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 16-15-00149

НазваниеРазработка метода определения статуса адаптивного иммунитета при иммунодефицитных состояниях на основе анализа структуры репертуара Т-клеточных рецепторов наивных Т-лимфоцитов

РуководительБританова Ольга Владимировна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ 2016 г. - 2018 г.  , продлен на 2019 - 2020. Карточка проекта продления (ссылка)

Конкурс№11 - Конкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по приоритетным тематическим направлениям исследований» (11).

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-108 - Иммунология

Ключевые словаТ клеточный рецептор (ТКР), структура репертуара ТКР, высоко-производительное секвенирование, биоинформатика

Код ГРНТИ34.15.00, 34.15.33


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Адаптивный иммунитет играет ключевую роль в защите организма от вирусных инфекций и онкологических заболеваний. Высокое индивидуальное разнообразие наивного репертуара Т- и B-лимфоцитов (по нашим оценкам, не менее 10 миллионов уникальных вариантов (14)) является залогом эффективной защиты организма от широкого диапазона патогенов и патологических клеток. В настоящее время наблюдается стремительный рост объемов данных для индивидуальных репертуаров ТКР и антител, получаемых с применением массированного секвенирования в исследовательских лабораториях университетов, клиниках и фармацевтических компаниях (5-7, 9, 24). Многие крупные фармацевтические компании в настоящее время активно используют или начинают использовать этот инструмент в повседневной работе (1,2). В предлагаемом проекте разработанные в нашей лаборатории эффективные технологии анализа иммунных рецепторов будут использованы для разработки диагностических методов оценки статуса адаптивного иммунитета. Диагностическая система будет базироваться на исследованиях анализа структуры и разнообразия Т клеточных рецепторов наивных Т лимфоцитов в норме и при иммунодефицитных состояниях. Будут сформированы основные параметры диагностической шкалы, в которые войдут оценка наблюдаемого разнообразия репертуара ТКР наивных лимфоцитов, структурные характеристики гипервариабельного домена бета цепи ТКР, а также параметры иммунофенотипирования. В рамках настоящего проекта будет разработан метод определения статуса адаптивного иммунитета, основанный на точном анализе структуры репертуара наивных Т лимфоцитов. Используя такой подход будет проведено исследование долговременных последствий воздействия высокодозного ионизирующего излучения на адаптивный иммунитет, а также сравнительное исследование восстановления разнообразия Т клеточного репертуара лимфоцитов после различных протоколов трансплантации гемопоэтических клеток и иммуносупресионной терапии.

Ожидаемые результаты
В ходе реализации данного проекта будут получены новые данные о закономерностях формирования, поддержания и восстановления клонального разнообразия наивных Т-лимфоцитов. Проект выведет исследования с использованием сравнительного анализа информации по субпопуляционному разнообразию Т клеточных рецепторов на качественно новый уровень, а полученные данные будут иметь важное фундаментальное и прикладное значение для дальнейшего развития биомедицинских технологий. Основным результатом проекта будет разработка диагностической системы (оценочной шкалы молекулярного иммунного статуса) для клинической практики. Эти система позволит: 1) определять необходимость проведения противо-инфекционной терапии при иммунодефицитных состояниях; 2) оценивать возможность и безопасность проведения иммуносупрессивной терапии при лечении лимфопролиферативных и аутоиммунных заболеваний; 3) следить за динамикой восстановления адаптивного иммунитета после проведенной иммуносупрессивной терапии при лечении лимфопролиферативных, инфекционных и аутоиммунных заболеваний. Такая диагностическая система будет обладать всеми необходимыми качествами тест-системы: высокая чувствительность, специфичность, стандартизация большей части этапов и отсутствие субъективной оценки результатов.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2016 году
Данный проект направлен на разработку метода оценки статуса Т клеточного иммунитета при различных иммунодефицитных состояниях. На первом году выполнения проекта были стандартизованы протоколы по клеточной сортировке наивных Т клеток, получению кДНК библиотек бета и альфа цепей Т клеточных рецепторов (ТКР) с использованием молекулярного барркодирования. На первом этапе мы провели исследование изменений структуры репертуара наивных ТКР. Фактор биологического возраста использовался, как модель естественного иммунодефицита. Были сформированы 3 группы доноров разных возрастных групп, по 3 донора в каждой группе. В процессе разработки методики стала очевидна необходимость более комплексного анализа репертуара ТКР, то есть включая в анализ данные не только по бета цепям репертуара ТКР, но и данные по альфа цепям. Используя стандартизованные протоколы, за отчетный период были подготовлены все необходимые кДНК библиотек альфа и бета цепей ТКР. Для части приготовленных кДНК библиотек были получены данные секвенирования и проведен первичный анализ. В результате были разработаны требования к глубине высокопроизводительного секвенирования, а также к стадиям обработки данных. Была продемонстрирована необходимость перекрестного анализа параллельно собранных популяций CD4+ и CD8+ клеток памяти для устранения контаминаций крупными клонами Т клеток памяти. Определено направление дальнейшей работы. На следующем этапе будет сделан акцент на анализ структуры репертуара наивных Т лимфоцитов с точки зрения: - клональной структуры репертуара; - представленности и распределения публичных (часто встречающихся в популяции) клонотипов; - биофизических характеристик репертуара и распределения этих характеристик по частотам клонотипов в рамках наивного репертуара Т-лимфоцитов.

 

Публикации

1. Британова ОВ, Шугай М, Мерзляк ЕМ, Староверов ДБ, Путинцева ЕВ, Турчининова МА, Мамедов ИЗ, Погорелый МВ, Болотин ДА, Израильсон М, Давыдов А, Егоров ЕС, Касацакая СА, Ребриков ДВ, Лукьянов С, Чудаков ДМ Dynamics of Individual T Cell Repertoires: From Cord Blood to Centenarians. J Immunol, - (год публикации - 2016) https://doi.org/10.4049/jimmunol.1600005

2. Британова ОВ, Шугай М, Мерзляк ЕМ, Староверов ДБ, Путинцева ЕВ, Турчининова МА, Мамедов ИЗ, Погорелый МВ, Болотин ДА, Израильсон М, Давыдов А, Егоров ЕС, Касацакая СА, Ребриков ДВ, Лукьянов С, Чудаков ДМ Long-term dynamics of individual T-cell receptor beta repertoires European Jourmnal of Immunology, - (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1002/eji.201670200


Аннотация результатов, полученных в 2017 году
Данный проект направлен на разработку метода оценки статуса Т клеточного иммунитета при различных иммунодефицитных состояниях. На втором году выполнения проекта был проведен анализ клональной структуры наивных CD4+ и CD8+лимфоцитов трех возрастных групп доноров, который позволил определить ряд параметров, достоверно детектирующих возрастные изменения в его структуре. Апробирована статистическая метрика, позволяющая: детектировать изменения клональности репертуара наивных лимфоцитов независимо от глубины секвенирования репертуаров; сопоставлять результаты, полученные в разных экспериментах без количественной нормировки. Разработана шкала для анализа содержания наивных лимфоцитов CD4+ и CD8+ в периферической крови, с помощью которой удалось, во-первых, установить долгосрочный эффект ионизирующего излучения на содержание наивных лимфоцитов в периферической крови доноров разного возраста; во-вторых, провести сравнительный анализ содержания наивных популяций лимфоцитов у здоровых доноров и доноров с иммунодефицитом. Разработан подход анализа биофизических характеристик гипервариабельных сегментов цепей Т клеточных рецепторов наивных популяций Т лимфоцитов для данных, полученных разными протоколами и с разной глубиной секвенирования. Выявлен ряд таких характеристик достоверно определяющий возрастные изменения свойств наивных CD4+ лимфоцитов. Разработан подход к анализу изменений доли публичных клонотипов в наивных репертуарах ТКР доноров разного возраста.

 

Публикации

1. Е. М. Мерзляк, С.А. Касацкая, А.В Сосновская, М.А. Израельсон, Д.Б. Староверов , Т.О. Наконечная, П.И. Новиков, Д.М.Чудаков, О.В.Британова Long-term effect of high cyclophosphamide doses on the repertoire of the T-cell receptors of peripheral blood T-lymphocytes in patients with autoimmune vasculitis Bulletin of RSMU, - (год публикации - 2017)

2. МС Дэви,КР Уилкокс, СП Джойс, К Ладел, СА Касатская, ДИ Макларен, С Хантер, М Салим, Ф Мохаммед, ДА Прайс, ДМ Чудаков, БИ Уилкокс Clonal selection in the human Vd1 T cell repertoire indicates gd TCR-dependent adaptive immune surveillance Nature communications, - (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1038/ncomms14760

3. Сорчини Д, Брусколи С, Фрамертино Т, Чимино М, Маццон Э, Джалуппо М, Браминти П, Ал-Банчабучи М, Фарли Д, Ермакова О, Британова О, Израельсон М, Чудаков Д, Биаголи М, Спортолетти П, Фламини С, Сцавицци Ф, Нерлов К, Миглиорати Г,, Рикарди Г, Берещенко О Wnt/β-Catenin Signaling Induces Integrin α4β1 in T Cells and Promotes a Progressive Neuroinflammatory Disease in Mice. The journal of immunology, November 1, 2017, 199 (9) 3031-3041 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.4049/jimmunol.1700247

4. Егоров Е., Касацкая С., Израельсон М., Наконечная Т. , Британова О. LANDSCAPES OF T CELL RECEPTOR REPERTOIRES The FEBS journal, Volume 284,S1 September 2017, P.3.3.B-022 (год публикации - 2017)

5. Егоров Е.С., Израельсон М.А., Касацкая С.А., Наконечная Т.О. , Британова О.В. ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В СТРУКТУРЕ Т-КЛЕТОЧНЫХ РЕПЕРТУАРОВ ACTA NATURAE, СПЕЦВЫПУСК №1 2017 ТОМ 9, 85 (год публикации - 2017)

6. Израельсон МА, Наконечная Т.О., Шугай М. , Британова О.В. МЕТОД ВСЕСТОРОННЕГО АНАЛИЗА РЕПЕРТУАРА Т-КЛЕТОЧНЫХ РЕЦЕПТОРОВ. ACTA NATURAE, СПЕЦВЫПУСК №1 2017 ТОМ 9, 20 (год публикации - 2017)


Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Данный проект направлен на разработку метода оценки статуса Т клеточного иммунитета. Разработан комплексный подход к анализу репертуара наивных Т клеточных популяций. Используя стандартизованные на предыдущих этапах протоколы клеточной сортировки и пробоподготовки для секвенирования, были получены и проанализированы репертуары пациентов с первичным В-клеточным иммунодефицитом. Впервые было показано, что репертуар наивных Т лимфоцитов у таких пациентов обогащен Т клетками, несущими высоко аффинные ТКР, что может обусловливать развитие аутоиммунных заболеваний. Установлено, что разнообразие репертуаров бета цепей ТКР у пациентов с XLA существенно снижено по сравнению со здоровыми людьми такого же возраста и соответствует уровню разнообразия в репертуаре пожилых доноров. Наиболее значительные изменения в структуре репертуара наивных лимфоцитов детектируются в CD4 лимфоцитах, а не в CD8. С целью детального изучения возрастных изменений в этом клеточном пуле были получены и проанализированы репертуары нескольких наивных CD4 популяций: недавних тимусных эмигрантов, регуляторных Т клеток и зрелых наивных CD4. Показано, что с возрастом меняется характер периферической селекции зрелых CD4 лимфоцитов, в результате значительно увеличивается доля публичных клонотипов в репертуаре ТКР. В то же время, в структуре репертуара ТКР наивных регуляторных Т клеток, которые представляют ключевое звено адаптивного иммунитета, существенных изменений с возрастом не выявлено.

 

Публикации

1. Егоров Е.С.,Касацкая С.А., Зубов В.Н, Израельсон М., Наконечная Т.О., Староверов Д.Б, Кукку Ф., Мамедов И.З, Розатти Е., Франке А., Шугай М, Погорелы М.В,, Чудаков Д.М,, Британова О.В. The Changing Landscape of Naive T Cell Receptor Repertoire With Human Aging Front Immunol, - (год публикации - 2018) https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.01618

2. На Ли, Винсент Ван Унен, Тамим Абделаал, Memory CD4+ T cells are generated in the human fetal intestine Nature Immunology, - (год публикации - 2018)


Возможность практического использования результатов
не указано