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 14-15-00112

НазваниеИсследование транскриптома активированных макрофагов

РуководительОрехов Александр Николаевич, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии", г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ 2017 г. - 2018 г. 

Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

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

Ключевые словаактивация макрофагов, воспаление, врождённый иммунитет, генная инженерия, иммунопатология, макрофаг, молекулярная биология, моноцит, пластичность макрофагов, поляризация макрофагов, системная биология, трансгенные клетки, транскриптом, цитокины, экспрессия мРНК

Код ГРНТИ76.03.55

СтатусУспешно завершен

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Иммунопатологии, включая сердечно-сосудистые заболевания, онкопатологию и хроническое воспаление, обусловливают до 90 процентов смертности в современном обществе. В рамках Проекта 2014 исследовались индивидуальные различия в активации макрофагов у здоровых лиц и больных различными заболеваниями. При выполнении Проекта 2014 был проведён анализ сиквенса РНК при активации макрофагов модифицированными липопротеидами низкой плотности (ЛНП) и получены предварительные данные об изменении активности генов, главным образом, групп генов, ответственных за провоспалительный ответ и фагоцитоз. Эти данные имеют огромное значение для понимания механизмов начальных событий атерогенеза, поскольку именно накопление липидов (преимущественно холестерина), вызванное модифицированными липопротеидами, является триггером атеросклеротического поражения в артериальной стенке. Атеросклероз, как известно, является основой многих сердечно-сосудистых заболеваний, составляющий более 50% в структуре смертности в России и в других индустриально развитых странах. Проект 2017 станет продолжением и развитием Проекта 2014, однако основное внимание будет уделено транскриптомным исследованиям инициирующего события атерогенеза – взаимодействию макрофагов моноцитарного происхождения с модифицированными ЛНП. Благодаря использованию различных форм модификаций ЛНП, путём сопоставления генов с использованием биоинформатики будут выявлены гены, ответственные за накопление внутриклеточного холестерина, а также за провоспалительный ответ макрофагов и другую клеточную активность, имеющую отношение к атерогенезу. Это весьма конкретные задачи, решение которых, без сомнения, будет существенным вкладом в понимание механизмов атерогенеза и других скрытых иммунопатологий. Работа будет иметь приоритет мирового уровня. Имеющийся задел позволяет гарантировать выполнение поставленных задач.

Ожидаемые результаты
Будут выявлены и верифицированы гены, ответственные за ключевые инициирующие события атерогенеза на клеточном уровне (накопление внутриклеточного холестерина и провоспалительный ответ). Полученные данные станут существенным вкладом в мировую биомедицинскую науку, поскольку позволят установить и уточнить механизмы возникновения атеросклеротического поражения в артериальной стенке. На основании этих данных можно будет определить фармакологические мишени для разработки антиатеросклеротической профилактики и терапии. Кроме того, полученные результаты станут научным заделом для разработки новых подходов к диагностике самых ранних этапов атерогенеза. Учитывая беспрецедентно высокое медико-социальное значение борьбы с сердечно-сосудистыми заболеваниями, основой которых в большинстве случаев является атеросклероз, общественная значимость ожидаемых результатов очевидна.

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2017 году
Патогенез атеросклероза опирается на два основных механизма: нарушение метаболизма холестерина и воспаление. Оба механизма патогенеза включают миелоидные клетки. Моноциты, мигрирующие в артериальные стенки, взаимодействуют с модифицированными диплопротеидами низклй плотности (ЛНП), накапливают холестерин и превращаются в пенные клетки, которые способствуют образованию бляшек, а также способствуют воспалению, продуцируя провоспалительные цитокины. Проведённые исследования характеризовали транскриптом макрофагов после взаимодействия с модифицированными ЛНП, демонстрируя изменения в экспрессии генов, регулирующих метаболизм холестерина и воспаление. Однако связь между этими двумя механизмами патогенеза атеросклероза остается неясной. В своём исследовании мы использовали подход биоинформатики для определения генов мастер-регуляторов, которые контролируют десятки дифференциально экспрессируемых генов в макрофагах, подверженных воздействию модифицированных ЛНП. Удивительно, но семь из десяти выявленных мастер-регуляторов, такие как IL-7, IL-7R, IL-15, CXCL8, участвуют в воспалительном пути, и ни один из десяти не участвовует в пути метаболизма холестерина. Эти результаты позволяют предположить, что активация воспалительного пути является основным эффектом модифицированных ЛНП, тогда как изменения в экспрессии генов липидного метаболизма могут инициироваться воспалительным сигналингом.

 

Публикации

1. Алипов В.И., Сухоруков В.Н., Карагодин В.П., Гречко А.В., Орехов А.Н. Chemical composition of circulating native and desialylated low density lipoprotein: what is the difference? Vessel Plus, 1(3),107-15. (год публикации - 2017) https://doi.org/10.20517/2574-1209.2017.20

2. Кириченко Т.В., Мясоедова В.А., Орехова В.А., Равани А.Л., Никитина Н.А., Гречко А.В., Собенин И.А., Орехов А.Н. Phytoestrogen-Rich Natural Preparation for Treatment of Climacteric Syndrome and Atherosclerosis Prevention in Perimenopausal Women Phytotherapy Research, 31(8):1209-1214. (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1002/ptr.5841.

3. Никифоров Н., Галстян К., Недосугова Л., Елизова Н., Колмычкова К., Иванова Е. Proinflammatory monocyte polarization in type 2 diabetes mellitus and coronary heart disease Vessel Plus, - (год публикации - 2017) https://doi.org/10.20517/2574-1209.2017.21

4. Никифоров Н.Г., Елизова Н.В., Букринский М., Дубровский Л., Макеев В.Я., Вакабаяши Ю.В., Лю П., Фокс К.К., Крут Х.С., Цзинь X., Закиев Э.Р., Орехов А.Н. Use of Primary Macrophages for Searching Novel Immunocorrectors Current Pharmaceutical Design, 23(6):915-920. (год публикации - 2017) https://doi.org/10.2174/1381612823666170125110128

5. Чистяков Д.А., Гречко А.В., Мясоедова В.А., Мельниченко А.А., Орехов А.Н. The role of monocytosis and neutrophilia in atherosclerosis Journal of Cellular and Molecular Medicine, Vol XX, No X, 2017 pp. 1-17 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1111/jcmm.13462

6. Чистяков Д.А., Мельниченко А.А., Мясоедова В.А., Гречко А.В., Орехов А.Н. Mechanisms of foam cell formation in atherosclerosis Journal of Molecular Medicine, 95(11):1153-1165. (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1007/s00109-017-1575-8

7. Чистяков Д.А., Мельниченко А.А., Мясоедова В.А., Гречко А.В., Орехов А.Н. Thrombospondins: A Role in Cardiovascular Disease International Journal of Molecular Sciences, 18(7). pii: E1540. (год публикации - 2017) https://doi.org/10.3390/ijms18071540

8. Чистяков Д.А., Мельниченко А.А., Орехов А.Н., Бобрышев Ю.В. Engineered Nanoparticles: Their Properties and Putative Applications for Therapeutic Approaches Utilizing Stem Cells for the Repair of Atherosclerotic Disease Current Drug Targets, [Epub ahead of print] (год публикации - 2017) https://doi.org/10.2174/1389450118666171027111528

9. Чистяков Д.А., Мясоедова В.А., Мельниченко А.А., Гречко А.В., Орехов А.Н. Calcifying Matrix Vesicles and Atherosclerosis BioMed Research International, Volume 2017, Article ID 7463590, 7 pages (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1155/2017/7463590

10. Чистяков Д.А., Мясоедова В.А., Орехов А.Н., Бобрышев Ю.В. Epigenetically Active Drugs Inhibiting DNA Methylation and Histone Deacetylation Current Pharmaceutical Design, 23(8):1167-1174. (год публикации - 2017) https://doi.org/10.2174/1381612822666161021110827

11. Чистяков Д.А., Мясоедова В.А., Ревин В.В., Орехов А.Н., Бобрышев Ю.В. The impact of interferon-regulatory factors to macrophage differentiation and polarization into M1 and M2 Immunobiology, 223(1):101-111. (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.imbio.2017.10.005

12. Никифоров Н., Желанкин А., Букринский М., Макеев В., Фокс К., Крут Х., Орехов А. Genes associated with cholesterol accumulation in macrophages (transcriptome analysis) Atherosclerosis, Volume 263, Page e117 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1016/j.atherosclerosis.2017.06.377

13. - Российские ученые нашли способ предотвращения атеросклероза Известия, 3 ноября 2017 (год публикации - )

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Липопротеиды высокой плотности (ЛВП) являются ключевыми компонентами обратного транспорта холестерина. ЛВП удаляют избыточный холестерин из периферических клеток, включая макрофаги, обеспечивая защиту от накопления холестерина и превращения в пенистые клетки, что является ключевым событием в патогенезе атеросклероза. Механизм стимуляции оттока холестерина ЛВП включает взаимодействие с переносчиком липидов ABCA1 и захват переноса холестерина в частицы ЛВП. В этом исследовании, используя RNAseq, мы проанализировали мРНК в макрофагах человека и идентифицировали три гена: десатуразу жирных кислот 1 (FADS1), индуцированный инсулином ген 1 (INSIG1) и рецептор липопротеинов низкой плотности (LDLR), экспрессия которых значительно активируется ЛВП. Мы осуществили нокдаун этих генов в клетках THP-1, используя siRNA, и измерили отток клеточного холестерина. Нокдаун FADS1 существенно не изменил отток холестерина (p = 0,70), но смог подавить INSIG1 и LDLR, что привело к значительному снижению оттока (67% и 75% от контроля, соответственно, p <0,001). Важно отметить, что подавление оттока холестерина, который высвобождался вместе с холестерином с использованием ацетилированных ЛНП. Эти результаты указывают на то, что частицы ЛВП стимулируют экспрессию генов, которые усиливают перенос холестерина в ЛВП. На предыдущих этапах проекта было выявлено 10 ключевых генов и сигнальных путей, связанных с накопление внутриклеточного холестерина при взаимодействии макрофагов с модифицированными липопротеидами низкой плотности (ЛНП). Перечень этих генов: IL7, IL7R, IL15, F2RL1, DUSP1, TSPYL2, TIGIT, EIF2AK3, ANXA1, CXCL8. Нокдаун генов F2RL1 и TIGIT не влиял на накопление холестерина в макрофагах, вызванное модифицированными ЛНП. Таким образом, эти гены не участвуют прямо в образовании пенистых клеток. С другой стороны, нокдаун генов EIF2AK3, CXCL8, ANXA1, IL7 и TSPYL2 усиливал атерогенную способность модифицированных ЛНП. При этом нокдаун генов IL7R, IL15 и DUSP1 подавлял накопление внутриклеточного холестерина. Это позволяет утверждать, что регуляция данных генов определяет образование пенистых клеток, что является триггером атерогенеза на клеточном уровне. В сети Интернет появились следующие материалы, посвящённые проекту: https://medvestnik.ru/content/news/Uchenye-ateroskleroz-nachinaetsya-s-vospaleniya.html https://ria.ru/science/20181008/1530174556.html http://polit.ru/news/2018/10/08/ps_rnf/ https://www.bfm.ru/news/396617 https://health.mail.ru/news/uchenye_ateroskleroz_nachinaetsya_s_vospaleniya/ https://indicator.ru/news/2018/10/08/s-chego-nachinaetsya-ateroskleroz/ https://www.gazeta.ru/science/news/2018/10/08/n_12141877.shtml https://www.nkj.ru/news/34641/

 

Публикации

1. Кириченко ТВ, Мясоедова ВА, Собенин ИА, Орехов АН Phytotherapy for the Prevention of Atherosclerosis-Associated Early Cerebral Ischemia Curr Drug Metab, 19(5):408-413 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.2174/1389200219666180305151601

2. Орехов АН, Никифоров НГ, Елизова НВ, Коробов ГА, Аладинская АВ, Собенин ИА, Бобрышев ЮВ Tumor Necrosis Factor-αand C-C Motif Chemokine Ligand 18 Associate with Atherosclerotic Lipid Accumulation In situ and In vitro Curr Pharm Des, 24(24):2883-2889 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.2174/1381612824666180911120726

3. Орехов АН, Ойши Ю, Никифоров НГ, Желанкин АВ, Дубровски Л, Собенин ИА, Кель А, Стельмашенко Д, Макеев ВЮ, Фокс К, Цзинь Х, Крут Х, Букринский М Modified LDL Particles Activate Inflammatory Pathways in Monocyte-derived Macrophages: Transcriptome Analysis Curr Pharm Des., VOLUME: 24 ISSUE: 26 Page: [3143 - 3151] (год публикации - 2018) https://doi.org/10.2174/1381612824666180911120039

4. Орехов АН, Пушкарский Т, Ойши Ю, Никифоров НГ, Желанкин АВ, Дубровский Л, Макеев ВЮ, Фокс К, Цзинь Х, Крут ХС, Собенин ИА, Сухоруков ВН, Закиев ЕР, Контуш А, Ле Гофф В, Букринский МИ HDL activates expression of genes stimulating cholesterol efflux in human monocyte-derived macrophages Experimental and Molecular Pathology, 105(2):202-207 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.yexmp.2018.08.003

5. Орехов АН LDL and foam cell formation as the basis of atherogenesis Curr Opin Lipidol., 29(4):279-284. (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1097/MOL.0000000000000525

6. Орехов АН, Собенин ИА Modified and Dysfunctional Lipoproteins in Atherosclerosis: Effectors or Biomarkers? Curr Med Chem., 2018 Mar 20. [Epub ahead of print] (год публикации - 2018) https://doi.org/10.2174/0929867325666180320121137

7. Орехов АН, Собенин ИА Modified lipoproteins as biomarkers of atherosclerosis Front Biosci (Landmark Ed)., - (год публикации - 2018)

8. Сухоруков ВН, Карагодин ВП, Закиев ЭР, Гречко АВ, Орехов АН Sialidases: Therapeutic andAntiatherogenic Potential Curr Pharm Des, 23(31):4696-4701 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.2174/1381612823666170609082324

9. Чистяков ДА, Мельниченко АА, Гречко АВ, Мясоедова ВА, Орехов АН Potential of anti-inflammatory agents for treatment of atherosclerosis Exp Mol Pathol, 104(2):114-124 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.yexmp.2018.01.008

10. Чистяков ДА, Мясоедова ВА, Гречко АВ, Мельниченко АА., Орехов АН New biomarkers for diagnosis and prognosis of localized prostate cancer Semin Cancer Biol, 52(Pt 1):9-16 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2018.01.012

11. Чистяков ДА, Мясоедова ВА, Ревин ВВ, Орехов АН, Бобрышев ЮВ The impact of interferon-regulatory factors to macrophage differentiation and polarization into M1 and M2 Immunobiology, 223(1):101-111 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.imbio.2017.10.005

12. Чистяков ДА, Орехов АН, Бобрышев ЮВ Chemokines and Relevant microRNAs in the Atherogenic Process Mini Rev Med Chem, 18(7):597-608 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.2174/1389557517666170419113211

13. Орехов А, Никифоров Н, Елизова Н, Коробов Г, Аладинская А, Бобрышев Ю, Собенин И TNF-ALFA AND CCL18 ASSOCIATE WITH ATHEROSCLEROTIC LIPID ACCUMULATION IN SITU AND IN VITRO Atherosclerosis, Volume 275, Pages e116–e117 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.atherosclerosis.2018.06.330

14. Орехов А, Ойши Ю, Никифоров Н, Желанкин А, Собенин И, Кель А, Стелмашенко Д, Макеев В, Фокс К, Крут Г, Цзинь Х, Букринский М TRANSCIPTOME ANALYSIS REVEALED INFLAMMATORY GENES RESPONSIBLE FOR FOAM CELL FORMATION Atherosclerosis, Volume 275, Page e116 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.atherosclerosis.2018.06.329

15. Орехов АН, Никифоров НГ, Ойши Ю MODIFIED LDL PARTICLES ACTIVATE INFLAMMATORY PATHWAYS IN MONOCYTE-DERIVED MACROPHAGES Atherosclerosis Supplements, 32;124 (год публикации - 2018)

16. Орехов АН, Никифоров НГ, Романенко ЕБ EXPRESSION OF CYTOKINES ASSOCIATES WITH FAT DEPOSITION IN SITU AND IN VITRO Atherosclerosis Supplements, 32;99 (год публикации - 2018)

17. Орехов АН, Никифоров НГ, Сухоруков ВН Transcriptome Analysis of Macrophages Interacting With Lipoprioteins Global Heart, Vol 13/4/2018;411 (год публикации - 2018)

18. Орехов АН, Сухоруков ВН, Ойши Ю GENES RELATED TO CHOLESTEROL EFFLUX (TRANSCRIPTOME ANALYSIS) Atherosclerosis Supplements, 32;124-125 (год публикации - 2018)

19. Сухоруков В, Закиев Э, Никифоров Н, Ойши Ю, Желанкин А, Собенин И, Макеев В, Контуш А, Ле Гофф В, Фокс К, Крут Г, Цзинь Х, Букринский М, Орехов А TRANSCRIPTOME ANALYSIS OF HUMAN MACROPHAGES REVEALS GENES REGULATING CELLULAR CHOLESTEROL EFFLUX Atherosclerosis, 275;e48 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.atherosclerosis.2018.06.127

20. Никифоров Н.Г., Орехов А.Н., Собенин И.А., Карагодин В.П. Способ выявления предрасположенности к заболеванию атеросклерозом на основе определения экспрессии генов, вовлеченных в накопление холестерина -, Заявка на регистрацию № 2018112967 (год публикации - )

21. Орехов А.Н., Карагодин В.П., Колмычкова К.И., Кубекина М.В., Никифоров Н.Г., Закиев Э.Р., Романенко Е.Б., Сухоруков В.Н. Средство для подавления экспрессии генов, связанных с накоплением холестерина макрофагами человека -, Заявка на регистрацию № 2018118376 (год публикации - )

22. Орехов А.Н., Собенин И.А., Мельниченко А.А., Орехова Н.М., Сухоруков В.Н., Воропаева Н.П., Полунина Л.И,, Романенко Е.Б., Карагодин В.П. Способ измерения концентрации циркулирующих модифицированных липопротеидов низкой плотности в сыворотке крови человека -, Патент на изобретение № 2659211 (год публикации - )

23. - Ученые: атеросклероз начинается с воспаления medvestnik.ru, https://medvestnik.ru/content/news/Uchenye-ateroskleroz-nachinaetsya-s-vospaleniya.html (год публикации - )

24. - Российские биологи раскрыли истинную причину развития атеросклероза ria.ru, https://ria.ru/science/20181008/1530174556.html (год публикации - )

25. - Выявлена связь воспаления и атеросклероза polit.ru, http://polit.ru/news/2018/10/08/ps_rnf/ (год публикации - )

26. - Биологи, возможно, выявили истинные причины развития атеросклероза bfm.ru, https://www.bfm.ru/news/396617 (год публикации - )

27. - Российские ученые нашли воспалительную причину атеросклероза health.mail.ru, https://health.mail.ru/news/uchenye_ateroskleroz_nachinaetsya_s_vospaleniya/ (год публикации - )

28. - Найдены подробности развития атеросклероза indicator.ru, https://indicator.ru/news/2018/10/08/s-chego-nachinaetsya-ateroskleroz/ (год публикации - )

29. - Ученые выяснили, с чего начинается атеросклероз gazeta.ru, https://www.gazeta.ru/science/news/2018/10/08/n_12141877.shtml (год публикации - )

30. - Как связаны воспаление и атеросклероз nkj.ru, https://www.nkj.ru/news/34641/ (год публикации - )

Возможность практического использования результатов
По результатам проекта зарегистрировано 2 патентные заявки: 1. "Способ выявления предрасположенности к заболеванию атеросклерозом на основе определения экспрессии генов, вовлеченных в накопление холестерина" 2. "Средство для подавления экспрессии генов, связанных с накоплением холестерина макрофагами человека" Получен 1 патент РФ: 1. "Способ измерения концентрации циркулирующих модифицированных липопротеидов низкой плотности в сыворотке крови человека"