Стимуляция регенерации с помощью конструкций из пластов модифицированных стволовых клеток, экспрессирующих нейротрофические факторы.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 16-45-03007

НазваниеСтимуляция регенерации с помощью конструкций из пластов модифицированных стволовых клеток, экспрессирующих нейротрофические факторы.

Руководитель Парфенова Елена Викторовна, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

Конкурс №15 - Конкурс 2016 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (MOST)

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-405 - Регенеративная медицина

Ключевые слова восстановление нерва, ангиогенез, регенерация, нейротрофические факторы роста, мезенхимальные стромальные клетки, клеточные пласты, аденоассоциированные вирусы, генная терапия, клеточная терапия

Код ГРНТИ76.03.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Стимуляция регенеративных процессов с помощью трансплантации клеточного материала представляет собой новый уровень технологии для лечения широко распространенных заболеваний, связанных с нарушением кровоснабжения. К ним относятся инфаркт миокарда, инсульт, ишемия нижних конечностей, в том числе и ее критическая стадия. Также известно, что ишемическое поражение нервной ткани является одним из ключевых факторов, вызывающих нейропатии, часто сопутствующие нарушениям кровоснабжения ткани. Установленная связь ангиогенеза и нейральной трофики регулируется за счет широкого спектра цитокинов и паракринных сигналов, отвечающих за совместный ход этих физиологических реакций при регенерации ткани. Исходя из этого, нами планируется разработка метода стимуляции регенеративных процессов за счет использования генетической модификации мезенхимных стромальных клеток жировой ткани (МСК ЖТ) путем вирусной экспрессии нейротрофных и ангиогенных факторов роста. Это приведет к усилению регенеративного потенциала этих клеток и их влияния на рост сосудов и восстановление функции нервов после их трансплантации в ткани, пораженные ишемией. В первый год выполнения проекта нами будет проведен отбор вирусных систем для модификации МСК ЖТ. Среди возможных кандидатов для использования в этой задаче будут рассматриваться рекомбинантные адено-ассоциированные вирусы, бакуловирусы или лентивирусы, обладающие тропностью к данном типу клеток.С помощью сконструированных и оцененных вирусных систем будут получены МСК ЖТ, экспрессирующие глиальный нейротрофный фактор роста (GDNF)и гепатоцитарный фактор роста (HGF), после его будет выполнена оценка их секреторного профиля, пролиферации и дифференцировочных способностей in vitro.Второй год будет включать работы по оценке биологической активности факторов роста, продуцируемых трансдуцированными МСК ЖТ человека. Для этого будут использованы in vitro модели ангиогенеза (в культуре HUVEC в матриксных белках) и роста нервов (экспланты моторных ганглиев мыши), на которых будут оценены GDNF и HGF, секретируемые МСК ЖТ. Оценка активности модифицированных МСК ЖТ in vivo будет выполнена на модели подкожной имплантации матригеля в смеси с испытуемыми клетками, после чего имплантат будет оценен с помощью гистологического исследованияврастающих в него сосудов и нервов.Для отработки метода трансплантации трансдуцированных МСК ЖТ планируется адаптировать ранее отработанный совместно с Тайваньской стороной метод создания клеточных пластов, позволяющих имплантировать клетки вместе с внеклеточным матриксом. Полученные клеточные пласты будут исследованы с помощью гистологических методов для оценки пролиферации/апоптоза, состава матрикса, дифференцировки и межклеточных контактов. Третий год выполнения проекта будет посвящен исследованию влияния клеточных пластов из генетически модифицированных МСК ЖТ, экпрессирующих GDNF и HGF, на восстановление сосудистой и нервной трофики ишемизированной задней конечности мыши. На этом этапе будут проведены работы на модели ишемии задней конечности с подкожной пересадкой клеточных пластов из МСК ЖТ с последующей оценкой перфузии методом лазерной допплерографии и гистологическим анализом плотности сосудов, иннервации и распространенности некроза. Влияние МСК ЖТ на нервную проводимость будет оцениваться с помощью электрофизиологических исследований для определения потенциала действия и проводимости малоберцового нерва ишемизированной конечности. Полученные функциональные данные будут подкреплены результатами гистологического исследования выделенных нервов. Параллельный проект Тайваньской лаборатории будет сфокусирован на моделях восстановления периферического нерва с помощью МСК ЖТ, экспрессирующих нейротрофические факторы роста после модификации бакуловирусными векторами. Лаборатория химической инженерии Национального университет Тайваня будет выполнять работы по генетической модификации МСК ЖТ бакуловирусом с геном GDNF для длительной экспрессии данного фактора с целью увеличения нейротрофического потенциала МСК ЖТ. Тайваньской стороной также предполагается использовать селективную активацию экспрессии с помощью системы CRISPR, позволяющей увеличивать продукцию сразу нескольких нейротрофических факторов модифицированными клетками. На первом году реализации проекта тайваньской стороной будут вестись параллельные работы по получению генетически модифицированных МСК ЖТ, а также планируется возможный обмен информацией и системами для генетической модификации с российской стороной. Проведенные по итогам первого года функциональные оценки состояния клеток после трансдукции позволят сторонам определить оптимальную систему для модификации МСК ЖТ. На втором году тайваньская сторона планирует проведение опытов на крысиной модели повреждения нерва с последующей имплантацией МСК ЖТ и оценкой состояния нерва с помощью электрофизиологических тестов, анализов двигательной активности и гистологическими методами. На третьем году тайваньской стороной планируются опыты по доставке в МСК ЖТ компонентов системы CRISPR для активации экспрессии трех ключевых нейротрофических факторов – GDNF, фактора роста нервов (NGF) и мозгового нейротрофического фактора (BDNF) для повышения эффективности МСК ЖТ за счет одновременного действия нескольких нейротрофинов . Эффективность данного подхода будет оцениваться на животной модели протяженного дефекта нерва (протяженностью >10 мм). Успешная реализация обоих проектов создаст перспективу широкой области применения клеточных конструкций из пластов МСК ЖТ от лечения различных травм периферических нервов до лечения ишемии конечностей и диабетической нейропатии. Обе стороны планируют сравнение эффективности различных вирусных векторов, оценку использования пластов генетически модифицированных клеток для различных целей, что позволит заложить базу для создания методов клеточной терапии, основанных на трансплантации конструкций в виде клеточных пластов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. М.А. Болдырева, И.В. Бондарь, Ю.С. Стафеев, П.И. Макаревич, И.Б. Белоглазова, Е.С. Зубкова, Е.К. Шевченко, Ю.Д. Молокотина, М.Н. Карагяур, Е.И. Ратнер, Е.В. Парфенова Plasmid-based gene therapy with hepatocyte growth factor stimulates peripheral nerve regeneration after traumatic injury Biomedicine & Pharmacotherapy, 101, 682–690 (год публикации - 2018)
10.1016/j.biopha.2018.02.138

2. Макаревич П., Александрушкина Н., Дергилев К., Шевченко Е., Болдырева М., Нимирицкий П., Григорьева О., Ефименко А., Ю-Чен-Ху, Парфенова Е., Ткачук В. Cell Sheets from Adipose-Derived Mesenchymal Stromal Accelerate Healing and Angiogenesis Molecular Therapy, Vol 26 No 5S1 , 219 (год публикации - 2018)

3. Макаревич П., Александрушкина Н., Нимирицкий П, дергилев К., Парфенова Е., Ткачук В. Cell sheets as a platform for therapeutic delivery and tissue modelling Human Gene Therapy, 27,. A60-A61 (год публикации - 2018)

4. Белоглазова И., Молокотина Ю., Зубкова Е., Болдырева М.. Шевченко Е., Макаревич П., Дергилев К.. Стафеев Ю., Парфенова Е. MODIFICATIONS OF MSCS WITH HGF AND GDNF FOR NERVE REGENERATION. Poster abstract book of 16th Annual Meeting of the International Society for Stem Cell Research (.ISSCR 2018), 225 (год публикации - 2018)

5. Болдырева М.А., Молокотина Ю.Д., Белоглазова И.Б., Зубкова Е.С., Стафеев Ю.С., Макаревич П.И., Шевченко Е.К., Дергилев К.В., Ратнер Е.И., Парфенова Е.В ВОССТАНОВЛЕНИЕ НАРУШЕННОЙ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ ИННЕРВАЦИИ С ПОМОЩЬЮ ГЕННОЙ ТЕРАПИИ ФАКТОРОМ РОСТА ГЕПАТОЦИТОВ (HGF) Сборник Российского национального конгресса кардиологов 2018, 1004 (год публикации - 2018)

6. Белоглазова И.Б. , Молокотина Ю.Д., Зубкова Е.С., Болдырева М.А., Дергилев К.В., Шевченко Е.К. , Стафеев Ю.С., Макаревич П.И., Парфенова Е.В ПОВЫШЕНИЕ РЕГЕНЕРАТИВНЫХ СВОЙСТВ МЕЗЕНХИМАЛЬНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК С ПОМОЩЬЮ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ HGF И GDNF Сборник Российского национального конгресса кардиологов, 1020 (год публикации - 2018)

7. Болдырева М., Бондарь И., Стафеев Ю., Макаревич П., Белоглазова И., Зубкова Е., Шевченко Е., Молокотина Ю., Дергилев К., Ратнер Е., Парфенова Stimulation of peripheral nerve regeneration after trauma by hepatocyte growth factor gene therapy in mice FEBS Open Bio, Supplement 1, 8, 155 (год публикации - 2018)

8. Макаревич П., Парфенова Е. Chapter 17. Therapeutic Angiogenesis: Foundations and Practical Application Physiologic and Pathologic Angiogenesis - Signaling Mechanisms and Targeted Therapy, Published by InTech, Zagreb (год публикации - 2017)
10.5772/66411

9. Болдырева М.А., Белоглазова И.Б., Зубкова Е.С., Шевченко Е.К., Макаревич П.И., Карагяур М.Н.,, Ратнер Е.И. , Парфенова Е.В. Генная терапия фактором роста гепатоцитов стимулирует регенерацию периферического нерва гены и клетки, Том XII, № 3, 47 (год публикации - 2017)

10. Белоглазова И.Б., Молокотина Ю.Д., Зубкова Е.С., Шевченко Е.К., Болдырева М.А., Макаревич П.И., Стафеев Ю.С., Парфенова Е.В. Выбор вирусного вектора для получения генетически- модифицированных мезенхимных стромальных клеток жировой ткани, продуцирующих фактор роста гепатоцитов, для стимуляции восстановления кровоснабжения и иннервации ишемизированных тканей Гены и клетки, № 3, Том 12, 168-169 (год публикации - 2017)

11. Макаревич П., Болдырева М., Дергилев К., Нимирницкий П., Шевченко Е., Макаревич О., Ефименко А., Александрушкина Н., Ткачук В., Ю-Чен-Ху, Парфенова Е. Application of Cell Sheet Technology for Regenerative Medicine: Therapeutic Angiogenesis and Beyond Molecular Therapy, 5S1, 25, 75 (год публикации - 2017)

12. Зубкова Е., Белоглазова И., Шевченко Е., Парфенова Е., Меньшиков М. TNF-ALPHA as the regulator of imflammation-induced activity of adipose tissue derived mesenchimal stem cells European Cells & Materials, Suppl. 2, Vol. 33 (P785) (год публикации - 2017)

13. Карагяур М.Н., Макаревич П.И., Шевченко Е.К., Стамбольский Д.В., Калинина Н.И., Парфёнова Е.В. Современные подходы к регенерации периферических нервов: перспективы генной и клеточной терапии Гены и клетки (год публикации - 2016)

14. Александрушкина Н.А., Макаревич О.А., Нимирицкий П.П., Ефименко А.Ю.,, Данилова Н.В.,Парфенова Е.В., Макаревич П.И., Ткачук В.А Adipose mesenchymal stromal cell sheets accelerate healing in rat model of deep wound HUMAN GENE THERAPY, 28:A2 (год публикации - 2017)

15. Болдырева М., Зубкова Е., Шевченко Е., Белоглазова И., Макаревич П., Парфенова Е. P094 Enhancement of Therapeutic Angiogenesis Efficacy by Combination of Plasmid-based PDGF-B Gene Therapy and Adipose Tissue-derived Stromal Cell Therapy in Mice European Cells and Materials, Suppl. 2, Vol. 33 (P094) (год публикации - 2017)

16. Му-Нунг-Цу., Хан-Цунг-Лиао, Куеи-Чанг-Ли, Вей-Циен,Чен, Цу-Чен-Ен, Макаревич Павел, Парфенова Елена, Ю-Чен-Ху Adipose-derived stem cell sheets functionalized by hybrid baculovirus for prolonged GDNF expression and improved nerve regeneration Biomaterials (год публикации - 2017)
10.1016/j.biomaterials.2017.05.004

17. Захарова И., Живен М., Cаая Ш., Шевченко А., Смирнова А., Струнов А., Карпенко А., Покушалов Е., Иванова Л., Макаревич П., Парфенова Е., Абоян Е.., Закиян С. Endothelial and smooth muscle cells derived from human cardiac explants demonstrate angiogenic potential and suitable for design of cell‑containing vascular grafts Journal of Translational Medicine (год публикации - 2017)
10.1186/s12967-017-1156-1

18. Болдырева М., Зубкова Е., Белоглазова И., Макаревич П., Шевченко Е., Ратнер Е., Парфенова Е. Combination of Gene and Cell Therapy Increases Therapeutic Anguiogenesis Efficacy Molecular Therapy (год публикации - 2017)

Публикации