Разработка методов генной терапии in vivo и ex vivo на основе аденовирусных конструкций, несущих ген BMP-2, для регенерации костной ткани

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 21-75-10147

НазваниеРазработка методов генной терапии in vivo и ex vivo на основе аденовирусных конструкций, несущих ген BMP-2, для регенерации костной ткани

Руководитель Васильев Андрей Вячеславович, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Медико-генетический научный центр имени академика Н.П. Бочкова" , г Москва

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 Генная терапия, аденовирусная трансдукция, костный морфогенетический белок-2 (BMP-2), регенерация костной ткани

Код ГРНТИ76.29.55

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Большое количество нозологий в стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, ортопедии и травматологии связаны с обширным дефицитом костной ткани, что обуславливает потребность в материалах, обеспечивающих органотипическую регенерацию в зоне костных дефектов. Несмотря на обилие костно-пластических материалов, самым эффективным вариантом является трансплантация аутогенной костной ткани, применение которой предполагает формирование дополнительного операционного поля, что сопровождается болевыми ощущениями, потерей крови, развитием гематом, риском инфицирования, а также требует использование барьерных мембран и армирующих конструкций. Настоящий проект направлен на создание и изучение медико-биологических свойств ген-активированного костно-пластического материала с выраженными остеоиндуктивными свойствами на основе аденовирусных векторов для применения в регенеративной медицине с целью восстановления структурной целостности и функциональной активности костной ткани. Материал будет разработан на основе аденовирусных конструкций, содержащих ген BMP-2, а также клеточных культур мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток, трансдуцированных данными конструкциями и заключенными в полимерные биосовместимые матрицы. Выбор гена BMP-2 определён его способностью эффективно стимулировать дифференцировку клеток в остеобластическом направлении. Трансдукция гена BMP-2 с помощью аденовирусных конструкций позволит обеспечить локальную регулируемую экспрессию белка в течение продолжительного времени. В результате в костном дефекте не будет превышена физиологическая дозировка остеоиндуктора, что должно избавить от осложнений в виде гиперостоза или увеличения риска развития опухолей, которые бывают при использовании существующих препаратов с высокой концентрацией готового рекомбинантного белка. Для снижения вероятного воспалительного ответа на введение аденовирусных векторов материалы будут импрегнированы противовоспалительными препаратами. Будет проведено сравнение двух методов генной терапии - непосредственное введение аденовирусных конструкций с геном BMP-2 и клеток культур ММСК, трансдуцированных данными конструкциями. В качестве матрицы-носителя планируется использовать биорезорбируемые полимерные материалы: коллагеновый гидрогель, высокопористые полилактидные гранулы и их композиции. Это позволит получить лучший материал для доставки аденовирусных конструкций и трансдуцированных клеток, который обеспечит, с одной стороны, эффективную вирусную трансдукцию, а с другой, позволит сформировать оптимальную структуру, необходимую для поддержания остеокондукции - врастания сосудов, миграции остеопрогениторных клеток и формирования новообразованной костной ткани. Для снижения возможной иммунной реакции на введение аденовирусных конструкций в состав полимерных материалов будет импрегнировано одно из нестериодных противовспалительных средств (НПВС), обеспечив его пролонгированное высвобождение и локальное поддержание терапевтических концентраций в зоне регенерации. В условиях in vitro на клеточных моделях остеогенных клеток все исследуемые компоненты материала будут протестированы на цитосовместимость. Аденоврисные конструкции будут исследованы на эффективность трансдукции и способность индуцировать остеогенез. Будут протестированы различные НПВС и выбраны наиболее перспективные для применения с аденовирусными конструкциями. Для оценки клеточного ответа на действие ген-активированных материалов будет использован МТТ-тест, электронная (сканирующая) и световая, в том числе флуоресцентная микроскопия, методы ПЦР-анализа для определения уровня экспрессии генов транскрипционных факторов и маркеров остеогенеза, иммуноцитохимическое окрашивание на ключевые маркеры остеогенеза, цитохимическое окрашивание для выявления минеральных компонентов внеклеточного матрикса, определена активность щелочной фосфатазы и концентрация кальция. В экспериментальном исследовании на модели подкожного и внутримышечного гетеротопического остеогенеза и ортотопической модели критического дефекта теменных костей крыс с помощью гистоморфометрии будет показана эффективность готовой композиции материала и его компонентов. Для решения поставленных задач будет налажено взаимодействие между специалистами по клеточной биологии, вирусологии, материаловедению, гистологии, а также практикующими врачами хирургами-стоматологами, что обеспечит получение безопасного и эффективного материала с выраженными остеоиндуктивными свойствами, нацеленного на решение задач практической медицины.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. В.О. Мокроусова, И.А. Недорубова, А.Ю. Меглей, А.В. Васильев, Т.Б. Бухарова, Д.В. Гольдштейн Влияниe нестероидных противовоспалительных средств на аденовирусную трансдукцию культур ММСК Гены и Клетки, Гены & Клетки. 2022. Т. 12. №3. С. 154 (год публикации - 2022)

2. Бухарова Т. Б., Недорубова И. А., Мокроусова В. О., Меглей А. Ю., Васильев А. В., Гольдштейн Д. В. Влияние ибупрофена на аденовирусную трансдукцию культур мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток Медицинская генетика, Т. 21. №. 12. С. 4-9 (год публикации - 2022)
10.25557/2073-7998.2022.12.4-9

3. Кузнецова В.С., Васильев А.В., Бухарова Т.Б., Недорубова И. А., Гольдштейн Д.В., Лосев Ф.Ф., Кулаков А.А. Преимущества и недостатки костно-пластических материалов, активированных BMP-2 и несущими его ген конструкциями Стоматология (год публикации - 2023)

4. Бухарова Т.Б., Недорубова И.А., Мокроусова В.О., Меглей А.Ю., Басина В.П., Недорубов А.А., Васильев А.В., Григорьев Т.Е., Загоскин Ю.Д., Чвалун С.Н., Куцев С.И., Гольдштейн Д.В. Adenovirus-based gene therapy for bone regeneration: a comparative analysis of in vivo and ex vivo BMP2 gene delivery Cells, 12, 1762 (год публикации - 2023)
10.3390/cells12131762

5. Мокроусова В.О., Недорубова И.А., Меглей А.Ю., Басина В.П., Васильев А.В., Григорьев Т.Е., Загоскин Ю.Д., Чвалун С.Н., Гольдштейн Д.В., Бухарова Т.Б. In vitro исследование матриксов на основе аденовирусных конструкций c геном BMP2, полилактидных гранул, коллагена и фибрина Биотехнология, том 39, № 2, с. 72–78 (год публикации - 2023)
10.56304/S0234275823020096

6. Мокроусова В.О., Недорубова И.А., Меглей А.Ю., Басина В.П., Васильев А.В., Гольдштейн Д.В., Бухарова Т.Б. In vitro исследование матриксов на основе аденовирусных конструкций c геном BMP2, полилактидных гранул, коллагена и фибрина Биотехнология: состояние и перспективы развития материалы международного конгресса, 23-25 (год публикации - 2023)
10.37747/2312-640X-2023-21-23-25

7. Недорубова И.А., Черномырдина В.О., Меглей А.Ю., Басина В.П., Кузнецова В.С., Васильев А.В., Григорьев Т.Е., Загоскин Ю.Д., Чвалун С.Н., Гольдштейн Д.В., Бухарова Т.Б. Влияние ибупрофена на остеогенные свойства матриксов, несущих аденовирусные конструкции с геном BMP2 Клиническая и экспериментальная морфология (год публикации - 2024)

8. Васильев А.В., Кузнецова В.С., Бухарова Т.Б., Осидак Е.О., Григорьев Т.Е., Загоскин Ю.Д., Недорубова И.А., Домогадский С.П., Бабиченко И.И., Зорина О.А., Куцев С.И., Чвалун С.Н., Кулаков А.А., Лосев Ф.Ф., Гольдштейн Д.В. Osteoinductive Moldable and Curable Bone Substitutes Based on Collagen, BMP-2 and Highly Porous Polylactide Granules, or a Mix of HAP/β-TCP Polymers, Т. 13. №. 22. С. 3974. (год публикации - 2021)
10.3390/polym13223974

Публикации