Научные проекты

Иссле­до­ва­ния лабо­ра­то­рии направ­ле­ны на раз­ра­бот­ку новых био­ме­ди­цин­ских тех­но­ло­гий и кле­точ­ных про­дук­тов для реге­не­ра­тив­ной меди­ци­ны. Ведет­ся раз­ра­бот­ка тест систем на осно­ве куль­ти­ви­ру­е­мых кле­ток чело­ве­ка для целей тести­ро­ва­ния и докли­ни­че­ских иссле­до­ва­ний лекар­ствен­ных пре­па­ра­тов и изде­лий меди­цин­ско­го назна­че­ния. Важ­ной зада­чей Лабо­ра­то­рии явля­ет­ся раз­ра­бот­ка тех­но­ло­гий про­из­вод­ства про­дук­тов на осно­ве живых кле­ток и их апробация.

В лабо­ра­то­рии про­во­дят­ся иссле­до­ва­ния по сле­ду­ю­щим направлениям:

  • Раз­ра­бот­ка био­ме­ди­цин­ских кле­точ­ных про­дук­тов и ткане-инже­нер­ных кон­струк­ций с гене­ти­че­ски акти­ви­ро­ван­ны­ми клет­ка­ми для реге­не­ра­ции кожи и хря­ща (Божо­кин М.С., Сидо­ро­вич Л.С., Хотин М.Г.).

Направ­лен­ная кор­рек­ти­ров­ка гено­ти­па кле­ток, кото­рые затем будут вно­сить­ся в орга­низм реци­пи­ен­та может поз­во­лить акти­ви­ро­вать экс­прес­сию фак­то­ров, осо­бен­но важ­ных для реге­не­ра­ции или акти­ва­ции опре­де­лен­ных физио­ло­ги­че­ских про­цес­сов, напри­мер про­ли­фе­ра­цию, рева­су­ля­ри­за­цию, миграцию.
В лабо­ра­то­рии ведет­ся раз­ра­бот­ка био­ме­ди­цин­ско­го кле­точ­но­го про­дук­та, на осно­ве кле­ток чело­ве­ка у кото­рых допол­ни­тель­но акти­ви­ро­ван ген tgfβ3, кото­рый коди­ру­ет цито­кин TGFβ3. Цито­кин TGFβ3 игра­ет важ­ней­шую роль в фор­ми­ро­ва­нии таких тка­ней как гиа­ли­но­вый хрящ, кожа, др. Это про­ис­хо­дит за счет его вли­я­ния на про­ли­фе­ра­цию, регу­ля­цию син­те­за основ­ных ком­по­нен­тов вне­кле­точ­но­го мат­рик­са, таких, как кол­ла­ген II типа и аггрекан.

  • Иссле­до­ва­ние соста­ва сек­ре­то­ма мезен­зим­ных ство­ло­вых кле­ток на раз­ных ста­ди­ях диф­фе­рен­ци­ров­ки (Лобов А., Хотин М.Г., Юдин­це­ва Н.М., Алек­сан­дро­ва С.А., Мала­ши­че­ва А.Б., Михай­ло­ва Н.А.).

В про­цес­се диф­фе­рен­ци­ров­ки ство­ло­вых кле­ток наря­ду с изме­не­ни­я­ми, про­ис­хо­дя­щи­ми в тран­скри­по­то­ме и про­тео­ме кле­ток, меня­ет­ся и состав их сек­ре­то­ма, кото­рый ока­зы­ва­ет суще­ствен­ное вли­я­ние как по прин­ци­пу обрат­ной свя­зи на сами клет­ки, так и на их мик­ро­окру­же­ние.  МСК име­ют отно­си­тель­но слож­ный сек­ре­том, в кото­ром при­сут­ству­ет мно­же­ство регу­ля­тор­ных моле­кул, что дела­ет его пер­спек­тив­ным про­дук­том для био­ме­ди­цин­ских при­ло­же­ний – в Наци­о­наль­ной Меди­цин­ской Биб­лио­те­ке США заре­ги­стри­ро­ва­но более 7,500 кли­ни­че­ских иссле­до­ва­ний с уча­сти­ем МСК или их кле­точ­ных про­дук­тов (www.clinicaltrials.gov). Более того, потен­ци­аль­но, боль­шин­ство кли­ни­че­ских эффек­тов, наблю­да­е­мых при транс­план­та­ции МСК в тера­пии, свя­за­ны имен­но с дей­стви­ем пара­крин­ных фак­то­ров – во мно­гих слу­ча­ях МСК могут быть заме­не­ны на сек­ре­том МСК без суще­ствен­ной поте­ри кли­ни­че­ско­го эффек­та, хотя во мно­гих слу­ча­ях МСК более эффек­тив­ны (напри­мер, (Hayes, et al., 2015)). Важ­ной фун­да­мен­таль­ной зада­чей ста­но­вит­ся изу­че­ние изме­не­ний в соста­ве сек­ре­то­ма МСК при диф­фе­рен­ци­ров­ке, что поз­во­лит выявить моле­ку­ляр­ные  мар­ке­ры это­го про­цес­са, изу­чить его ста­дий­ность и меха­низ­мы посред­ством кото­рых фор­ми­ру­ют­ся локаль­ные ниши для кле­точ­ной дифференцировки.
Раз­ра­бо­та­ны мето­ды ана­ли­за раз­лич­ных фрак­ция сек­ре­то­ма куль­ти­ви­ру­е­мых кле­ток (малые моле­ку­лы; бел­ки, экзо­со­мы и мик­ро­ве­зи­ку­лы). Ведет­ся срав­ни­тель­ный ана­лиз соста­ва сек­ре­то­ма МСК чело­ве­ка раз­лич­но­го про­ис­хож­де­ния в про­цес­се диф­фе­рен­ци­ров­ки в остео­ген­ном направлении.
Иссле­до­ва­ние про­во­дит­ся при под­держ­ке гран­та РФФИ (руко­во­ди­тель А.Б.Малашичева, 2019–2022).

  • Изу­че­ние меха­низ­мов регу­ля­ции сокра­ти­тель­но­го аппа­ра­та кар­дио­мио­ци­тов (к.б.н. Биль­дюг Н.Б.)

Сокра­ти­тель­ный аппа­рат зре­лых кар­дио­мио­ци­тов (КМЦ) счи­та­ет­ся ста­биль­ной систе­мой в отли­чие от дина­мич­но­го цитос­ке­ле­та немы­шеч­ных кле­ток.  Тем не менее в ходе куль­ти­ви­ро­ва­ния КМЦ про­ис­хо­дит его обра­ти­мая пере­строй­ка с пре­об­ра­зо­ва­ни­ем типич­ных мио­фиб­рилл в струк­ту­ры немы­шеч­но­го типа (Bildjug et al., 2014). Насто­я­щая рабо­та направ­ле­на на изу­че­ние дина­ми­ки сокра­ти­тель­ной систе­мы КМЦ и роли вне­кле­точ­но­го мат­рик­са в ее регуляции.
В ходе иссле­до­ва­ний было обна­ру­же­но, что пере­строй­ка сокра­ти­тель­но­го аппа­ра­та КМЦ сопро­вож­да­ет­ся вре­мен­ным заме­ще­ни­ем сер­деч­ной изо­фор­мы акти­на на глад­ко­мы­шеч­ную и син­те­зом кар­дио­мио­ци­та­ми соб­ствен­ных ком­по­нен­тов вне­кле­точ­но­го мат­рик­са (Bildyug et al., 2016). Выяв­лен­ная кор­ре­ля­ция меж­ду сме­ной изо­форм сокра­ти­тель­ных бел­ков и дина­ми­кой вне­кле­точ­но­го мат­рик­са, а так­же свя­зан­ных с мат­рик­сом транс­мем­бран­ных бел­ков инте­гри­нов лег­ла в осно­ву кон­цеп­ции о суще­ство­ва­нии инте­грин-опо­сре­до­ван­ной пет­ли обрат­ной свя­зи меж­ду вне­кле­точ­ным мат­рик­сом и дина­ми­кой сокра­ти­тель­ной систе­мы КМЦ (Bildyug, 2019).
В насто­я­щее вре­мя про­дол­жа­ет­ся рабо­та по изу­че­нию акти­ва­ции свя­зан­ных с инте­гри­на­ми сиг­наль­ных путей и их роли в регу­ля­ции коор­диa­ни­ро­ван­ной сме­ны изо­форм сокра­ти­тель­ных бел­ков в КМЦ. Иссле­до­ва­ние этих про­цес­сов может вне­сти суще­ствен­ный вклад в пони­ма­ние меха­низ­мов пла­стич­но­сти сокра­ти­тель­ной систе­мы КМЦ in vivo и in vitro.
Рабо­та под­дер­жа­на гран­том Рос­сий­ско­го науч­но­го фон­да (грант РНФ № 18–74-00129, руко­во­ди­тель Биль­дюг Н.Б., 2018 – 2020 гг.)

  • Созда­ние бан­ков кле­ток чело­ве­ка для их био­ме­ди­цин­ско­го применения

Клю­че­вым эле­мен­том про­из­вод­ства кле­точ­ных про­дук­тов явля­ет­ся созда­ние бан­ков кле­ток чело­ве­ка, исполь­зу­е­мых в каче­стве стан­дар­ти­зи­ро­ван­но­го мате­ри­а­ла для вос­ста­нов­ле­ния повре­жден­ных тка­ней паци­ен­тов. Для слу­ча­ев, когда нель­зя исполь­зо­вать соб­ствен­ные клет­ки паци­ен­та, созда­ют бан­ки алло­ген­ных кле­ток или кле­ток доно­ров. Нами раз­ра­бо­та­на струк­ту­ра двух­уров­не­во­го бан­ка для хра­не­ния фиб­роб­ла­стов кожи чело­ве­ка. Полу­чен­ная от доно­ра ткань про­хо­дит пер­вич­ный про­цес­синг в каран­тин­ной зоне опыт­но­го про­из­вод­ства, затем про­во­дит­ся куль­ти­ви­ро­ва­ние фиб­роб­ла­стов до ста­дии вто­ро­го пас­са­жа и стро­гий кон­троль их каче­ства. На этом эта­пе про­из­во­дит­ся заклад­ка глав­но­го бан­ка кле­ток. После про­хож­де­ния пас­пор­ти­за­ции полу­чен­но­го бан­ка и под­твер­жде­ния соот­вет­ствия пара­мет­рам, задан­ным про­из­во­ди­те­лем, рабо­та пере­хо­дит в зону про­цес­син­га. С исполь­зо­ва­ние робо­ти­зи­ро­ван­но­го обо­ру­до­ва­ния про­во­дит­ся нара­бот­ка кле­точ­ной мас­сы (до 5 пас­са­жа) и крио­кон­сер­ва­ция кле­ток – созда­ние рабо­че­го бан­ка. С исполь­зо­ва­ни­ем инфра­струк­ту­ры опыт­но­го про­из­вод­ства отра­бо­та­ны все эта­пы тех­но­ло­ги­че­ской цепоч­ки по созда­нию тако­го банка.
Име­ю­ща­я­ся тех­но­ло­гия и инфра­струк­ту­ра ЦКТ ИНЦ РАН поз­во­ля­ют созда­вать бан­ки кле­ток любо­го тка­не­во­го про­ис­хож­де­ния, необ­хо­ди­мых для мас­шта­би­ро­ва­ния про­из­вод­ства кле­точ­ных про­дук­тов, в том чис­ле и для внеш­них разработчиков.
Рабо­та под­дер­жа­на гран­том Рос­сий­ско­го науч­но­го фон­да (№ 14–50-00068, руко­во­ди­тель Н.Н.Никольский, 2015–2018).

  • Про­ве­де­ние докли­ни­че­ских иссле­до­ва­ний лекар­ствен­ных средств и изде­лий меди­цин­ско­го назна­че­ния в соот­вет­ствии с пра­ви­ла­ми над­ле­жа­щей лабо­ра­тор­ной прак­ти­ки GLP (good laboratory practice).

В Цен­тре раз­ра­ба­ты­ва­ют­ся кле­точ­ные моде­ли и утвер­жде­ны регла­мен­ты по стан­дар­там GLP для про­ве­де­ния докли­ни­че­ских иссле­до­ва­ний лекар­ствен­ных средств.