Фундаментальные проблемы регенеративной медицины: регуляция обновления и репарации тканей человека

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 19-75-30007-П

НазваниеФундаментальные проблемы регенеративной медицины: регуляция обновления и репарации тканей человека

Руководитель Ткачук Всеволод Арсеньевич, Доктор биологических наук

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

Конкурс №5033 - Конкурс 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)

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

Ключевые слова Обновление тканей; репарация; регенерация; микроокружение стволовой клетки; мезенхимные стволовые клетки; нейроэндокринная регуляция стволовых клеток; механизмы формирования и поддержания гетерогенности клеток в тканях; эпителиально-мезенхимальный переход; регенеративная медицина

Код ГРНТИ76.03.31

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В ходе исследований, выполненных по Проекту 2019 года, нами раскрыты механизмы, лежащие в основе процессов обновления ниши стволовых клеток, гетерогенности стволовых клеток в составе такой ниши и способности этих клеток к направленной дифференцировке, предотвращению развития фиброза (замещения функциональных специализированных клеток внеклеточным матриксом), регуляции направленного роста кровеносных сосудов и нервных волокон, что поддерживает как обновление клеток, так и регенерацию/ репарацию органов и тканей. Полученные нами данные обосновывают целесообразность продолжения исследований, направленных на раскрытие этих механизмов, что позволит вести направленный поиск эндогенных регуляторов, влияющих на продолжительность и эффективность работы органов и тканей. В Проекте-2023 с помощью уже отработанных подходов и принципиально новых моделей будут решены новые задачи, включая анализ влияния норадреналина, серотонина, инсулина и паратиреоидного гормона на самоподдержание МСК, а также коммитирование и терминальную дифференцировку этих клеток в адипогенном и остеогенном направлениях. Ключевой задачей Проекта-2023 станет исследование механизмов участия МСК в формировании микроокружения тканеспецифичных стволовых клеток и регуляции их активности. Для этого нами будут использованы in vivo модели формирования микроокружения стволовых и прогениторных клеток базального слоя эндометрия; повреждения ниши сперматогониальной стволовой клетки, а также модель старения микрососудистого эндотелия, вызванного хроническим введением ангиотензина. Поскольку старение не только нарушает способность МСК поддерживать микроокружение стволовых клеток, но и вызывает изменение их чувствительности к гормонам, в задачи Проекта-2023 входит исследование механизмов развития инсулинорезистентности МСК при старении. В данном проекте будут установлен профиль микроРНК в секретоме сенесцентных МСК. Их вклад в подавление чувствительности клеток к инсулину будет проверен при помощи молекулярно-биологических и биохимических методов с использованием ингибиторного анализа. Идентификация механизмов регуляции инсулин-зависимой внутриклеточной сигнализации в процессах самообновления и дифференцировки МСК позволит выявить ключевые точки возникновения нарушений регенерации ткани и предложить варианты терапевтического воздействия на них.Наши данные, как и публикации мирового уровня других авторов, указывают на то, что именно активность МСК может определять исход ответа ткани на повреждение – формирование и прогрессию фиброза, либо, напротив, разрешение фиброза и восстановление структурно-функциональной целостности ткани. В рамках Проекта-2023 будет проанализирована паракринная активность описанных нами в рамках Проекта-2019 субпопуляций МСК. Нами уже установлены белки и микроРНК, которые могут опосредовать анти- и профибротическое действие МСК. В предлагаемом проекте мы проанализируем их представленность в секретомах отдельных субпопуляций МСК, выясним их вклад в течение процессов фиброза на моделях in vitro и in vivo. Решение задач Проекта-2023 обеспечит значительный прогресс в понимании механизмов участия гормонов и нейромедиаторов в регуляции обновления клеточного состава тканей человека, роли МСК в репарации тканей. Будут обнаружены новые механизмы регуляции активности стволовых клеток, найдены новые способы предотвращения фиброза тканей. Мы ожидаем, что результаты Проекта-2023 будут в значительной мере способствовать созданию препаратов, которые будут увеличивать не только среднюю «популяционную», но и индивидуальную продолжительность жизни человека.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Басалова Н, Илларионова М, Скрябина М, Виговский М, Толстолужинская А, Примак А, Чечехина Е, Чечехин В, Карагяур М, Ефименко А. Advances and Obstacles in Using CRISPR/Cas9 Technology for Non-Coding RNA Gene Knockout in Human Mesenchymal Stromal Cells Non-Coding RNA, Том 9, Выпуск 5 (год публикации - 2023)
10.3390/ncrna9050049

2. Волошин Н., Тюрин-Кузьмин П., Карагяур М., Акопян Ж., Кулебякин К. Practical Use of Immortalized Cells in Medicine: Current Advances and Future Perspectives International Journal of Molecular Sciences, Том 24, Выпуск 16 (год публикации - 2023)
10.3390/ijms241612716

3. Н.А. Басалова, С.С. Джауари, Ю.А. Юршев, А.Л. Примак, А.Ю. Ефименко, В.А. Ткачук, М.Н. Карагяур State-of-the-art: применение внеклеточных везикул и препаратов на их основе для нейропротекции и стимуляции регенерации ткани головного мозга после повреждения Нейрохимия, T. 40, № 4, стр. 367-380 (год публикации - 2023)
10.31857/S1027813323040076

4. Дьячкова У.Д., Виговский М.А., Басалова Н.А., Ефименко А.Ю., Григорьева О.А. M2-Macrophage-Induced Chronic Inflammation Promotes Reversible Mesenchymal Stromal Cell Senescence and Reduces Their Anti-Fibrotic Properties International Journal of Molecular Sciences, Т.24 №23, 17089 (год публикации - 2023)
10.3390/ijms242317089

5. Чечехин В.И., Иванова А.И., Кулебякин К.Ю., Антропова Ю.Г., Карагяур М.Н., Скрябина М.Н., Чечехина Е.С., Басалова Н.А., Григорьева О.А., Сысоева В.Ю., Калинина Н.И., Ткачук В.А., Тюрин-Кузьмин П.А. Peripheral 5-HT/HTR6 axis is responsible for obesity-associated hypertension Biochimica et Biophysica Acta - Molecular Cell Research (год публикации - 2024)
10.1016/j.bbamcr.2023.119651

6. Еремичев Р.Ю., Макаревич П.И. Рецепция повреждения и активация роста соединительной ткани: ключевые регуляторные этапы регенерации у человека Цитология (год публикации - 2024)

7. Монакова А.О., Сагарадзе Г.Д., Басалова Н.А., Попов В.С., Балабаньян В.Ю., Ефименко А.Ю. Изучение вклада фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) в реализацию регенеративных эффектов секретома мезенхимных стромальных клеток при нарушениях сперматогенеза Гены и клетки, том 18, с. 29-30 (год публикации - 2023)

8. Усачев В.А., Кулебякин К.Ю., Тюрин-Кузьмин П.А., Волошин Н.С., Зубарев И.В., Николаев М.Ю., Воронцова М.В. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ УЧАСТИЯ СИГНАЛЬНЫХ СИСТЕМ АДЕНИЛАТЦИКЛАЗЫ И ФОСФОЛИПАЗЫ С В ПТГ-ЗАВИСИМОЙ РЕГУЛЯЦИИ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ МСК РЕЦЕПТОРЫ И ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ, том 1, стр 180-182 (год публикации - 2023)

9. Николаев М.Ю., Тюрин-Кузьмин П.А., Кулебякин К.Ю., Воронцова М.В ИНГИБИТОРНЫЙ АНАЛИЗ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕХАНИЗМОВ КАЛЬЦИЕВОГО СИГНАЛИНГА В МСК В ОТВЕТ НА ПАРАТГОРМОН РЕЦЕПТОРЫ И ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ, том 1, 170-173 (год публикации - 2023)

10. Чечехина Е.С., Волошин Н.С., Кулебякин К.Ю., Тюрин-Кузьмин П.А. Code-free machine learning solutions for microscopy image processing: Deep learning TISSUE ENGINEERING: Part A, Vol. 30, No. 19-20 (год публикации - 2024)
10.1089/ten.tea.2024.001

11. Кулебякина М.А, Басалова Н.А, Бутузова Д., Арбатский М.С., Чечехин В.И., Калинина Н.И., Тюрин-Кузьмин П.А., Кулебякин К.Ю., Ключников О., Ефименко А.Ю. Balance between Pro- and Antifibrotic Proteins in Mesenchymal Stromal Cell Secretome Fractions Revealed by Proteome and Cell Subpopulation Analysis International Journal of Molecular Sciences, 25(1), 290 (год публикации - 2024)
10.3390/ijms25010290

12. Чечехина Е., Каменков С., Чечехин В., Зиновьева А., Бахчинян Е., Ефименко А., Калинина Н., Ткачук В, Кулебякин К., Тюрин-Кузьмин П. Extracellular Vesicles of Adipose Multipotent Mesenchymal Stromal Cells Propagate Senescent Phenotype by Affecting PTEN Nuclear Import International Journal of Molecular Sciences, 26(15), 7164 (год публикации - 2025)
10.3390/ijms26157164

13. Примак А.Л., Скрябина М.Н., Джауари С.С., Ткачук В.А., Карагяур М.Н. Секретом мезенхимных стромальных клеток как новая надежда в лечении острых повреждений головного мозга Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова, 124(3‑2):83‑91. (год публикации - 2024)
10.17116/jnevro202412403283

14. Примак А.Л., Калинина Н.И., Скрябина М., Усачев В., Чечехин В.И., Виговский М.А., Чечехина Е.С., Волошин Н.С., Кулебякин К.Ю., Кулебякина М.А., Григорьева О.А., Тюрин-Кузьмин П.А., Басалова Н.А., Ефименко А.Ю., Джауари С.С., Антропова Ю.Г., Плющий И., Акопян Ж.А., Сысоева В.Ю., Ткачук В.А., Карагяур М.Н. Novel Immortalized Human Multipotent Mesenchymal Stromal Cell Line for Studying Hormonal Signaling International Journal of Molecular Sciences, 25(4), 2421 (год публикации - 2024)
10.3390/ijms25042421

15. Макаревич П. И., Ткачук В.А. Fundamental prospects and practical applications in regenerative medicine International Journal of Molecular Sciences, 25(21), 11508 (год публикации - 2024)
10.3390/ijms252111508

16. Толстолужинская А.Е., Дьячкова У.Д., Виговский М.А., Басалова Н.А., Гарджук А.А., Ефименко А.Ю., Григорьева О.А. Extracellular vesicles secreted by multipotent mesenchymal cells contribute to the suppression of macrophage proinflammatory phenotype and reduce their profibrotic properties Journal of Extracellular Vesicles, J Extracell Vesicles., 13: e12444 (год публикации - 2024)
https://isevjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jev2.12444

17. Ефименко А.Ю., Шмакова А.А., Попов В.С., Басалова Н.А.. Григорьева О.А., Виговский М.А., Сысоева В.Ю., Климович П.С., Хабибуллин Н.Р., Рубина К.А., Семина Е.В. Mesenchymal stem cell treatment alleviates pulmonary fibrosis in a uPAR-dependent manner Cell Biology International, 48:1714–1730 (год публикации - 2024)
10.1002/cbin.12222

18. Григорьева О.А., Басалова Н.А., Новоселецкая Е.С., Виговский М.А., Арбатский М.С., Кулебякина М.А., Ефименко А.Ю. Modeling the profibrotic microenvironment in vitro: Model validation Biochemical and Biophysical Research Communications, Volume 733, 150574 (год публикации - 2024)
10.1016/j.bbrc.2024.150574

19. Чечехин В.И., Кулебякин К.Ю., Калинина Н.И., Тюрин-Кузьмин П.А. Noradrenaline and serotonin-dependent sensitization of MSCs to noradrenaline MethodsX, Volume 12, June 2024, 102587 (год публикации - 2024)
10.1016/j.mex.2024.102587

20. Еремичев Р., Николаева Н., Хандохин М., Цветков Р., Александрушкина Н., Шилова А., Попов В., Макаревич П., Diversity of Menstrual Cycle, Formation of Decidual Cells, and Lack of Endometrial Glands in Spiny Mouse Biology , 14(10), 1365 (год публикации - 2025)
10.3390/biology14101365

21. Кулебякина М., Бутузова Д., Клычников О., Строгов Ю., Басалова Н., Ефименко А. Study on the Mechanisms of Antifibrotic Action of Soluble Proteins of Human Mesenchymal Stromal Cell Secretome Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry , Volume 18, pages S51–S60 (год публикации - 2024)
10.1134/s1990750824601085

22. Федоровский А.П., Карагяур М.Н., Волошин Н.С., Виговский М.А., Чечехин В.И., Зиновьева А.А., Бахчинян Е., Чечехина Е.С., Тюрин-Кузьмин П.А., Муранова Л.К., Кулебякин К.Ю. The Features of the Genetically-Encoded Biosensor to PIP3 Influence on Insulin Signaling in MSCs Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry, Volume 18, pages S91–S98 (год публикации - 2025)
10.1134/S1990750824601103

23. Хлусов И., Литвинова Л., Ефименко А. Stem Cell Niche Concept: Search for Current Expert Consensus International Journal of Molecular Sciences, 26(17), 8422 (год публикации - 2025)
10.3390/ijms26178422

24. Карагяур М., Примак А., Басалова Н., Монакова А., Толстолужинская А., Кулебякина М., Чечехина Е., Скрябина М., Григорьева О., Чечехин В., Яковлева Т., Турилова В., Шагимарданова Е., Газизова Г., Виговский М., Кулебякин К., Сысоева В., Дьячкова У., Джауари С., Бозов К., Попов В., Акопян Ж., Ефименко А., Калинина Н., Ткачук В. Safety and Regenerative Properties of Immortalized Human Mesenchymal Stromal Cell Secretome International Journal of Molecular Sciences, 26(19), 9322 (год публикации - 2025)
10.3390/ijms26199322

25. Джауари С., Примак А., Басалова Н., Калинина Н., Монакова А., Бозов К., Величко А., Илларионова М., Григорьева О., Акопян Ж., Попов В., Мальков П., Ефименко А., Ткачук В., Карагяур М. Overexpression of BDNF and uPA Combined with the Suppression of Von Hippel–Lindau Tumor Suppressor Enhances the Neuroprotective Activity of the Secretome of Human Mesenchymal Stromal Cells in the Model of Intracerebral Hemorrhage International Journal of Molecular Sciences, 26(14), 6697 (год публикации - 2025)
10.3390/ijms26146697

26. Семина Е.В., Попов В.С., Хабибуллин Н.Р., Климович П.С., Сысоева В.Ю., Курилина Е.В., Цоколаева З.И., Ткачук В.А., Рубина К.А. New evidence for T-cadherin in COVID-19 pathogenesis, endothelial dysfunction, and lung fibrosis Frontiers in Cell and Developmental Biology, 13:1476329 (год публикации - 2025)
10.3389/fcell.2025.1476329

27. Климович П., Майер А., Дзреян В., Ивлева М., Гуриелидзе Л.. Волошин Н., Ромашин Д., Плеханова О., Шилова А., Попов В., Карагяур М., Сысоева В., Семина Е., Рубина К., Ткачук В. Differential effects of vesicular urokinase receptor uPAR on vascular cell migration and proliferation Molecular and Cellular Biochemistry (год публикации - 2025)
10.1007/s11010-025-05420-х

28. Копеина Г., Ефименко А., Ткачук В., Животовский Б. Programmed cell death and tissue regeneration: a link that should be resolved Physiological Reviews, Volume 105, Issue 4 (год публикации - 2025)

29. Ефименко А., Басалова Н, Виговский М, Арбатский М., Кулебякина М., Бутузова Д., Григорьева О., Калинина Н., Ткачук В. Functional heterogeneity of mesenchymal stromal cells in the profibrotic microenvironment FEBS Open Bio, FEBS Open Bio Volume 15: Special Issue: Bridging Continents to Advance Life Science, 49th FEBS Congress, 5–9 July 2025, Istanbul, Türkiye (год публикации - 2025)
10.1002/2211-5463.70071

30. Бондарев А.Д., Кулебякин К.Ю., Гусев Н.Б., Тюрин-Кузьмин П.А. Canonical Mechanisms of Insulin-Dependent Signaling Regulating Adipogenic Differentiation in Adipose Tissue Renewal Biochemistry (Moscow), том 91 (год публикации - 2026)
10.1134/S0006297925603727

31. Примак А.Л., Шкарина Л.Н., Илларионова М.Е., Плющий И.В., Захарова А.В., Ткачук В.А., Карагяур М.Н. Immortalization of Cultured Cells in Regenerative Biomedicine: Approaches, Opportunities, and Limitations Biochemistry (Moscow), Volume 90, pages 1000–1017 (год публикации - 2025)
10.1134/S0006297925601698

32. Монакова А. О., Басалова Н. А., Сагарадзе Г. Д., Шарутин И. В., Liang Yingying, Попов В. С., Ефименко А. Ю. Получение клеточных культур из семенников крысы для исследований и разработки биологических лекарственных препаратов для восстановления сперматогенеза Кардиоваскулярная терапия и профилактика, 24(11):4561 (год публикации - 2025)
10.15829/1728-8800-2025-4561

33. А.В. Раднаева, Е.А.Слободкина, В.А. Ткачук, П.И. Макаревич Современные материалы для невирусных систем доставки в генной терапии БИОМЕДИЦИНСКАЯ ХИМИЯ (год публикации - 2025)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Выполняемый проект направлен на выяснение механизмов участия мезенхимных стволовых/стромальных клеток (МСК) в поддержании клеточного состава тканей, а также их восстановлении после повреждения. МСК являются источником новых клеток в скелетных тканях, включая жировую и костную. В данном проекте мы исследуем молекулярные механизмы, обусловливающие дифференцировочный потенциал МСК. В работе мы используем «природные» модели клеток, предрасположенных к адипогенной или остеогенной дифференцировке. Для того чтобы избежать влияния факторов, обусловливающих различия «от донора к донору», мы провели сравнение МСК жировой ткани и надкостницы одного и того же пациента. С помощью анализа активности транскрипционных факторов (ТФ) по уровню экспрессии их генов-мишеней (расчет регулонов) мы обнаружили в МСК надкостницы повышенную активность активаторов остеогенеза Runx2, DLX5, HOXA10, TAZ и SATB, которая сопровождалась снижением активности ингибиторов остеогенеза Twist2 (ген TWIST2) и PPARγ. Таким образом, мы выявили сеть ТФ, опосредующую коммитированность МСК надкостницы в остеогенном направлении. В качестве модели клеток, у которых программа адипогенной дифференцировки повреждена или заблокирована, мы использовали МСК жировой ткани пациентов с инсулинорезистентностью. Мы впервые показали, что инсулинорезистентность связана с увеличением доли клеток, экспрессирующих цитокины и их рецепторы, а также клеток с активным cGMP/PKG сигнальным каскадом, муральных клеток и клеток, метаболизирующих ретиноевую кислоту, что указывает на активацию воспаления в жировой ткани при инсулинорезистентности. При этом активность инсулин-зависимого PI3K, и WNT-зависимого каскадов, которые участвуют в запуске адипогенной дифференцировки, а также активность ее мастер-регуляторов (CEBPA, PPARG) снижены. В таких клетках повышена активность сигнальных путей TNFa и NFkB, которые опосредуют развитие инсулинорезистентности и активность ТФ - ингибиторов адипогенеза (PRRX1, HNF1B). В рамках проекта мы впервые установили, что внеклеточные везикулы МСК молодых доноров могут стимулировать экспрессию генов, участвующих в проведении инсулиновой и PPARg сигнализации в МСК пожилых доноров, способствуя восстановлению функциональной активности этих клеток. На данном этапе мы получили новые данные относительно молекулярных механизмов влияния паратиреоидного гормона (ПТГ) на дифференцировку МСК. С помощью системы редактирования генома CRISPR/Cas9 нами была создана линия МСК с нокаутом аденилатциклазы 7 (ADCY7-ko). Нокаут полностью нарушил способность клеток к остеогенной, но не адипогенной дифференцировке. Таким образом, в МСК аденилатциклаза 7 может опосредовать антиадипогенное действие ПТГ, в то время как полученный ранее нокаут ADCY1 приводил к нарушению проостеогенного эффекта этого гормона. В рамках проекта мы исследуем участие МСК в регуляции функциональной активности тканеспецифичных стволовых клеток на моделях циклического восстановления эндометрия и сперматогенной ниши. В отчетном году мы успешно апробировали модель роста эндометрия под действием эстрогенов у овариэктомизированных мышей (M.musculus) и проанализировали особенности строения матки у иглистых мышей (A. cahirinus). На моделях крипторхизма и химиотерапевтического повреждения доксорубицином мы установили, что после повреждения количество МСК (CD90+) в семенниках увеличивается, однако снижается способность этих клеток стимулировать продукцию тестостерона клетками Лейдига. Повреждение также нарушало ответ клеток Лейдига на сигналы МСК. Ранее мы показали, что степень увеличения секреции тестостерона зависит от содержания VEGF в секретоме МСК, однако сам VEGF не стимулирует секрецию тестостерона в клетках Лейдига. При этом блокирование его рецептора, VEGFR2 приводит к снижению секреции тестостерона, что обосновывает поиск других лигандов этого рецептора, которые ответственны за стимуляцию продукции тестостерона. Нами впервые обнаружено, что микроРНК-21 может опосредовать стимулирующий эффект МСК на выработку тестостерона, однако механизмы участия микроРНК-21 в регуляции восстановления сперматогенной ниши еще предстоит выяснить. На данном этапе было продолжено изучение участия МСК в развитии фиброза. Мы обнаружили вариабельность экспрессии PDGFRа на МСК между донорами, при этом культивирование клеток в профибротических условиях могло приводить как к снижению, так и к повышению доли PDGFRα+ клеток в популяциях МСК. С помощью протеомного анализа мы проанализировали белковый состав секретомов МСК, культивированных в профибротических условиях, а также секретома субпопуляций PDGFRα+ и PDGFRα- МСК, сортированных после культивирования в профибротических условиях. Мы показали, что в профибротических условиях PDGFRa+ субпопуляция может сохранять секрецию ряда белков, характерных для секретома МСК, включая CD166, GPRIN1 и EPDR1 (предположительно, в составе внеклеточных везикул), а также ингибиторы сериновых протеаз (серпины) B6 и H1. Было также обнаружено, что при культивировании в профибротических условиях снижается содержание белков, которые опосредуют участие МСК в заживлении тканей (CTGF, DKK2, IGFBP4, IGFBP5, METRNL, NOV и VEGFA). В рамках изучения роли клеток, экспрессирующих PTHrP-RFP, которые могут отвечать за пополнение пула фибробластов, в развитии фиброза, мы показали, что в ткани легких RFP экспрессируют клетки бронхиального эпителия, а единичные RFP+ клетки были найдены в альвеолярной части легкого. RFP содержат небольшие вытянутые клетки, обращенные апикальной стороной в просвет бронхиолы, иногда с булавовидно расширенной базальной частью. Экспрессия RFP не совпала с распределением таких маркеров нейроэндокринных клеток как CGRP, SubP и PGP 9.5 и маркера бронхиальных экзокриноцитов, утероглобина, что позволяет говорить о том, что PTHrP-экспрессирующие клетки не относятся к экзокриноцитам, поэтому тип клеток, экспрессирующих PTHrP в легких нам еще предстоит установить. Таким образом, в рамках проекта получен ряд приоритетных результатов о механизмах регуляции дифференцировочной и секреторной активностей МСК, участии этих клеток в контроле микроокружения тканеспецифичных стволовых клеток. В рамках проекта мы провели школу молодых ученых (13 ноября 2024, г. Санкт-Петербург), в которой приняли участие 59 российских ученых, в том числе 22 молодых ученых.

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В 2025 году нами были продолжены исследования, направленные на выяснение механизмов регуляции дифференцировки и секреторной активности мезенхимных стромальных клеток в поддержании состава тканей. В частности, было изучено их взаимодействие с тканеспецифичными стволовыми клетками эндометрия и семенников, а также в нишах эпителиальных стволовых клеток; исследована регуляция активности МСК в жировой и костной тканях. МСК участвуют в обновлении и поддержании состава этих тканей, адаптации к физиологическим изменениям, в том числе связанных со старением или гормональным дисбалансом. С помощью оценки мобилизации внутриклеточного Са2+ и ингибиторного анализа мы впервые установили, что старение и развитие инсулинорезистентности приводят к критическим изменениям ответов МСК на воздействие гормонов. В ответ на действие инсулина в таких клетках возрастал вклад внутриклеточных сигнальных путей, опосредованных фосфолипазой С, в то время как активность «канонического» Akt-зависимого пути существенно снижалась. Наблюдаемые изменения сопровождались нарушением адипогенной дифференцировки и изменением состава секретома МСК. С помощью анализа транскриптома одиночных клеток и комплексной биоинформатической обработки массивов данных мы сопоставили состав популяций МСК жировой ткани и надкостницы. Мы не обнаружили в них уникальных субпопуляций МСК. Однако при воздействии ПТГ в популяции МСК-ЖТ, в отличие от клеток надкостницы, возникает уникальный кластер клеток, которые отличаются повышенной активностью, но не экспрессией, таких факторов транскрипции как GATA2 и МSX1. Эти факторы, по-видимому, и переключают МСК-ЖТ в проостеогенное состояние, одновременно блокируя их адипогенную дифференцировку в ответ на действие ПТГ. Для анализа регуляции активности МСК в эндометриальной нише гормонами, мы создали линию иммортализованных МСК эндометрия, стабильно экспрессирующих рецептор эстрогена (иМСКЭ-ESR1). Используя эту модель мы установили, что гиперэкспрессия ESR1 приводит к изменению секретома этих клеток, включая повышение экспрессии SFRP1 и TGFBI, и снижение - IGFBP5. Мы протестировали влияние секретома иМСКЭ-ESR1 на рост эндометрия у овариэктомизированных мышей. Ранее мы установили, что секретом МСК стимулирует восстановление сперматогониальной ниши, повышая секрецию тестостерона клетками Лейдига. Фактором, необходимым для реализации этого эффекта, оказался VEGF. На данном этапе мы установили, что в сперматогенной нише рецептор этого фактора, VEGFR2, находится в эндотелии и клетках сперматогенного дифферона, но не в клетках Лейдига, как мы предполагали ранее. Таким образом, мы установили, что секретом МСК действует на клетки Лейдига опосредовано, через другие клетки ниши, и эти механизмы еще предстоит установить. В рамках выполнения проекта мы охарактеризовали субпопуляцию МСК, устойчивую к профибротическому микроокружению как экспрессирующую PDGFRα (CD140a). Углубленный протеомный анализ PDGFRα+ и PDGFRα– субпопуляций показал, что секретом PDGFRα+ субпопуляции обогащён белками с антифибротическими, антиинвазивными и противовоспалительными свойствами, включая ингибитор металопротеиназы 3 (TIMP-3), лубрицин и аггрекан. Такой секреторный профиль свидетельствует о сниженных протеолитической активности и способности к ремоделированию внеклеточного матрикса у PDGFRα+ клеток. Напротив, секретом PDGFRα– МСК обогащен матриксными протеазами, включая ADAM9 и FAPα, и белками, которые стимулируют воспаление (CTGF, THBS1, ADAM10, ADAM9, CFB, CFD, CHI3L1, MIF и S100A4), а также про-фиброзными белками, включая COL5A2, витронектин и остеопонтин. Секретом PDGFRα+ субпопуляции напротив, обогащен такими противовоспалительными белками как дермицидин, десмогелин-1, LAMP-2, TIMP-3, sFRP-4 и SOD2. Это позволяет предположить, что PDGFRα+ МСК участвуют в подавлении воспаления. Таким образом, PDGFRα– МСК обладают признаками миофибробластов и характеризуются выраженной профибротической и инвазивной активностью, тогда как активность PDGFRα+ клеток направлена на подавление воспаления и фибротических изменений. В рамках проекта мы разработали модели для изучения функциональной активности стромальных клеток в эпителиальных нишах. Так, на модели блеомицин-индуцированного фиброза у трансгенных мышей PTHrP-CreERT мы изучили динамику накопления PTHrP+ клеток и их участие в развитии фиброза легких. Мы установили, что эти клетки преимущественно располагаются в эпителиальной выстилке, погибают после введения блеомицина, а затем восстанавливают свою численность. PTHrP+ клетки не содержат маркерных белков макрофагов (CD206), нейроэндокринных клеток (синаптофизина), клеток Клара (утероглобина) или миофибробластов (альфа-гладкомышечного актина). Частая со-локализация PTHrP+ клеток и CD206+ макрофагов указывает на взаимодействие этих клеток и позволяет предположить, что PTHrP+ клетки участвуют в развитии фиброза через паракринные взаимодействия с иммунными клетками. Вторая модель, разрабатываемая нами в рамках проекта, воспроизводит влияние воспаления на нишу эпителиальной клетки кишечника. Для этого мы исследовали развитие воспаления стенки кишечника у мышей нокаутных по гену Muc2. С помощью транскриптомного анализа было установлено, что в нарушении ниши эпителиальной стволовой клетки кишечника, ассоциированном с дефицитом Muc2, участвуют металлопротеазы, в частности, ММР7, а также провоспалительные цитокины. В рамках исследования нейропротективной активности секретома МСК на модели перинатальной гипоксии у крыс мы установили, что введение секретома МСК не влияет на результаты когнитивных и поведенческих тестов, однако может препятствовать формированию очаговых кист. Полученные результаты позволяют утверждать, что секретом МСК в перспективе может послужить основой для разработки подходов к патогенетической и реабилитационной терапии перинатальной гипоксии новорожденных. Таким образом, результаты проекта позволили существенно расширить представления о регуляции дифференцировки и секреторной активности МСК, участии этих клеток в контроле тканеспецифичных стволовых клеток.

Публикации