Таргетная элиминация стареющих клеток в моделях нарушения функций эндометрия в качестве подхода для восстановления его рецептивных свойств

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 19-74-10038

НазваниеТаргетная элиминация стареющих клеток в моделях нарушения функций эндометрия в качестве подхода для восстановления его рецептивных свойств

Руководитель Бородкина Александра Васильевна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии Российской академии наук , г Санкт-Петербург

Конкурс №41 - Конкурс 2019 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-205 - Клеточная биология, цитология, гистология

Ключевые слова Эндометриальные стромальные клетки, рецептивность эндометрия, клеточное старение, децидуализация, 2D-модели, 3D-модели, сфероиды, имплантация, активные формы кислорода, HyPer, сенолитики, FOXO4-пептид, фармакологическая терапия

Код ГРНТИ34.03.27

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Количество бесплодных пар репродуктивного возраста в России превышает 15%, что по критериям Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) считается угрозой национальной безопасности страны (Аганезов и др., 2017; Яковлева, 2016). Наиболее эффективным методом лечения бесплодия признано экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) (Ferraretti et al., 2010; Крылова и др., 2013; Яковлева, 2016). Однако для достижения положительного результата пары вынуждены делать в среднем три-четыре раунда ЭКО, при этом около 60% циклов заканчиваются неудачей (Ferraretti et al., 2010; Аганезов и др., 2017; Корсак, 2014; Крылова и др., 2013). Более того, согласно данным литературы, около 70% эмбрионов хорошего качества после переноса не имплантируются в полость матки (Носенко и др., 2013). Таким образом, сегодня в вопросах женского бесплодия проблема многократных неудач имплантации выходит на первый план, а ее решение становится очень актуальным. Отсутствие результата лечения при проведении ЭКО в подавляющем большинстве случаев связано с нарушением рецептивности эндометрия и/или дефектами эмбрионально-эндометриальных взаимодействий (Сотникова и др., 2014; Рыбалка и др., 2017). В связи с этим, все большее внимание уделяется исследованию эндометрия в период имплантационного окна, то есть в период максимальной восприимчивости (рецептивности) эндометрия к имплантации бластоцисты. Одним из важнейших этапов трансформации эндометрия, необходимых для «открытия» окна имплантации, является дифференцировка эндометриальных стромальных клеток (эСК) в специализированные эпителиоподобные децидуальные клетки (Gellersen et al., 2014; Teklenburg et al., 2010). Научную основу настоящего проекта составляет гипотеза о существовании взаимосвязи между старением эСК и процессами децидуализации и имплантации и предположение о том, что таргетная элиминация стареющих эСК может способствовать улучшению рецептивности эндометрия. В рамках настоящего проекта впервые будут изучены как функциональные, так и молекулярные механизмы влияния клеточного старения на децидуальную реакцию эСК. В решении поставленных задач будут объединены подходы молекулярной и клеточной биологии, биомедицины, биотехнологии и биоинформатики. С помощью молекулярного клонирования будут созданы генетические конструкции для визуализации и оценки протекания децидуальной дифференцировки и старения эСК. При помощи РНК-секвенирования и последующего биоинформатического анализа будут выявлены и охарактеризованы ключевые молекулярные механизмы, опосредующие нарушение децидуальной дифференцировки стареющих эСК. Также будет изучено влияние предсуществующих в популяции стареющих эСК на децидуализацию нормальных клеток. В частности, будет исследовано паракринное влияние факторов, секретируемых стареющими клетками, на децидуальную реакцию нормальных эСК. При помощи генетически кодируемого биосенсора HyPer будет оценен вклад активных форм кислорода в процесс распространения старения в популяции эСК и нарушения их децидуальной дифференцировки. По результатам этих экспериментов впервые будут разработаны 2D- и 3D-модели нарушенной децидуализации. Нормальное протекание децидуализации имеет существенное значение для последующей успешной имплантации. В связи с этим, роль старения эСК будет проанализирована также и на модели имплантации в условиях in vitro при совместном культивировании эСК и клеток хориокарциномы человека. Помимо экспериментов in vitro будет разработана мышиная модель травматической индукции децидуа при псевдобеременности, имитирующая децидуализацию эндометрия in vivo. Далее будут подобраны оптимальные параметры для создания мышиной модели нарушенной децидуализации и верифицирована роль стареющих клеток в такой модели. Использование всех перечисленных моделей и подходов позволит провести многоуровневый анализ роли стареющих эСК в децидуализации эндометрия. Результаты этих исследований послужат базисом для реализации основной задачи данного проекта, а именно разработки совершенно новой стратегии, направленной на улучшение рецептивных свойств эндометрия посредством таргетной элиминации стареющих клеток. Сегодня в фармакологии активно развивается целое направление по созданию лекарственных средств нового класса – сенолитиков, способных избирательно инициировать гибель стареющих клеток. В рамках настоящего проекта для направленного удаления стареющих эСК предполагается использовать особый проникающий в клетки пептид – FOXO4 D-Retro-Inverso (Baar et al., 2017). Важно подчеркнуть, что предложенный подход, основанный на использовании FOXO4-пептида для направленного удаления стареющих эСК, является абсолютно новым и будет впервые использован для улучшения рецептивных свойств эндометрия. Функциональное значение направленной элиминации стареющих клеток как подхода для восстановления рецептивных свойств эндометрия будет впервые оценено как на клеточных 2D- и 3D-моделях, так и на животных моделях нарушенной децидуализации. Учитывая значимость проблемы многократных неудач имплантации в вопросе женского бесплодия, настоящий проект обладает высокой степенью актуальности и несомненной практической значимостью. Предлагаемый подход в перспективе может позволить увеличивать шансы успешной имплантации, как в случаях привычного невынашивания беременности, так и при многократных неудачных попытках ЭКО. Предполагается, что результаты наших исследований послужат фундаментальным базисом для последующих клинических испытаний в области женской репродуктологии. Список использованных библиографических источников представлен в отдельном файле, прикрепленном к настоящей заявке.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Грюкова А.А., Дерябин П.И., Шатрова А.Н., Бурова Е.Б., Северино В., Фарина А., Никольский Н.Н., Бородкина А.В. Molecular basis of senescence transmitting in the population of human endometrial stromal cells Aging (Albany NY), Vol. 11, No 21, p. 9912-991 (год публикации - 2019)
10.18632/aging.102441

2. Дерябин П., Грюкова А., Никольский Н., Бородкина А. The link between endometrial stromal cell senescence and decidualization in female fertility: the art of balance Cellular and Molecular Life Sciences, 77(7):1357-1370 (год публикации - 2019)
10.1007/s00018-019-03374-0

3. А.А. Грюкова, П.И. Дерябин, А.Н. Шатрова, Н.Н. Никольский, А.В. Бородкина Роль pai-1 в распространении старения в популяции эндометриальных стромальных клеток Гены и Клетки, Том XIV, № 3, стр. 34 (год публикации - 2019)

4. П.И. Дерябин, А.А. Грюкова, А.Н. Шатрова, Н.Н. Никольский, А.В. Бородкина Разработка генетически-кодируемой репортерной системы для оценки рецептивности эндометрия Гены и Клетки, Том XIV, № 3, стр. 101 (год публикации - 2019)

5. П.И. Дерябин, А.А. Грюкова, А.Н. Шатрова, Н.Н. Никольский, А.В.Бородкина Фундаментальные механизмы взаимосвязи клеточного старения и децидуализации эндометриальных стромальных клеток в контексте женской репродуктивности Гены и Клетки, Гены и Клетки, Том XIV, Приложение 2019, стр. 76 (год публикации - 2019)

6. А.А. Грюкова, П.И. Дерябин, Е.Ю. Комарова, И.В. Гужова, Б.А. Маргулис, А.В. Бородкина The role of Hsp70 in transition of mesenchymal stromal cells towards cancer-associated fibroblasts Cell Death Discovery, Selected Conference Abstracts from “The Regulation of Proteostasis in Cancer”. Cell Death Discov. 6, p. 6. (год публикации - 2020)
10.1038/s41420-020-0248-5

7. Павел Дерябин, Анастасия Грюкова, Алла Шатрова, Александра Бородкина The linkage between endometrial cell senescence and decidualization in female fertility ICSA Abstract Book, p. 109 (год публикации - 2019)

8. А.А. Грюкова, П.И. Дерябин, А.Н. Шатрова, А.В. Бородкина PAI-1 is a master-regulator of senescence transmission within the population of endometrial stromal cells ICSA Abstract Book, p.113 (год публикации - 2019)

9. А.В. Бородкина, П.И. Дерябин, А.А. Грюкова, А.Н. Шатрова, А.П. Домнина, И.В. Горелова, М.В. Рулев, Н.Н. Никольский Накопление стареющих стромальных клеток обуславливает дисфункцию эндометрия Гены и клетки, Том XV, № 3, Приложение, 2020, стр. 7 (год публикации - 2020)

10. Грюкова А.А., Дерябин П.И., Шатрова А.Н., Бородкина А.В. Ionophore nigericin as potential agent for targeted elimination of senescent endometrial stromal cells Abstract book “Molecular mechanisms of autophagy in diseases”, Abstract book, p. 20 (год публикации - 2020)

11. П.И. Дерябин, А.П. Домнина, И.В. Горелова, М.В. Рулев, М.А. Петросян, Н.Н. Никольский, А.В. Бородкина "All-In-One" Genetic Tool Assessing Endometrial Receptivity for Personalized Screening of Female Sex Steroid Hormones Frontiers in Cell and Developmental Biology, 9:624053 (год публикации - 2021)
10.3389/fcell.2021.624053

12. П.И. Дерябин, А.В. Бородкина. Cнижение эффективности репарации и антиоксидантной защиты способствует накоплению повреждений ДНК при старении клеток «Цитология» и англоязычная версия “Cell and Tissue Biology” (год публикации - 2021)

13. Дерябин П.И., Шатрова А.Н., Грюкова А.А. Apoptosis resistance of senescent cells is an intrinsic barrier for senolysis induced by cardiac glycosides Cellular and Molecular Life Sciences, 78(23):7757-7776 (год публикации - 2021)
10.1007/s00018-021-03980-x.

14. Шатрова А.Н., Бурова Е.Б., Харченко М.В., Смирнова И.С., Люблинская О.Г., Никольский Н.Н., Бородкина А.В. Outcomes of Deferoxamine Action on H 2 O 2-Induced Growth Inhibition and Senescence Progression of Human Endometrial Stem Cells International Journal of Molecular Sciences, 22(11):6035 (год публикации - 2021)
10.3390/ijms22116035

15. П. Дерябин, А. Грюкова, А. Шатрова, А. Бородкина Senescence of progenitor cells mediates dysfunction of endometrial tissue FEBS Open Bio, 11 (Suppl. 1) (2021) 103–507 DOI: 10.1002/2211-5463.13205, p. 336 (год публикации - 2021)
10.1002/2211-5463.13205

16. А. Грюкова, П. Дерябин, А. Шатрова, И. Гужова, Б. Маргулис, А. Бородкина Hsp70 mediates viability of senescent endometrial stromal cells FEBS Open Bio, 11 (Suppl. 1) (2021) 103–507 DOI: 10.1002/2211-5463.13205, p. 336 (год публикации - 2021)
10.1002/2211-5463.13205

Публикации