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 19-75-30007
НазваниеФундаментальные проблемы регенеративной медицины: регуляция обновления и репарации тканей человека
РуководительТкачук Всеволод Арсеньевич, Доктор биологических наук
Организация финансирования, регионФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова», г Москва
| Годы выполнения при поддержке РНФ | 2023 - 2025 |
КонкурсКонкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными (33)
Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-405 - Регенеративная медицина
Ключевые словаОбновление тканей; репарация; регенерация; микроокружение стволовой клетки; мезенхимные стволовые клетки; нейроэндокринная регуляция стволовых клеток; механизмы формирования и поддержания гетерогенности клеток в тканях; эпителиально-мезенхимальный переход; регенеративная медицина
Код ГРНТИ76.03.31
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В ходе исследований, выполненных по Проекту 2019 года, нами раскрыты механизмы, лежащие в основе процессов обновления ниши стволовых клеток, гетерогенности стволовых клеток в составе такой ниши и способности этих клеток к направленной дифференцировке, предотвращению развития фиброза (замещения функциональных специализированных клеток внеклеточным матриксом), регуляции направленного роста кровеносных сосудов и нервных волокон, что поддерживает как обновление клеток, так и регенерацию/ репарацию органов и тканей. Полученные нами данные обосновывают целесообразность продолжения исследований, направленных на раскрытие этих механизмов, что позволит вести направленный поиск эндогенных регуляторов, влияющих на продолжительность и эффективность работы органов и тканей.
В Проекте-2023 с помощью уже отработанных подходов и принципиально новых моделей будут решены новые задачи, включая анализ влияния норадреналина, серотонина, инсулина и паратиреоидного гормона на самоподдержание МСК, а также коммитирование и терминальную дифференцировку этих клеток в адипогенном и остеогенном направлениях. Ключевой задачей Проекта-2023 станет исследование механизмов участия МСК в формировании микроокружения тканеспецифичных стволовых клеток и регуляции их активности. Для этого нами будут использованы in vivo модели формирования микроокружения стволовых и прогениторных клеток базального слоя эндометрия; повреждения ниши сперматогониальной стволовой клетки, а также модель старения микрососудистого эндотелия, вызванного хроническим введением ангиотензина. Поскольку старение не только нарушает способность МСК поддерживать микроокружение стволовых клеток, но и вызывает изменение их чувствительности к гормонам, в задачи Проекта-2023 входит исследование механизмов развития инсулинорезистентности МСК при старении. В данном проекте будут установлен профиль микроРНК в секретоме сенесцентных МСК. Их вклад в подавление чувствительности клеток к инсулину будет проверен при помощи молекулярно-биологических и биохимических методов с использованием ингибиторного анализа. Идентификация механизмов регуляции инсулин-зависимой внутриклеточной сигнализации в процессах самообновления и дифференцировки МСК позволит выявить ключевые точки возникновения нарушений регенерации ткани и предложить варианты терапевтического воздействия на них.Наши данные, как и публикации мирового уровня других авторов, указывают на то, что именно активность МСК может определять исход ответа ткани на повреждение – формирование и прогрессию фиброза, либо, напротив, разрешение фиброза и восстановление структурно-функциональной целостности ткани. В рамках Проекта-2023 будет проанализирована паракринная активность описанных нами в рамках Проекта-2019 субпопуляций МСК. Нами уже установлены белки и микроРНК, которые могут опосредовать анти- и профибротическое действие МСК. В предлагаемом проекте мы проанализируем их представленность в секретомах отдельных субпопуляций МСК, выясним их вклад в течение процессов фиброза на моделях in vitro и in vivo.
Решение задач Проекта-2023 обеспечит значительный прогресс в понимании механизмов участия гормонов и нейромедиаторов в регуляции обновления клеточного состава тканей человека, роли МСК в репарации тканей. Будут обнаружены новые механизмы регуляции активности стволовых клеток, найдены новые способы предотвращения фиброза тканей. Мы ожидаем, что результаты Проекта-2023 будут в значительной мере способствовать созданию препаратов, которые будут увеличивать не только среднюю «популяционную», но и индивидуальную продолжительность жизни человека.
Ожидаемые результаты
В Проекте-2023 будут получены принципиально новые актуальные результаты, которые расширяют существующие представления о механизмах участия МСК в обновлении и репарации тканей.
В рамках исследования влияния гормонов и нейромедиаторов на самообновление и дифференцировку МСК с помощью глубокого биоинформатического анализа массивов данных транскриптомов одиночных клеток в результате выполнения Проекта-2023 будут выяснены транскрипционные механизмы выбора направления дифференцировки этими клетками. С помощью расчета регулонов – комплексов транскрипционных факторов и их мишеней, будут выявлены факторы транскрипции, которые активируются в процессе дифференцировки МСК в запасающие и термогенные адипоциты, остеоциты, фибробласты и ГМК-подобные клетки. Влияние гормонов на выбор направления дифференцировки МСК будет подтвержден in vivo на модели трансгенных мышей, содержащих кассету редактирования генома CARLIN (модификация CRISPR/Cas9).
В результате выполнения данного проекта будет проанализированы механизмы влияния инсулина на адипоцитарную дифференцировку МСК. В частности, будет исследовано переключение эффекторных сигнальных каскадов инсулинового рецептора, происходящих при развитии инсулинорезистентности. Нами будет оценен вклад “нетипичной” инсулин-зависимой кальциевой сигнализации в формировании инсулинорезистентного фенотипа этих клеток. Причиной развития инсулинорезистентности может также быть изменение секреции микроРНК стареющими МСК. В результате выполнения данного проекта будут описан профиль микроРНК в секретоме сенесцентных МСК. Их вклад в подавление чувствительности клеток к инсулину будет оценен при помощи молекулярно-биологических и биохимических методов с использованием ингибиторного анализа. Идентификация механизмов регуляции инсулин-зависимой внутриклеточной сигнализации в процессах самообновления и дифференцировки МСК позволит выявить ключевые точки возникновения нарушений регенерации ткани и предложить варианты терапевтического воздействия на них. В результате выполнения Проекта-2023 будут верифицированы выявленные мишени, воздействуя на которые можно регулировать чувствительность МСК к паратиреоидному гормону. Эти результаты могут быть использованы в дальнейшем для разработки подходов для терапевтической регуляции остеогенной дифференцировки этих клеток.
В результате выполнения Проекта-2023 будут получены новые данные об участии МСК в формировании микроокружения тканеспецифичных стволовых клеток и регуляции их активности. Ранее мы впервые описали МСК в нише сперматогониальной стволовой клетки (ССК) и показали, что паракринная активность МСК необходима для поддержания ССК. В результате выполнения данного проекта нами будут выяснены механизмы влияния отдельных паракринных факторов секретома МСК на клетки Лейдига и клетки Сертоли. Будут установлены механизмы влияния повреждения ниши на секретом МСК. Мы предполагаем, что повреждение ниши будет вызывать увеличение этими клеткам секреции белков, связывающих инсулин-подобный фактор роста (IGFBP). В результате проекта мы выясним влияние продукции МСК белков семейства IGFBP на IGF-1-зависимую гиперактивацию клеток Лейдига. В результате выполнения проекта будет также изучено влияние эстрогена на паракринную активность эндометриальных МСК на модели эстроген-индуцированного роста эндометрия у овариэктомизированных мышей. Мы предполагаем, что в результате этих исследований будут описаны новые механизмы регуляции циклического роста стромы, включая кровеносные сосуды и нервные окончания. Эти процессы создают условия для активной пролиферации и дифференцировки стволовых и прогениторных клеток базального слоя эндометрия. Поэтому предполагаемые результаты не только будут востребованы для понимания фундаментальных механизмов циклического обновления ткани, но и откроет перспективу создания новых препаратов и методов лечения состояний и заболеваний, связанных с недостаточным или чрезмерным ростом эндометрия, в том числе приводящих к бесплодию. В результате выполнения Проекта-2023 будут также выявлены молекулярные мишени, воздействие на которые позволит стимулировать восстановление ниши стволовых клеток. Перспективными кандидатами являются ГФИ (гликозилфосфатидилинозитол)- заякоренные рецепторы, а именно рецептор урокиназы и Т-кадгерин. Критическое значение этих белков для регуляции роста кровеносных сосудов и окончаний нейронов было продемонстрировано нами ранее. На модели ангиотензин-индуцированного старения микрососудов у трансгенных мышей, лишенных экспрессии рецептора урокиназы или Т-кадгерина, будет изучен вклад этих белков в формирование микроокружения стволовых клеток.
Наши данные, как и публикации мирового уровня других авторов, указывают на то, что именно активность МСК может определять исход ответа ткани на повреждение – формирование и прогрессию фиброза, либо, напротив, разрешение фиброза и восстановление структурно-функциональной целостности ткани. В результате выполнения Проекта-2023 будут проанализированы механизмы участия про- и антифиброзной субпопуляций МСК, отличающихся по экспрессии рецептора PDGF-альфа, в ответе тканей на повреждение и развитие фиброза. В частности, будут получены результаты относительно представленности в секретомах про- и антифиброзной субпопуляций МСК выявленных нами ранее белков и микроРНК, которые могут опосредовать их анти- и профибротическое действие. Вклад исследуемых молекул в течение процессов фиброза будет проанализирован на моделях in vitro и in vivo.
Планируемые результаты Проекта-2023 о механизмах поддержания клеточного состава тканей и его восстановления после повреждения чрезвычайно важны как для фундаментальной науки, так и для разработки методов и подходов регенеративной медицины, направленных на сохранение и восстановление здоровья населения.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ