Регуляция иммунных ответов нейтрофилов человека путем комбинированного воздействия на паттерн-распознающие рецепторы

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 23-74-01056

НазваниеРегуляция иммунных ответов нейтрофилов человека путем комбинированного воздействия на паттерн-распознающие рецепторы

Руководитель Вирясова Галина Михайловна, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

Конкурс №84 - Конкурс 2023 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

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

Ключевые слова Нейтрофил, воспаление, паттерн-распознающие рецепторы, FPR, TLR9, RAGE, олигонуклеотидные аптамеры

Код ГРНТИ34.15.00, 31.23.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
По данным ВОЗ, основными причинами смертности в мире являются заболевания, этиологически связанные с воспалительными процессами. Одним из ключевых этапов формирования современных представлений о регуляторных механизмах воспалительных процессов стало открытие паттерн-распознающих рецепторов (PRR – pattern recognizing receptor). Эти структуры распознают и связывают антигенные детерминанты микроорганизмов и продукты клеточной деградации, запуская каскады адаптационных механизмов, направленных на поддержание гомеостаза. Все это объясняет интерес к агонистам и антагонистам PRR в качестве активных компонентов иммуномодуляторных терапевтических средств. Центральными участниками воспалений любой этиологии являются нейтрофильные гранулоциты. Благодаря экспрессии широкого репертуара PRR, эти клетки формируют первую линию защиты от патогенных микроорганизмов и участвуют в комплексной регуляции всех видов иммунного ответа. Однако патологически активированные во внутрисосудистой среде нейтрофильные гранулоциты являются важнейшими участниками развития эпителиальных и эндотелиальных дисфункций, хронических и системных воспалений. При том, что собственные эффекты агонистов подавляющего большинства PRR нейтрофильных гранулоцитов исследованы достаточно подробно, выявление основных закономерностей сочетанного действия физиологических лигандов PRR на функциональные ответы нейтрофилов по-прежнему является актуальной задачей фундаментальной иммунологии, решение которой сможет прояснить патофизиологические аспекты многих заболеваний. Учитывая критическую роль нейтрофилов в формировании иммунного ответа, изучение действия синтетических лигандов PRR на провоспалительный потенциал этих клеток является необходимым этапом любых иммунофармакологических исследований. Предлагаемый проект направлен на изучение функциональных ответов (адгезию, фагоцитоз, продукцию активных форм кислорода и азота, апоптоз и нетоз) нейтрофильных гранулоцитов при сочетанной стимуляции природными и синтетическими лигандами паттерн-распознающих рецепторов семейства FPR (FPR1 и FPR2), TLR (TLR9 и TLR4) и RAGE. Задача проекта является комплексной, включая в себя исследование интеграции сигналов, опосредуемых FPR1, FPR2 и TLR9, в том числе, при задействовании TLR4-синалинга; RAGE и FPR; RAGE и TLR9. Кроме того, будут изучены описанные в литературе олигонуклеотидные аптамеры к рецепторам TLR4, TLR9 и RAGE, с целью отбора последовательностей, обладающих выраженной иммуномодуляторной активностью в отношении нейтрофильных гранулоцитов человека. Подавляющее большинство работ по исследованию PRR-зависимого сигналинга в клетках миелоцитарного ряда проведены на первичных культурах и клеточных линиях моноцитов и макрофагов либо нейтрофилоподобных клетах HL-60. В наших экспериментальных моделях будут использованы нейтрофилы, выделенные из периферической крови здоровых доноров, что увеличивает физиологическую релевантность получаемых данных.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Голенкина Е.А., Вирясова Г.М., Галкина С.И., Кондратенко Н.Д., Гапонова Т.В., Романова Ю.М., Лямзаев К.Г., Черняк Б.В., Судьина Г.Ф. Redox processes are major regulators of leukotriene synthesis in neutrophils exposed to bacteria Salmonella typhimurium; the way to manipulate neutrophil swarming Frontiers in immunology, Volume 15, 2024, Номер статьи 1295150 (год публикации - 2024)
10.3389/fimmu.2024.1295150

2. Голенкина Е.А., Вирясова Г.М., Галкина С.И., Якушкина Ю.В., Гапонова Т.В., Романова Ю.М., Судьина Г.Ф. ATP and Formyl Peptides Facilitate Chemoattractant Leukotriene-B4 Synthesis and Drive Calcium Fluxes, Which May Contribute to Neutrophil Swarming at Sites of Cell Damage and Pathogens Invasion BIOMEDICINES, том 12, № 6, с. 1184 (год публикации - 2024)
10.3390/biomedicines12061184

3. Голенкина Е.А., Вирясова Г.М., Галкина С.И., Романова Ю.М., Судьина Г.Ф. Синтетические CpG-содержащие олигодезоксинуклеотиды в редокс-опосредованной регуляции апоптоза нейтрофиловержащие олигодезоксинуклеотидыержащие олигодезоксинуклеотиды в редокс-опосредованной регуляции апоптоза нейтрофилов сборник Биохимия человека: материалы всероссийской конференция с международным участием, 17–19 октября 2024 г. / под общей редакцией В.С. Покровского, место издания Е-Ното Москва, с. 367-367 (год публикации - 2024)

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
По данным ВОЗ, основными причинами смертности в мире являются заболевания, этиологически связанные с воспалительными процессами. Центральными участниками воспалений любой этиологии являются нейтрофильные гранулоциты - клетки, которые одними из первых мигрируют к месту повреждения тканей и инвазии патогена, являясь основой врожденного иммунитета. Нарушения многофакторной регуляции гранулоцитарного ответа лежат в основе хронических воспалений и метаболических расстройств. Эффекторные функции нейтрофилов, включающие в себя адгезию, фагоцитоз, продукцию активных форм кислорода и азота, апоптоз и нетоз, - контролируются как клетками патогена, так и молекулярными паттернами воспаления, в том числе, лигандами паттерн-распознающих рецепторов семейства FPR (FPR1 и FPR2), TLR (TLR9 и TLR4) и RAGE. В центре внимания нашего исследования оказался особый белок на поверхности клеток – рецептор RAGE (от англ. Receptor for Advanced Glycation End products). Его часто называют "рецептором тревоги", потому что он активируется не только некоторыми компонентами микробов, но и молекулами, которые высвобождаются из наших собственных поврежденных клеток – своего рода "сигналами бедствия". Мы продемонстрировали, что рецептор RAGE в нейтрофилах активно участвует в распознавании грамотрицательных бактерий и внеклеточных фрагментов ДНК бактериального и клеточного происхождения. Ингибирование RAGE приводит к снижению активности нейтрофилов за счет уменьшения “респираторного взрыва”, то есть генерации активных форм кислорода и азота - ключевых компонентов микробицидной активности, а также к подавлению проапоптотических сигнальных каскадов. Интересен и выявленный нами феномен обратной регуляции: взаимодействие с патогеном и CpG-содержащими фрагментами ДНК потенцирует экспрессию RAGE на уровне генома. Стимуляция бактериями и N-формиловыми пептидами бактериального происхождения приводит к высвобождению растворимой формы рецептора (sRAGE) в околоклеточную среду, а агонист рецептора FPR2, распознающего N-формиловые пептиды митохондриального происхождения, напротив, подавляет образование sRAGE. Циркулирующая форма рецептора, с одной стороны, может работать как "ловушка", перехватывая “сигналы тревоги”, в том числе, внеклеточные фрагменты ДНК, и не давая им активировать мембраносвязанный RAGE. Одновременно, sRAGE может служить лигандом, модулируя активность как иммунных, так неиммунных клеток, в том числе, стимулируя выработку цитокинов и выполняя роль хемоаттрактанта для гранулоцитов интегрин β2-зависимым образом. Мы также показали, что в ответ на добавление бактерий и при FPR1-опосредованной стимуляции нейтрофилов происходит высвобождение протеина HMGB1 - лиганда RAGE. Таким образом, становится очевидным существование сложной системы обратной связи, где sRAGE и HMGB1 позволяют нейтрофилам регулировать собственную активность и передавать сигналы другим участникам иммунного ответа. В рамках проекта мы исследовали биологическую активность потенциальных терапевтических агентов – олигонуклеотидных аптамеров, селективно взаимодействующих с RAGE. Было показано, что эти соединения напрямую влияют на активность нейтрофилов и, что особенно перспективно, изменяют их реакцию на сигналы, которые они получают через RAGE. Так, была продемонстрирована способность анти-RAGE аптамеров значительно снижать индуцируемый синтетическими фрагментами ДНК синтез активных форм кислорода и предотвращать накопление оксида азота. Кроме того, наши результаты свидетельствуют о способности аптамера снижать количество детектируемого sRAGE и подавлять транскрипции гена RAGE. Выявленные закономерности могут играть существенную роль в механизмах защитного действия анти-RAGE аптамеров и нуждаются в более детальном исследовании. Данные проведенных исследований открывают возможности для создания новых подходов к терапии инфекционных воспалений, а учитывая известный факт о повышении экспрессии RAGE при гипергликемии, можно предположить, что полученные результаты имеют значение и для понимания механизмов иммунных патологий, ассоциированных с сахарным диабетом. Результаты проекта могут быть использованы для: Разработки ингибиторов RAGE, TLR9 и FPR1/2 для терапии аутоиммунных и метаболических заболеваний. Оптимизации стратегий иммунотерапии с учетом перекрестного взаимодействия различных паттерн-распознающих рецепторов (PRR). Создания новых диагностических маркеров воспалительных процессов.

Публикации

Возможность практического использования результатов
Несмотря на то, что проект являлся фундаментальным исследованием, он закладывает научную основу для инновационных решений, способных: сократить прямые медицинские расходы на пациентов с аутоиммунными патологиями и увеличить продолжительность активной жизни, стимулировать развитие биотехнологического сектора. Для реализации этих практических решений необходимы дальнейшие доклинические и клинические исследования. Примеры возможных применений результатов проекта на основе полученных данных: 1. Снижение затрат на лечение хронических заболеваний 2. Разработка таргетных препаратов на основе выявленных мишеней (FPR2, RAGE, TLR9) может уменьшить потребность в дорогостоящей терапии аутоиммунных болезней (ревматоидный артрит, диабет, атеросклероз), сократив нагрузку на систему здравоохранения. 3. Коммерциализация аптамерных технологий Олигонуклеотидные аптамеры — перспективный класс терапевтических агентов с высокой специфичностью. Их производство может стать новым направлением для биотехнологических компаний. 4. Уменьшение смертности и тяжести протекания серьезных воспалительных заболеваний Управление гиперактивацией нейтрофилов при критических состояниях (сепсис, пандемии типа COVID-19) может сократить сроки пребывания в реанимации и стоимость лечения. 5. Комбинированные стратегии и персонализация медицины Одновременная модуляция FPR2 и TLR9, вместе с существующими препаратами, может стать основой для лечения резистентных форм воспаления.