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 19-75-30032

НазваниеЦитокины - медиаторы физиологических процессов и терапевтические мишени

РуководительНедоспасов Сергей Артурович, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регионФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук, г Москва

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)

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Природные функции большинства цитокинов направлены на поддержание гомеостаза разных систем организма, а также на его защиту от неблагоприятных воздействий, но в случае неправильной регуляции те же сигнальные каскады могут приводить к патологическим состояниям. В ходе реализации Проекта-2019 были установлены некоторые новые физиологические функции двух родственных цитокинов - TNF и лимфотоксина-альфа, в том числе, связанные с их ролью в органогенезе лимфоидных органов. Кроме того, в модели химически-индуцированного рака показана разнонаправленность фенотипа мышей с нокаутом по этим цитокинам. Основным инструментарием лаборатории заявителя остаются уникальные линии генетически-модифицированных мышей с нокаутом цитокинов в конкретном типе клеток, панель которых создается и расширяется в течение длительного времени. Отметим, что благодаря высокоимпактным публикациям, эти модели хорошо известны в мире и используются в десятках лабораторий. В ходе реализации Проекта-2019 была убедительно продемонстрирована патогенетическая роль TNF из миелоидных клеток в экспериментальном артрите. В другом оригинальном исследовании на молекулярном уровне охарактеризован особый иммунометаболический фенотип, который приобретают макрофаги и дендритные клетки при первой встрече с аллергеном, определяя дальнейший ход иммунного ответа и тяжесть течения астмы. Также сразу в нескольких параллельных исследованиях были изучены свойства биспецифичных антител, которые несут в своем составе TNF-нейтрализующий модуль и домен, связывающий рецептор на поверхности миелоидных клеток. Проведена сравнительная оценка таких биспецифичных антител, избирательно таргетирующих TNF из конкретного типа клеток, в сравнении с системным блокатором в нескольких экспериментальных моделях, что по сути является частью доклинических исследований терапевтического антитела нового типа. Наконец, обоснована применимость комбинированной нейтрализации IL-6 и TNF в модели аллерген-индуцированной астмы. Несмотря на успешное применение анти-TNF терапии при воспалительных заболеваниях кишечника, детальная роль TNF и его рецепторов в контексте этих патологий до сих пор однозначно не установлена. В 2022 г. завершено и опубликовано многолетнее исследование механизма действия блокаторов TNF при воспалении кишечника с использованием уникальной линии мышей, гуманизированных по TNF. Результаты лаборатории имеют первостепенное значение для перспективных клинических исследований и для медицины будущего с целью оптимизации и персонализации антицитокиновой терапии, а также поиска более эффективных методов лечения аутоиммунных, нейроиммунных и воспалительных заболеваний и рака. Как было отмечено выше, коллективом опубликованы работы, раскрывающие роль цитокинов из определенных клеточных источников в развитии заболеваний. Вместе с этим, образовался значимый экспериментальный задел для продолжения работы: были подняты новые вопросы о функциях цитокинов в таких процессах, как метаболизм, контроль симбиотической микробиоты и поддержка других регуляторных систем организма – нервной, эндокринной. Так, в случае продления Проекта предполагается показать, во-первых, роль лимфотоксина в развитии и функционировании клеток миелоидного ряда – моноцитов и нейтрофилов – и, таким образом, его влияние на нейровоспаление. Затем, требуют подтверждения предварительные данные о том, что IL-6 из дендритных клеток необходим для развития популяции иммунных клеток кишечника, контролирующих микробиоту, которые также задействованы в аутоиммунных патологиях и развитии рака. Наконец, в лаборатории активно развиваются подходы к изучению актуальной темы иммунометаболизма – влияния путей и источников энергетического обмена на функции иммунных клеток. Исследования в данном направлении уже продемонстрировали новые функции TNF, и в случае продления Проекта ожидается более детальное рассмотрение механизмов вовлечения цитокинов в метаболические изменения клеток, а также «память» врожденного иммунитета.

Ожидаемые результаты
Проект 2019 был сосредоточен в большей степени на изучении роли цитокинов TNF, LT и IL-6 в патологии, а именно, в заболеваниях человека, смоделированных на мышах. Важной частью проекта являлось изучение возможности влияния на эти заболевания при помощи антицитокиновой терапии. Результаты Проекта 2019, а также огромный пласт работ других исследователей последних лет, подсветили неполноту знаний о роли этих молекул в гомеостазе, процессе поддержания нормальных функций организма. Поэтому в продолжении проекта будет критически важно установить роль TNF, LT и IL-6 в таких процессах как регуляция соотношения различных иммунных клеток во внутренних средах (крови), на слизистых (в кишечнике) и в центральной нервной системе, а также показать вклад цитокинов в регуляцию состава микробиоты, и, наконец, метаболизма на организменном и клеточном уровнях. Предполагается, что лимфотоксин важен для развития и функционирования клеток миелоидного ряда. Ожидается, что в крови Lta-дефицитных мышей будет происходить накопление неклассических моноцитов, в связи с чем деплеция миелоидных клеток в ходе развития экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита (ЕАЕ) у Lta-дефицитных мышей приведет к ухудшению симптомов заболевания (Рисунок 1). Предполагается, что дифференцировка моноцитов будет опосредована лимфотоксином из ILC3 или В-клеток (Рисунок 2). Также ожидается, что в отсутствие Ltbr нарушается функциональность нейтрофилов, поэтому деплеция таких клеток при индукции ЕАЕ приведет к улучшению симптомов заболевания. Согласно другой нашей гипотезе, IL-6 важен для развития клеток, контролирующих микробиоту, которая, в свою очередь, может вносить вклад в патологии кишечника и мозга. Ожидается, что у мышей с полным и дендритно-клеточным удалением IL-6 будет снижена доля RORgt+ клеток, и изменена экспрессия RORgt-зависимых генов в кишечнике по сравнению с мышами дикого типа (Рисунок 3). Таким образом, будет показано, что дендритные клетки являются необходимым для дифференцировки RORgt+ клеток источником IL-6. Кроме того, ожидается, что у CD11c IL-6 KO мышей будет повышено содержание сегментированной нитчатой бактерии (SFB), что будет отражаться на балансе популяций регуляторных Т-клеток и Th17-клеток в ходе развития ЕАЕ. Предполагается, что при удалении IL-6 в CX3CR1+ тканерезидентных макрофагах будет происходить изменение поляризации Т-клеток только в ЦНС (Рисунок 4). В последние годы на пике актуальности находятся исследования иммунометаболизма, в том числе, миелоидных клеток. В ходе проекта будут изучены метаболические профили макрофагов при поляризации, либо в условиях генетической инактивации или фармакологической блокировки цитокинов и их рецепторов для определения механизмов регуляции метаболических адаптаций этих клеток. Предполагается, что передача сигнала через TNFR2, который, в отличие от TNFR1, как правило, отвечает за «гомеостатический» сигнал от TNF, будет важен в контексте LPS-индуцированной метаболической адаптации макрофагов. Предполагается, что эффективность комбинированной блокировки цитокинов в экспериментальной аллергической астме (Рисунок 5) объясняется, в том числе, изменением метаболического профиля макрофагов в модели HDM-индуцированного тренированного иммунитета. Предложенный план работ и ожидаемые результаты соответствуют мировому уровню исследований и отражают такие актуальные темы как иммунометаболизм, "тренированный" иммунитет и роль взаимодействия с микробиотой в развитии иммунных клеток и их способности контролировать различные заболевания. Исследование комплексной роли цитокинов в этих процессах несомненно расширит понимание применимости персонализированной антицитокиновой терапии. Рисунки к пункту 1.3 размещены в разделе с дополнительными материалами (пункт 1.17).

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ