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 24-15-20016

НазваниеРоль микроРНК, клеточных и гуморальных факторов иммунитета, внеклеточных везикул и микробиома кишечника в развитии реакций отторжения трансплантированного сердца

Руководитель Кудрявцев Игорь Владимирович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова" Министерства здравоохранения Российской Федерации , г Санкт-Петербург

Конкурс №91 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-218 - Трансплантология

Ключевые слова Трансплантация сердца, реакции отторжения трансплантата, микроРНК, внеклеточные везикулы, клеточные факторы иммунитета, гуморальные факторы иммунитета, микробиота кишечника

Код ГРНТИ76.03.55


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Хроническая сердечная недостаточность (ХСН) является исходом различных заболеваний сердечно-сосудистой системы и число больных с этой патологией неуклонно увеличивается. При достижении больными терминальной стадии ХСН единственным эффективным методом лечения является трансплантация сердца. Ежегодно в мире выполняется около 5500 трансплантаций сердца, В Российской Федерации – около 290. Общее число наблюдаемых реципиентов в РФ возросло до 1524. Но, несмотря на достижения иммуносупрессивной терапии, которую пациенты получают пожизненно, сохраняется высокий процент смертей вследствие острого и хронического отторжения трансплантированного органа. До сих пор, золотым стандартом в диагностике реакций отторжения у реципиентов сердца является морфологическое исследование биоптатов миокарда правого желудочка, для чего проводится эндомиокардиальная биопсия (ЭМБ) - инвазивная процедура, связанная с дискомфортом и риском для жизни пациента. При этом повторные ЭМБ приводят к формированию фиброза правого желудочка, что снижает диагностическую ценность последующих биопсий, а также к повреждению трикуспидального клапана и развитию умеренной или тяжелой трикуспидальной регургитации. Биохимические маркеры (тропонин, мозговой натрийуретический пептид), эхокардиография и МРТ сердца регистрируют уже свершившееся повреждение миокарда, их результаты не стандартизованы и не валидированы, в связи с чем эти исследования не смогли заменить ЭМБ. Таким образом, уже сейчас имеется острая потребность в неинвазивных, патогенетически обоснованных методиках ранней диагностики развития реакций отторжения трансплантата, которые позволили бы продлить сроки функционирования трансплантированного органа, а, значит, увеличить продолжительность жизни и повысить качество жизни реципиентов. В настоящее время имеются экспериментальные и клинические данные, указывающие на участие малых некодирующих РНК в процессах регуляции функционирования клеток, участвующих в реакциях отторжения трансплантата. Внеклеточные везикулы как переносчики микроРНК также могут являться важными регуляторами патологических и физиологических процессов. Популяционный состав микробиоты может значимо влиять на развитие реакций отторжения аллотрансплантата и аллоиммунитет посредством широкого воздействия на местном, региональном и системном уровнях. Таким образом, актуальность решения поставленной задачи связана с одной стороны со все увеличивающимся количеством реципиентов донорских сердец, нуждающихся в динамическом, в идеале неинвазивном, мониторинге состояния трансплантированного органа, с другой стороны – с развитием технологий раннего, быстрого и высокоточного детектирования уровня объектов, потенциально подходящих под категорию диагностических маркеров. Набор маркеров неинвазивной диагностики должен быть основан на исследовании иммунопатогенеза реакций отторжения трансплантированного сердца и совокупного вклада в этот процесс клеточных, гуморальных и молекулярных факторов иммунитета, а также микробиома реципиента.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В 2024 году в исследование было включено 80 реципиентов трансплантированного сердца (ТС), 26 в раннем (от 1 месяц до 1 года) и 54 в позднем (1 год и более) послеоперационном периоде. Всем 80 пациентам были выполнены клиническая оценка состояния; ЭхоКГ (оценка функции миокарда); эндомиокардиальная биопсия (для исключение острого криза клеточного и гуморального отторжения); коронарография (верификация варианта хронического отторжения – болезнь коронарных артерий пересаженного сердца); оценка уровня NT-proBNP, тропонин, наличия антител к HLA антигенам I и II класса (с оценкой донорспецифичности). Произведено биобанкирование образцов периферической крови, плазмы и сыворотки крови, фекалий. Все включенные в исследования 80 реципиентов трансплантированного сердца были распределены по четырем группам: 1 группа: реципиенты ТС в раннем посттрансплантационном периоде - от 1 месяца до 1 года (26 пациентов); 2 группа: реципиенты в период от 1 до 3 лет после ТС (17 пациентов); 3 группа: реципиенты в период от 3 до 5 лет после ТС (15 пациентов); 4 группа: реципиенты после 5 лет от ТС (22 пациента). По данным выполненной эндомиокардиальной биопсии различные варианты отторжения выявлены у 30% пациентов: в 33% случаях - клеточные кризы отторжения и 67% - гуморальные. В данном исследовании проводилось иммунофенотипирование субпопуляций лейкоцитов периферической крови у реципиентов аллогенной трансплантации сердца в раннем и позднем посттрансплантационном периодах. Для выявления основных субпопуляций «поляризованных» Т-хелперов периферической крови применялся разработанная нашей группой панель моноклональных антител против CD45RA, CD62L, CD25, CXCR5 (CD185), CCR6 (CD196), CXCR3 (CD183), CD3, CD4 и CCR4 (CD194), что позволяет изолированно исследовать субпопуляции Т-хелперов центральной памяти, эффекторной памяти, «терминально-дифференцированные» CD45RA-позитивные эффекторные Т-хелперы и наивные клетки. Кроме того, оценивался уровень Th1, Th2, Th17 лимфоцитов, а также фолликулярных Т-хелперов. Для анализа субпопуляционного состава Tfh был использован подход, основанный на оценке наличия или отсутствии на поверхности клетки хемокиновых рецепторов CXCR3 и CCR6. Были выделены следующие субпопуляции циркулирующих Tfh, включая Tfh1, Tfh2, Tfh17 и DP Tfh. Кроме того, в рамках общего пула Т-клеток выявляли регуляторные Т-клетки (Tregs), «наивные» Tregs, а также Tregs центральной и эффекторной памяти. Окраска антителами против IgD и CD38 позволяла выделить следующие субпопуляции В-клеток: “наивные” Bm1 клетки, “активированные наивные” Bm2 клетки, Bm2’ – клетки-предшественники герминального центра, общая субпопуляция, включающая в себя центробласты и центроциты – так называемые “Bm3+Bm4” клетки, клетки ранней памяти eBm5 и покоящиеся клетки памяти Bm5. Для более точного выявления циркулирующих предшественников плазматических клеток (плазмобластов) был применен алгоритм анализа, основанный на оценке уровней экспрессии CD38 и CD27. У 75 реципиентов трансплантированного сердца (ТС) в раннем (21 пациент до 1 года) и позднем (32 пациента от 1 до 5 лет после ТС; 22 пациента более 5 лет после ТС) посттрансплантационном периоде в образцах плазмы крови определен уровень 47 цитокинов. Проведенный дискриминантный анализ показал, что пациенты в раннем посттрансплантационном периоде с подтвержденным отторжением на основе данных эндомиокардиальной биопсии формируют четкий обособленный кластер по сравнению с пациентами без отторжения, пациентами с ХСН и здоровыми добровольцами, что подтверждалось 100% точностью прогнозирования для обеих групп пациентов после ТС (с отторжением и без) согласно матрице классификации. Наиболее сильными дискриминирующими факторами оказались M-CSF, MDC, EGF, IL-18 и TNFα. В позднем (более 5 лет) посттрансплантационном периоде все три группы реципиентов, в частности, с подтвержденным отторжением на основе данных эндомиокардиальной биопсии (G1:31), без отторжения (G_2:61) и пациенты с БКАПС (G_3:11), по результатам дискриминантного анализа распределялись в три четких обособленных кластера. Высокая степень дискриминации была установлена для 27 из 47 исследованных цитокинов/хемокинов/факторов роста. Наиболее сильными дискриминирующими факторами оказались IL-15, MCP-1, EGF, IL-12(p40), VEGF-A, MIP-1α, IL-18, IL-13. Начато исследование профиля циркулирующих в плазме внеклеточных везикул, для чего был использован набор Exosome kit Macs Plex EVkit IO, human. По валидированному протоколу проведено иммунофенотипирование 81 образца плазмы крови реципиентов донорского сердца на разных сроках после проведенной операции с неосложненным посттрансплантационным периодом и с признаками клеточного и гуморального отторжения, а также БКАПС. В этих же образцах плазмы крови проведено изучение размерности и концентрации циркулирующих внеклеточных везикул плазмы крови на приборе Nanosight 3000. На основании данных литературы и имеющихся баз данных с использованием ключевым слов (mi-RNAs, transplanted heart, allograft rejection, small non-coding RNAs, inflammation) были проанализированы и подобраны целевые микроРНК в качестве кандидатных биомаркеров отторжения трансплантированного сердца: miR-10a, miR-92a, miR-155, miR-223-3р, miR-326. Был разработан дизайн исследования профиля малых некодирующих РНК в плазме крови реципиентов сердца с учетом длительности посттрансплантационного периода. Всего в исследование включено 30 реципиентов сердца: 5 реципиентов (4 с отторжением и 1 без отторжения) в раннем посттрансплантационном периоде от 1 месяца до 1 года; 14 реципиентов (6 с отторжением и 8 без отторжения) в позднем посттрансплантационном периоде от 1 до 5 лет; а также 5 реципиентов с БКАПС в период от 1 года до 5 лет после трансплантации и 3 реципиента с БКАПС давностью более 5 лет после трансплантации. Из каждого образца плазмы крови выделена тотальная РНК для последующего проведения РНК-секвенирование короткоцепочечных РНК.

 

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В 2025 году продолжен набор пациентов во все исследуемые группы. В сформированную базу данных внесены результаты, включая рутинные клинико-лабораторные, инструментальные и эхокардиографические показатели, а также результаты эндомиокардиальной биопсии и коронарографии — всего 256 атрибутов. Был начат анализ субпопуляционного состава В-лимфоцитов с применением разных алгоритмов фенотипирования. Применение первого алгоритма позволило выявить значимые отличия в уровнях субпопуляций Bm1 (p=0.025) и Bm2 (p=0.011). В частности, уровень клеток Bm2 у пациентов с AMR составил 7.31% (2.80; 13.03), что значительно превышало аналогичные показатели у пациентов с CAV (2.59% (0.92; 3.20), p=0.012). Второй алгоритм анализа показал достоверные различия в уровнях наивных IgD+CD27- В-лимфоцитов (p=0.025) и клеток памяти с "не переключенным" классом синтезируемых антител IgD+CD27+ (p=0.021). Так, уровень наивных клеток оказался различным у пациентов с AMR (7.73% (2.69; 14.19)) в сравнении с CAV (2.83% (1.08; 3.61), p=0.032). Также значения IgD+CD27+ клеток отличались (p=0.018) у пациентов с CAV (0.27% (0.09; 0.81)) и тех, у кого реакции отторжения не выявлены (R0) (1.22% (0.47; 2.19)). Следующий алгоритм выявил значительные различия между группами пациентов по уровням зрелых наивных клеток CD27-CD38+ (p=0.031), зрелых активированных клеток (CD27+CD38+) (p=0.044) и клеток памяти CD27+CD38- (p=0.019). Уровень наивных клеток различался (p=0.027) у пациентов с AMR (7.57% (2.83; 13.42)) по сравнению с пациентами с CAV (2.92% (1.24;3.39)). Данная классификация позволила выявить достоверные отличия (p=0.035) в уровне зрелых активированных клеток у пациентов с R0 (0.91% (0.48; 2.04)) в сравнении с пациентами с CAV (0.26% (0.17; 0.52)). Аналогично, уровень клеток памяти был повышен (p=0.011) у пациентов с R0 (0.64% (0.29; 1.29)) по сравнению с таковым у пациентов с CAV (0.21% (0.13; 0.36)). Алгоритм, основанный на анализе коэкспрессии CD27 и CD5, также выявил отличия (p=0.025) в уровне наивных CD5-CD27- клеток. Различия наблюдались между пациентами с AMR (7.88% (3.16; 13.19)) и CAV (3.44% (1.51; 4.24)). Кроме того, анализ популяций CD24++CD38++ показал различия между группами пациентов (p=0.041). Дискриминантный анализ, основанный на оценке уровня 46 цитокинов, показал, что цитокиновый профиль достоверно различался во всех изученных группах, и обладал высокой дискриминирующей способностью независимо от длительности посттрансплантационного периода. Как и ожидалось, анализ, выполненный на основе рутинных показателей (общий анализ крови, С-реактивный белок, креатинин, NT-proBNP), не выявил значимых дискриминирующих биомаркеров реакции отторжения. Наибольший дискриминирующий потенциал был достигнут при совместном анализе уровней цитокинов и параметров общего анализа крови независимо от длительности посттрансплантационного периода. В течение 1 года после ТС уровень шести цитокинов (IFNy, IL-12p40, M-CSF, MIP-1b, TGFa, TNFa) был статистически значимо выше в группе с отторжением по сравнению с группой без отторжения. В этот же период в группе с гуморальным отторжением было выявлено повышение уровня 11 цитокинов по сравнению с группой без отторжения. В период от 1 до 5 лет после ТС в группе с отторжением уровень восьми цитокинов (sCD40L, IFNa, IL-1a, Il-5, PDGF-AA, PDGF-AB/BB, TGFa, VEGF-A) был статистически значимо выше по сравнению с группой без отторжения. В тоже время, в группе с гуморальным отторжением статистически значимое снижение уровня наблюдалось для 4 цитокинов (sCD40L, Il-1a, Il-12p40, VEGF-A) и NT-proBNP, тогда как уровень гемоглобина и количество эритроцитов были повышены по сравнению с группой без отторжения. Профиль ВВ не показал значительных различий в первый год после трансплантации у пациентов с AMR, ACR или у R0. Однако более разнообразная картина изменений проявилась в промежутке от 1 года до 5 лет после трансплантации: значительные различия наблюдались во всех указанных группах, а также у реципиентов, у которых была диагностирована болезнь коронарных артерий (CAV). Интересно, что эта тенденция изменилась после 5 лет, и различия в основном исчезли, за исключением уровней SSEA-4+ ВВ, которые показали значительные изменения (p = 0.028) между группами в этот более поздний период. Дискриминантный анализ эффективно различал различные типы осложнений, возникающих в первый год после трансплантации, основываясь на профилях ВВ. Наиболее важными переменными в модели оказались ВВ, характеризующиеся наличием тетраспанинов (CD9+ и CD63+) и тромбоцитарными маркерами (CD62P+ и CD42a+), что указывает на роль этих ВВ в раннем развитии осложнений. Интересно, что в модель также вошли ВВ с маркерами, ассоциированными с активностью иммунных клеток (CD49e+, CD25+, CD19+, CD1c+), что подтверждает вовлеченность соответствующих экзосом в реализацию иммунных процессов. Дискриминационная способность профиля ВВ снижалась с течением времени, о чем свидетельствует увеличение значения ламбда Уилкса до 0.15202. Однако эта тенденция изменилась к 5 годам после трансплантации, когда увеличение предрасположенности к CAV совпало с возобновленной способностью различать группы по профилю ВВ. Несмотря на схожесть профилей ВВ между пациентами с CAV и R0, значительные различия проявились у пациентов с AMR и ACR, как друг относительно друга, так и по сравнению с группами CAV/R0. Это соответствовало увеличению числа ВВ, несущих маркеры, ассоциированные с активностью иммунных клеток (CD3+, CD4+, CD49e+, CD86+, CD20+, CD14+, CD209+, CD1c+, CD29+). В 2025 году были приготовлены библиотеки и проведено РНК-секвенирование короткоцепочечных РНК плазмы крови, выделенных от 30 пациентов после трансплантации сердца. Проведена первичная оценка показателей качества секвенирования, удаление адаптеров с 3’-конца и фильтрация по качеству прочтений, которая подтвердила высокое качество сырых данных. Начато проведение комплексного биоинформатического и функционального анализа данных высокопроцессивного РНК-секвенирования короткоцепочечных РНК. Во всех образцах были идентифицированы риды, картированные на отфильтрованные зрелые miRNA (Filtered.miRNA.reads), предшественники miRNA в форме "шпильки“ (Hairpin.miRNAs), зрелые транспортные РНК (mature tRNA.Reads), матричные РНК (mRNA.Reads), другие некодирующие РНК (ncRNA.others), первичные тРНК (primary.tRNA.Reads), рибосомальные РНК (rRNA.Reads), малые ядрышковые РНК (snoRNA.Reads). Подавляющее большинство ридов от 87 % до 92 % было картировано на отфильтрованные зрелые miRNA (Filtered.miRNA, далее микроРНК), от 7,12 % до 11,9 % приходилось на риды, картированные на другие некодирующие РНК (ncRNA.others), остальные классы РНК не превышали 2%.

 

Публикации

1. Корнева Л.О., Осипова М.А., Борцова М.А., Килина Д.А., Костарева А.А., Ситникова М.Ю., Головкин А.С., Калинина О.В., Федотов П.А. Внеклеточные нуклеиновые кислоты как биомаркеры сердечно-сосудистых заболеваний: перспективы и ограничения Российский кардиологический журнал, Том 30 (6S): 6235 (год публикации - 2025)
10.15829/1560-4071-2025-6235

2. Килина Д.А., Чайкина А.А., Корнева Л.О., Сазонова Ю.В., Головкин А.С., Федотов П.А., Калинина О.В. Предиктивная способность алгоритмов предсказания несовместимости HLA-антигенов для стратификации риска отторжения донорского сердца Трансляционная медицина, Том 12, №5 (год публикации - 2025)

3. Корнева Л, Осипова М, Симоненко М, Борцова М, Мусаева Б, Акино А, Головкин А, Симакова М., Федотов П. LEVELS OF CIRCULATING MICROVESICLES IN PATIENTS WITH CARDIAC TRANSPLANT REJECTION Abstract Book 22nd CONGRESS OF THE EUROPEAN SOCIETY FOR ORGAN TRANSPLANTATION, Abstract Book PP_484 (год публикации - 2025)

4. Корнева Л., Сазонова Ю., Борцова М, Симоненко М, Бараташвили Г., Калинина О., Зайкова Е, Самбур Д, Головкин А., Федотов П. Successful Experience of Managing Resistant Antibody-Mediated Cardiac Allograft Rejection with Extracorporeal Photopheresis Transplantology, Volume 6, Issue 4, Pages 1-15 (год публикации - 2025)
10.3390/transplantology 6040029

5. Сазонова Ю.В., Федотов П.А., Борцова М.А., Симоненко М.А., Корнева Л.О., Килина Д.А., Головкин А.С., Калинина О.В., Ситникова М.Ю., Николаев Г.В., Карпенко М.А. Факторы риска гуморального отторжения миокарда в течение первого года после трансплантации сердца Вестник трансплантологии и искусственных органов (год публикации - 2026)

6. Шукшин А., Рубинштейн А., Головкин А., МоисееваО., Кудрявцев И. Иммунотропная терапия : в терапии злокачественных новообразований . Часть 1 . Иммунологические аспекты Медицинский академический журнал, Т.23, №3 С.69-77 (год публикации - 2025)
10.17816/MAJ641689