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 23-24-00291

НазваниеРоль IL-37 в патогенезе стероид-резистентной нейтрофильной бронхиальной астмы

РуководительНикольский Александр Аркадьевич,

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр "Институт иммунологии" Федерального медико-биологического агентства, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

2023 г. - 2024 г.

Конкурс№78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-208 - Молекулярная биология

Ключевые словаИнтерлейкин-37, воспаление, нейтрофилы, бронхиальная астма, глюкокортикостероиды

Код ГРНТИ34.15.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Бронхиальная астма (БА) – это хроническое воспалительное заболевание дыхательных путей. В отдельных странах число заболевших достигает 15-18% (Новая Зеландия, Португалия, Швеция). В России это заболевание так же распространенно и затрагивает около 5-7% популяции. В 80% случаев БА имеет аллергическую природу и связана с активностью Th2-клеток и инфильтрацией ткани легких провоспалительными клетками – эозинофилами. Этот фенотип БА хорошо поддается лечению препаратами на основе глюкокортикостероидов. Однако в ряде случаев (до 20%) отмечается устойчивость к терапии этими препаратами. Как показали исследования такая резистентность к кортикостероидам связана вовлечением в патогенез БА иных молекулярных и клеточных механизмов. В развитии нейтрофильного воспаления легких ведущую роль играют Th17-клетки и продуцируемые ими провоспалительные цитокины (IL-17А, IL-17F, IL-21 и IL-22), которые регулируют рекрутирование и активацию нейтрофилов. Ряд исследователей выделяют отдельный фенотип заболевания – нейтрофильная БА, которая характеризуется присутствием повышенного количества нейтрофилов в мокроте, тяжелым течением и резистентностью к кортикостероидам. В связи с этим, поиск путей преодоления данной резистентности, является актуальным направлением исследований. Недавно открытый IL-37 является противовоспалительным цитокином, который предотвращает эозинофильное воспаление ткани легких, ремоделирование респираторного тракта, развитие гиперреактивности бронхов, а также уменьшает экспрессию провоспалительных цитокинов (IL-6, IL-4, IL-5, IL-13 и др.). IL-37 может стать перспективной основой для создания новых средств терапии БА. Согласно нашей рабочей гипотезе, IL-37 может в значительной степени снижать не только эозинофильное, но и нейтрофильное воспаление легких при БА. Наше предположение основывается на результатах недавних исследований, в которых показано, что IL-37 подавляет нейтрофильное воспаление в моделях: ревматоидного артрита, псориаза, ишемического повреждения сердца, острой почечной ишемии, локализованного повреждения спинного мозга. Учитывая сходство механизмов нейтрофильного воспаления в различных органах, мы предполагаем, что IL-37 будет уменьшать нейтрофилию легких и другие проявления стероид-резистентной бронхиальной астмы. Таким образом, предлагаемый проект направлен на изучение роли IL-37 в патогенезе стероид-резистентной нейтрофильной бронхиальной астмы. Для этого в рамках работы будет осуществлено клонирование полноразмерного гена и последующая экспрессия рекомбинантного IL-37 в клетках млекопитающих. После подтверждения его подлинности будут изучены эффекты IL-37 на экспериментальной модели кортикостероид-резистентной нейтрофильной бронхиальной астмы у мышей, которая была создана нами ранее. Полученные данные внесут вклад в понимание механизмов резистентности нейтрофильной БА к терапии кортикостероидами.

Ожидаемые результаты
В рамках проекта будет получен и охарактеризован рекомбинантный IL-37 человека. После его наработки и концентрации, IL-37 будет использован в исследованиях in vivo на модели нейтрофильной БА у мышей для изучения его иммунорегулирующих свойств. В результате манипуляций у мышей в ткани легких будет развиваться выраженная нейтрофилия, которая проводит к появлению симптомов БА: гиперреактивности бронхов, структурным патологическим изменениям в бронхах. На фоне развития признаков нейтрофильной БА мы планируем вводить мышам рекомбинантный IL-37 человека на различных стадиях моделирования: на стадии сенсибилизации IL-37 будет вводиться системно (например, подкожно), что позволит оценить влияние данного цитокина на начальные стадии заболевания. На стадии провокации IL-37 будет вводиться как системно, так и локально в орган-мишень – легкие (интраназально или ингаляционно), что позволит выявить эффекты IL-37 на поздние фазы заболевания. В ходе данных исследований у мышей будет оцениваться не только степень нейтрофилии в крови и в легких, но и другие признаки БА: гиперреактивность бронхов, продукция аллерген-специфических антител классов IgE, IgG1 и IgG2a, а также ремоделирование бронхов (метаплазия и гиперплазия эпителия бронхов, гипертрофия гладких мышц и пр.). Согласно данным литературы, IL-37 человека способен взаимодействовать с рецепторами мыши и тем самым оказывать биологический эффект. Таким образом в ходе проекта будут получены новые данные о роли IL-37 в развитии кортикостероид-резистентной нейтрофильной БА. В частности, будет впервые изучено влияние IL-37 на выраженность инфильтрации легких нейтрофилами, а также на основные проявления БА (гиперреактивность бронхов, ремоделирование респираторного тракта) и продукцию Th17-цитокинов (IL-17А, IL-17F, IL-21 и IL-22). Полученные данные внесут вклад в понимание механизмов резистентности нейтрофильной БА к терапии кортикостероидами.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Бронхиальная астма (БА) – это хроническое воспалительное заболевание дыхательных путей. В отдельных странах число заболевших достигает 15-18%. В России это заболевание так же распространенно и затрагивает около 5-7% популяции. В 80% случаев БА имеет аллергическую природу и связана с активностью Th2-клеток и инфильтрацией ткани легких провоспалительными клетками – эозинофилами. Этот фенотип БА хорошо поддается лечению глюкокортикостероидами. Однако в ряде случаев отмечается устойчивость к терапии этими препаратами. Как показали исследования такая резистентность к кортикостероидам связана вовлечением в патогенез БА иных молекулярных и клеточных механизмов. В развитии нейтрофильного воспаления легких ведущую роль играют Th17-клетки и продуцируемые ими провоспалительные цитокины, которые регулируют рекрутирование и активацию нейтрофилов. Ряд исследователей выделяют отдельный фенотип заболевания – нейтрофильная БА, которая характеризуется присутствием повышенного количества нейтрофилов в мокроте, тяжелым течением и резистентностью к кортикостероидам. В связи с этим, поиск путей преодоления данной резистентности, является актуальным направлением исследований. Цитокин IL-37 является противовоспалительным цитокином, который предотвращает эозинофильное воспаление ткани легких, ремоделирование респираторного тракта, развитие гиперреактивности бронхов, а также уменьшает экспрессию провоспалительных цитокинов. IL-37 может стать перспективной основой для создания новых средств терапии БА. Согласно нашей рабочей гипотезе, IL-37 может в значительной степени снижать не только эозинофильное, но и нейтрофильное воспаление легких при БА. Наше предположение основывается на результатах недавних исследований, в которых показано, что IL-37 подавляет нейтрофильное воспаление в моделях: ревматоидного артрита, псориаза, ишемического повреждения сердца, острой почечной ишемии, локализованного повреждения спинного мозга. Учитывая сходство механизмов нейтрофильного воспаления в различных органах, мы предполагаем, что IL-37 будет уменьшать нейтрофилию легких и другие проявления стероид-резистентной бронхиальной астмы. Таким образом, предлагаемый проект направлен на изучение роли IL-37 в патогенезе стероид-резистентной нейтрофильной бронхиальной астмы. Для этого в ходе работы был искусственно синтезирован ген Il-37 человека и клонирован в плазмидный экспрессионный вектор pVAX1, под контроль CMV-промотора. Первичная структура синтезированного гена была подтверждена методом секвенирования, она соответствует референтной последовательности NM_014439 в GenBank. Принимая во внимание тот факт, что IL-37 имеет 5 белковых изоформ, мы синтезировали ген, кодирующий изоформу IL-37b, так как известно, что она обладает биологической активностью и является наиболее изученной. Далее с использованием полученной плазмиды мы наработали IL-37 человека в клетках эмбриональной почки человека HEK293T и яичника китайского хомячка СНО. Учитывая, что IL-37 имеет 2 формы (секретируемую и внутриклеточную), мы анализировали не только надосадок трансфецированных клеток, но также сами клетки-продуценты этого цитокина и получали из них лизат. Последующий иммуноферментный анализ полученных образцов супернатантов и лизатов выявил наличие IL-37, в то время как в супернатантах и лизатах нетрансфецированных клеток этот цитокин не выявлялся. Измерение концентрации IL-37 методом ИФА показало, что обе линии клеток вырабатывают в основном внутриклеточную форму IL-37. Концентрация IL-37 в надосадке клеток HEK293T и СНО составляет 0,42 и 5 нг/мл, тогда как в лизатах 149 и 56 нг/мл. В дальнейших исследованиях на следующей этапе проекта мы планируем изучить биологическую активность обоих форм IL-37 (секретируемой и внутриклеточной) в модели кортикостероид-резистентной нейтрофильный бронхиальной астмы у мышей, созданной нами ранее.

Публикации

1. Никольский А.А., Шиловский И.П., Гудима Г.О., Хаитов М.Р. Роль ИЛ-37 в нейтрофил-опосредованных воспалительных заболеваниях Иммунология, - (год публикации - 2024)