КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
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 22-14-20046

НазваниеПерепрограммирование клеток жировой ткани с использованием аденоассоциированных вирусных векторов

РуководительЕгоров Александр Дмитриевич, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регионАвтономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Научно-технологический Университет "СИРИУС", Краснодарский край

КонкурсКонкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (региональный конкурс)

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смертности в развитых и развивающихся странах, в том числе в России. Метаболические нарушения, такие как ожирение и сахарный диабет 2-го типа, значительно увеличивают риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, что определяет интерес исследовательских групп к этой тематике. Ожирение диагностируется более чем у полумиллиарда людей и, являясь предвестником сахарного диабета 2-го типа, напрямую влияет на преждевременную смертность в этой группе. По данным Федерального исследовательского центра питания, биотехнологии и безопасности пищи, Краснодарский край – один из регионов с наибольшей долей жителей с ожирением (27%), наряду с Калужской (33% жителей), Московской (30%) и Нижегородской (28%) областями, а также Алтайским краем (27%). Кроме того, согласно последним статистическим данным, в Краснодарском крае зарегистрировано наибольшее количество случаев ожирения у детей и подростков в возрасте от 0 до 15 лет (14637). Развитие жировой ткани происходит как в ходе эмбрионального развития, так и на протяжении всей жизни организма. При этом, в процессе адипогенеза из мезенхимальных стволовых клеток образуются адипоциты. Морфологически и функционально различают белый и бурый типы жировой ткани. Основную массу этих двух типов жировой ткани составляют, соответственно, клетки: белые и бурые адипоциты. Бурая жировая ткань в организме взрослого человека представлена мало и сосредоточена в подмышечных впадинах, межлопаточной и надключичной областях. В бурых адипоцитах экспрессируется ген термогенина UCP1, белка разобщающего дыхательную цепь в митохондриях, что позволяет транспортируемым протонам входить в матрикс без синтеза АТФ. Это приводит к высвобождению энергии в форме тепла, а поскольку вместе с протоном UCP1 переносит свободные жирные кислоты, использующиеся в качестве субстрата для окисления в бурой жировой ткани, то и к ускорению катаболического обмена. Показано, что среди людей с бурой жировой тканью меньше распространены кардиометаболические заболевания. Наличие бурой жировой ткани коррелирует с более низким уровнем диабета 2-го типа, дислипидемии, ишемической болезни сердца, гипертонии. Хорошо описаны транскрипционные регуляторы дифференцировки бурых адипоцитов: к ним относятся PGC1α (коактиватор основного фактора транскрипции адипогенеза PPARγ), N-метилтрансфераза лизинов гистонов PRDM16 и совсем недавно охарактеризованный фактор FoxP4. Активация программы бурового адипогенеза в белой жировой ткани приводит к появлению скоплений «бежевых» адипоцитов, в которых происходит интенсивный липолиз и термогенез. Терминальная дифференцировка клеток белой жировой ткани была предметом наших предыдущих исследований. Были получены результаты, описывающие не исследованные ранее аспекты адипогенеза, такие как вовлеченность транскрипционных факторов TALE в раннюю активацию генов дифференцировки адипоцитов, а также чувствительность клеток-предшественников к гормонам. В данном проекте предполагается использовать генетические конструкции, кодирующие транскрипционные регуляторы дифференцировки бурых адипоцитов PRDM16 и FoxP4, для активации транскрипционной программы бурой жировой ткани, трансдиффенцировки белого в бежевый жир. Доставка генов, кодирующих регуляторы дифференцировки бурых адипоцитов, будет осуществляться при помощи аденоассоциированных вирусных векторов 8 и 9 серотипов, которые демонстрируют высокую специфичность по отношению к клеткам жировой ткани. Кроме того, для ограничения неспецифических эффектов мы планируем использовать тканеспецифичные промоторы для ограничения экспрессии трансгенов, а также возможно регулировать активность с помощью оптогенетического модуля. На первом этапе планируется создание генетических конструкций для последующей сборки в аденоассоциированные вирусные частицы. Последующее тестирование плазмид, кодирующих транскрипционные регуляторы дифференцировки бурых адипоцитов PRDM16 и FoxP4 будет проводиться на линии преадипоцитов мыши 3T3-L1. Клетки этой линии способны к спонтанной дифференцировке, а при экспрессии генов транскрипционных факторов мы рассчитываем регистрировать экспрессию термогенина (UCP1). На предварительно дифференцированных клетках линии 3T3-L1 возможно протестировать генетические конструкции, кодирующие транскрипционные регуляторы дифференцировки бурых адипоцитов PRDM16 и FoxP4 под контролем тканеспецифичных промоторов. После проверки способности генетических конструкций, кодирующих транскрипционные регуляторы дифференцировки бурых адипоцитов PRDM16 и FoxP4 под контролем тканеспецифичных промоторов, к стимуляции экспрессии UCP1 планируется продукция аденоассоциированных вирусных векторов 8 и 9 серотипов. Для оценки трансдуцирующей способности аденоассоциированных вирусных векторов и стимуляции экспрессии UCP1 планируется использовать как клетки линии 3T3-L1, так и животных (мыши линии C57/Bl6 на нормальной и высокожировой диете). В распоряжении научного коллектива есть всё необходимое оборудование, включая тепловизор FLIR T840, который позволяет регистрировать тепловое излучение.

Ожидаемые результаты
Планируемое исследование имеет своей целью разработать инновационный терапевтический подход для лечения ожирения и связанных с ним метаболических нарушений. В результате выполнения данного проекта будут получены следующие результаты: 1. Исследовано влияние экспрессии транскрипционных регуляторов дифференцировки бурых адипоцитов PRDM16 и FoxP4 на индукцию дифференцировки преадипоцитов 3T3-L1. В качестве одного из ключевых параметров будет изучено изменение экспрессии генов при доставке генов транскрипционных факторов, в частности будет определяться относительная экспрессия UCP1. 2. Изучена способность генетических конструкций, кодирующих гены транскрипционных регуляторов дифференцировки бурых адипоцитов, влиять на экспрессию генов предварительно дифференцированных клеток линии 3T3-L1. 3. Протестированы тканеспецифичные промоторы для ограничения экспрессии генов транскрипционных регуляторов PRDM16 и FoxP4. 4. Изучена возможность разделения (split) генов транскрипционных факторов PRDM16 и FoxP4 для оптогенетического контроля над транскрипционной активностью. 5. Сборка аденоассоциированных вирусных векторов 8 и 9 серотипов для тканеспецифичной доставки генов транскрипционных регуляторов PRDM16 и FoxP4 в клетки белой жировой ткани. 6. Определена эффективность доставки генов транскрипционных регуляторов PRDM16 и FoxP4 с использованием аденоассоциированных вирусных векторов в клетки белой жировой ткани in vivo на животной модели (мыши линии C57/Bl6 на нормальной и высокожировой диете). Для функциональных тестов in vivo будет использоваться тепловизионная техника, позволяющая регистрировать тепловое излучение. Таким образом, выполнение данного проекта позволит применить ранее не исследованные способы для трансдифференцировки белых адипоцитов в бежевые. Практическая значимость данного исследования определяется возможностью прямого использования разработанных аденоассоциированных вирусных препаратов в качестве лекарственного средства для лечения ожирения и других метаболических заболеваний.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ