; 14(6):586. https://doi.org/10.3390/biology14060586
20. Володина О.В., Демченко А.Г., Анучина А.А., Рыжкова О.П., Ковальская В.А., Кондратьева Е.В., Табаков В.Ю., Лавров А.В., Смирнихина С.А. Подбор оптимальных pegRNA для повышения эффективности праймированного редактирования АТ-богатых участков генома. Биохимия, 2025, том 90, вып. 6, с. 833 – 846. DOI: 10.31857/S0320972525060087
21. Demchenko AG, Kyian TA, Kondratyeva EI, Bragina EE, Ryzhkova OP, Veiko RV, Nazarova AG, Chernykh VB, Smirnikhina SA, Kutsev SI. CFAP300 Loss-of-Function Mutations with Primary Ciliary Dyskinesia: Evidence from Ex Vivo and ALI Cultures. Int. J. Mol. Sci. 2025, 26, 7655. https://doi.org/10.3390/ijms26157655
22. Volodina OV, Demchenko AG, Anuchina AA, Ryzhkova OP, Kovalskaya VA, Kondrateva EV, Artemova EV, Tabakov VY, Ignatov MA, Vorobyeva NY, Osipov AN, Lavrov AV, Smirnikhina SA. Prime Editing Modification with FEN1 Improves F508del Variant Editing in the CFTR Gene in Airway Basal Cells. Int. J. Mol. Sci. 2025, 26, 7943. https://doi.org/10.3390/ijms26167943
23. Demchenko A, Balyasin M, Kondratyeva E, Kyian T, Sorokina A, Loguinova M, Smirnikhina S. A semi-automated algorithm for image analysis of respiratory organoids. PLoS Comput Biol. 2025 Oct 27;21(10):e1013589. doi: 10.1371/journal.pcbi.1013589.
24. Kochergin-Nikitsky K., Lavrov A., Smirnikhina S. Methodological Landscape of Retroviral and Retroviral Vector Integration Site Identification. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2025. 13:1708724. doi: 10.3389/fbioe.2025.1708724
25. Petrova IO, Smirnikhina SA. Ex Vivo Gene and Cell Therapy in Hematopoietic Stem Cells. Int. J.Mol. Sci. 2025, 26, 11466. https://doi.org/10.3390/ijms262311466
26. Nagieva S, Smirnikhina S. Allogeneic Hematopoietic Stem Cell Transplantation as a Therapeutic Approach for Hereditary Diseases. Biomedicines 2025, 13, 2903. https://doi.org/10.3390/biomedicines13122903
27. Куршакова Е.В., Левченко О.А., Нагиева С.Э., Панчук И.О., Кочергин-Никитский К.С., Кондратьева Е.В., Володина О.В., Рыжкова О.П., Ковальская В.А., Смирнихина С.А., Лавров А.В. Пропуск экзонов 11 и 12 гена DMD для лечения миодистрофии Дюшенна. Медицинская генетика, 2025, Т. 24, № 12, принята в печать
28. Kurshakova EV, Levchenko OA, Smirnikhina SA, Lavrov AV. The Promise and Pitfalls of AAV-Mediated Gene Therapy for Duchenne Muscular Dystrophy. Curr. Issues Mol. Biol. 2025, 47(12), 1058; https://doi.org/10.3390/cimb47121058

1. Российское общество «Знание». 31.03.2022. Редактируя гены: путь молодого учёного. https://vk.com/video-135454514_456241238?list=c472bdcf82b43dc19f
2. 06.2022 Подкаст «На генном уровне». Выпуск 2. Редактирование генома - что это? https://gene.mave.digital/ep-2
3. НТВ. 04.11.2022. Научные расследования Сергея Малозёмова. «Как мы будем размножаться?». https://www.ntv.ru/peredacha/Nauchnoe_rassledovanie/m95540/o707747/video/
4. Коммерсантъ. 15.08.2022. 25 вариантов генов, влияющих на умственные способности. https://www.kommersant.ru/doc/5513303
5. Минобрнауки России. 16.08.2022. Новый метод помог выявить генетические причины нарушения интеллектуального развития. https://www.minobrnauki.gov.ru/press-center/news/nauka/56568/
6. Genetics-Info. Муштакова Юлия. 01.04.2022. Специалисты лаборатории редактирования генома МГНЦ подготовили обзор последних научных статей, посвященных повышению эффективности доставки компонентов CRISPR-Cas. https://genetics-info.ru/news/spetsialisty-laboratorii-redaktirovaniya-genoma-mgnts-podgotovili-obzor-poslednikh-nauchnykh-statey-/
7. Минобрнауки России. 19.05.2022. Российские ученые впервые получили бронхиальные и легочные органоиды. https://minobrnauki.gov.ru/press-center/news/?ELEMENT_ID=51451
8. Минобрнауки России. 11.02.2023. «Наука — это интереснее, чем любой кинематографический сюжет»: российские исследовательницы — о своей профессии и достижениях. https://minobrnauki.gov.ru/press-center/news/nauka/64101/
9. PCR-NEWS. Надежда Маркина. 03.04.2023. CRISPR-Cas9 против муковисцидоза и миодистрофии Дюшенна. https://pcr.news/stati/crispr-cas9-protiv-mukovistsidoza-i-miodistrofii-dyushenna/
10. 06.2023. Евгения Щербина, Фёдор Катасонов. Подкаст «Почему мы еще живы». Вырезать и вставить: как появилась генная терапия. https://pc.st/e/3wnx-TuJLZJ
11. Радио России, Российский радиоуниверситет. Дмитрий Конаныхин 05.2024. Вирусы и наночастицы для создания лекарств для лечения генетических болезней. https://smotrim.ru/audio/2774356
12. Подкаст Den of Rich. 05.07.2024. 1126 Светлана Смирнихина: Генная терапия, геномное редактирование, наследственные заболевания. https://www.youtube.com/watch?v=ahhfb3XntPo
13. PCR-NEWS. Елена Клещенко. 08.11.2024. Легко ли опубликоваться российскому ученому в зарубежном журнале? https://pcr.news/stati/kak-vam-publikuetsya/
14. PCR-NEWS. Надежда Маркина. 13.11.2024. Когда геномному тексту нужен редактор. https://pcr.news/novosti/kogda-genomnomu-tekstu-nuzhen-redaktor/
15. Телеканал Культура. Передача «Наблюдатель». Выпуск «Геном человека» 02.04.2025. https://smotrim.ru/video/2953307
16. 06.08.2025. Издательский дом «Коммерсантъ». Мы выбрали муковисцидоз. https://www.kommersant.ru/doc/7940787