Биосовместимые микровезикулы в качестве новых терапевтических инструментов для стимуляции регенерации при остром повреждении почек

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 проекта 21-75-10035

НазваниеБиосовместимые микровезикулы в качестве новых терапевтических инструментов для стимуляции регенерации при остром повреждении почек

Руководитель Гомзикова Марина Олеговна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" , Республика Татарстан (Татарстан)

Конкурс №61 - Конкурс 2021 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-405 - Регенеративная медицина

Ключевые слова внеклеточные везикулы, микровезикулы, повреждение почек, регенерация, цитохалазин В

Код ГРНТИ34.03.37

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
По данным международного общества нефрологов, смертность от почечной недостаточности составляет около 1,7 млн людей в год (https://www.theisn.org). За последние 20 лет число пациентов с почечной недостаточностью в России выросло в 4 раза. Врачи присваивают распространению почечной недостаточности «эпидемический» характер (Папиш и др.,2014). Недавнее открытие фундаментального механизма стимуляции восстановления ткани почек (Kubat et al., 2021) позволило нам разработать новый терапевтический инструмент для стимуляции регенерации. Эффективность предлагаемого в данном проекте терапевтического инструмента для стимуляции регенерации на основе микровезикул мультипотентных стромальных клеток мы оценим на модели токсического повреждения почек. Поскольку терапия стволовыми клетками (СК) несет риски и ограничения, поиск новых терапевтических стратегий для стимуляции регенерации остается актуальным. В последнее время естественные микровезикулы (МВ) – микроструктуры, которые окружены цитоплазматической мембраной, высвобождаются всеми клетками организма человека и участвуют в межклеточной коммуникации, рассматриваются в качестве наиболее перспективных терапевтических инструментов. Бесклеточная терапия на основе микровезикул мультипотентных стромальных клеток (МСК) стала новым многообещающим подходом в области регенеративной медицины. Несмотря на полученные результаты, свидетельствующие о наличии у микровезикул регенеративного потенциала, широкое клиническое применение терапевтического инструмента на основе микровезикул МСК ограничивается небольшим выходом (Biancone et al., 2012). В ходе реализации проекта будет протестирована эффективность инновационного продукта для стимуляции регенерации при повреждении внутренних органов (на модели повреждения почек). С целью увеличения выхода микровезикул, мы планируем имитировать внутриклеточные молекулярные изменения, которые происходят в клетке при отпочковывании микровезикул (Gomzikova M.O., 2017). Для этого клетки-доноры будут обработаны цитохалазином В - веществом, которое вызывает дезорганизацию цитоскелета (Pick et al., 2005). Индуцированные цитохалазином В микровезикулы обладают молекулярным составом и размером сходных с естественными микровезикулами (Gomzikova M.O., 2017), что свидетельствует в пользу перспективности применения индуцированных МВ в качестве инструмента терапии. Микровезикулы мультипотентных стромальных клеток являются многообещающим инструментом стимуляции регенерации, поэтому увеличение выхода и разработка терапевтического инструмента на основе индуцированных микровезикул МСК для иммуномодуляции и стимуляции регенерации является актуальной задачей. В ходе реализации проекта будут установлены механизмы благоприятного действия индуцированных микровезикул МСК на клетки-реципиенты. Будет проведена стандартизация биотехнологии получения биосовместимых индуцированных микровезикул из клеток человека и животных. Определен выход микровезикул в концентрации белка. Будет оптимизирован способ хранения микровезикул (МВ) в лиофилизированной лекарственной форме. Будет оценена биологическая активность индуцированных МВ, будет установлено влияние на митохондриальный потенциал, миграцию и дифференцировку клеток. А также будет исследовано биораспределение индуцированных микровезикул после внутривенного, интраназального и интратрахеального введения in vivo и ex vivo. Впервые будут получены данные о доставке митохондрий индуцированными микровезикулами in vivo и ex vivo. Впервые будут получены данные об иммуногенности биосовместимых микровезикул, будет проведена оценка иммуногенности алло- и ксенотрансплантации МВ МСК in vivo. Будет определен процент и активационный статус основных иммунных клеток, концентрация про- и противовоспалительных цитокинов и хемокинов в сыворотке крови при системном введении in vivo (одни из обязательных тестов доклинических исследований лекарственного препарата). В результате выполнения проекта будет проведена экспериментальная проверка биологической активности микровезикул мультипотентных стромальных клеток в лабораторных условиях на модели токсического повреждения почек. Будет создан препарат на основе биосовместимых индуцированных микровезикул мультипотентных стромальных клеток. Препарат будет представлять собой суспензию микровезикул в физиологическом растворе, стерильно упакованную, содержание препарата выражено в концентрации тотального белка (мг/мл). Препарат будет также реализован в форме лиофильно высушенных микровезикул мультипотентных стромальных клеток, стерильно упакован, содержание препарата выражено в концентрации тотального белка (мг/мл). Препарат будет предназначен для стимуляции регенерации при токсическом повреждении почек. Продукт на основе индуцированных микровезикул МСК человека представляет собой новый класс препаратов, что откроет возможности для развития нового направления в фармацевтике. Литературные источники: 1. The effects of mesenchymal stem cell mitochondrial transplantation on doxorubicin‐mediated nephrotoxicity in rats / G.B. Kubat, M. Ozler, O. Ulger, O. Ekinci, O. Atalay, E. Celik, M. Safali, M.T. Budak // J Biochem Mol Toxicol. – 2021 – V.35 - e22612. https://doi.org/10.1002/jbt.22612. 2. Biancone, L., S. Bruno, M. C. Deregibus, C. Tetta and G. Camussi Therapeutic potential of mesenchymal stem cell-derived microvesicles / Biancone, L., S. Bruno, M. C. Deregibus, C. Tetta and G. Camussi // Nephrol Dial Transplant - 2012. - V.27 - №8 - P.3037-3042 3. Gomzikova M.O., Zhuravleva M.N., Miftakhova R.R., Arkhipova S.S., Evtugin V.G., Khaiboullina S.F., Kiyasov A.P., Persson J.L., Mongan N.P., Pestell R.G., Rizvanov A.A., Cytochalasin B-induced membrane vesicles convey angiogenic activity of parental cells, Oncotarget. 8(41) (2017) 70496-70507. (b) 4. Pick, H., E. L. Schmid, A. P. Tairi, E. Ilegems, R. Hovius and H. Vogel Investigating cellular signaling reactions in single attoliter vesicles / Pick, H., E. L. Schmid, A. P. Tairi, E. Ilegems, R. Hovius and H. Vogel // J Am Chem Soc - 2005. - V.127 - №9 - P.2908-2912 5. Richmond, N. A., A. D. Maderal and A. C. Vivas Evidence-based management of common chronic lower extremity ulcers / Richmond, N. A., A. D. Maderal and A. C. Vivas // Dermatol Ther - 2013. - V.26 - №3 - P.187-196 6. Папиш Т.Г. Хроническая почечная недостаточность и современные методы ее лечения / Папиш Т.Г., Ротаренко И.В., Ушакова Е.С. // Материалы VI Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум».

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Закирова Е., Валеева А., Софронова С., Тамбовский М., Ратланд К., Ризванов А., Гомзикова М. Application of Mesenchymal Stem Cells Derived Artifcial Microvesicles for the Treatment of Canine Skin Wound BioNanoScience, BioNanoSci. (2021). https://doi.org/10.1007/s12668-021-00928-0 (год публикации - 2021)
10.1007/s12668-021-00928-0

2. Курбангалеева С.В., Гомзикова М.О., Ризванов А.А. Stem cell-derived microvesicles transfer surface receptors to epithelial cells HUMAN GENE THERAPY, P376, с.A144 (год публикации - 2021)

3. Интраназальное введение микровезикул в мозг мышей с индуцированной моделью нейродегенерации альцгеймеровского типа Intranasal Administration of Microvesicles in the Brain of Mice with Induced Model of Alzheimer’s Type of Neurodegeneration BioNanoScience, BioNanoSci. (2022). https://doi.org/10.1007/s12668-022-00972-4 (год публикации - 2022)
10.1007/s12668-022-00972-4

4. Курбангалеева С., Ризванов А., Гомзикова М. Uptake of induced microvesicles by human blood mononuclear cells EUROPEAN JOURNAL OF CLINICAL INVESTIGATION, 2022 – Vol.52 – P. 126. DOI: 10.1111/eci.13796 (год публикации - 2022)
10.1111/eci.13796

5. Курбангалеева С., Гомзикова М. Induced microvesicles inhibit proliferation of human peripheral blood mononuclear cells EUROPEAN JOURNAL OF CLINICAL INVESTIGATION, 2022 – Vol.52 – P. 126-127. DOI: 10.1111/eci.13796 (год публикации - 2022)
10.1111/eci.13796

6. Клетухина С., Курбангалеева С., Гомзикова М. Influence of storage conditions on integrity of cytochalasin b induced microvesicles EUROPEAN JOURNAL OF CLINICAL INVESTIGATION, 2022 – Vol.52 – P. 127. DOI: 10.1111/eci.13796 (год публикации - 2022)
10.1111/eci.13796

7. Клетухина С., Муталлапова Г., Титова А., Гомзикова М. Role of Mesenchymal Stem Cells and Extracellular Vesicles in Idiopathic Pulmonary Fibrosis International Journal of Molecular Sciences, 2022. – V. 23. – P. 11212. (год публикации - 2022)
10.3390/ijms231911212

8. Сыромятникова В., Прокопьева А., Гомзикова М. Methods of the Large-Scale Production of Extracellular Vesicles International journal of molecular sciences, 2022. - V.23. - P.10522. (год публикации - 2022)
10.3390/ijms231810522

9. Аймалетдинов А., Гомзикова М. Tracking of Extracellular Vesicles’ Biodistribution: New Methods and Approaches International journal of molecular sciences, 2022. - V.23. - P.11312. (год публикации - 2022)
10.3390/ijms231810522

10. Курбангалеева С., Клетухина С., Гомзикова М. Mesenchymal stem cells derived microvesicles suppress activation of T and B-lymphocytes Cell Death Discovery, V. 8, (Suppl 1) Abstracts Collection - Article number: 486 (2022) (год публикации - 2022)
10.1038/s41420-022-01249-1

11. Клетухина С., Гомзикова М. Evaluation of microvesicles stability using flow cytometry approach Cell Death Discovery, V. 8, (Suppl 1) Abstracts Collection - Article number: 486 (2022) (год публикации - 2022)
10.1038/s41420-022-01249-1

12. Курбангалеева С.В., Сыромятникова В.Ю., Прокопьева А.Е., Рогов А.М., Ханнанов А.А., Ризванов А.А., Гомзикова М.О. Increased Yield of Extracellular Vesicles after Cytochalasin B Treatment and Vortexing Current Issues in Molecular Biology, Curr. Issues Mol. Biol. 2023, 45, 2431-2443. https://doi.org/10.3390/cimb45030158 (год публикации - 2023)
10.3390/cimb45030158

13. Гатина Дилара З, Газизов Ильназ М, Журавлева Маргарита Н, Архипова Светлана С, Голубенко Мария А, Гомзикова Марина О, Гаранина Екатерина Е, Исламов Рустем Р, Ризванов Альберт А, Салафутдинов Ильнур И. Induction of Angiogenesis by Genetically Modified Human Umbilical Cord Blood Mononuclear Cells International Journal of Molecular Sciences, 23;24(5):4396. doi: 10.3390/ijms24054396 (год публикации - 2023)
10.3390/ijms24054396

Публикации