Рецептор-зависимая регуляция провоспалительных сигнальных путей в клетках параксиальной мезодермы человека в модельной системе in vitro

Во взрослом организме заживление повреждений тканей происходит, как правило, с частичной утратой структуры и функций, с образованием фиброзной ткани (рубца). Однако определенные факторы, связанные с воздействием окружающей среды, образом жизни, возрастом, генетическими дефектами могут способствовать развитию хронического воспаления, лежащего в основе заболеваний, которые в совокупности представляют собой ведущие причины инвалидности и смертности во всем мире (сердечно-сосудистые заболевания, рак, сахарный диабет, хроническая болезнь почек, неалкогольная жировая болезнь печени, аутоиммунные и нейродегенеративные расстройства и др.). В то же время, известно, что до третьего триместра беременности заживление поврежденных фетальных тканей происходит в условиях сниженного воспалительного процесса с полным восстановлением архитектуры, организации и функциональных свойств. Современные лекарственные средства способны стимулировать процессы регенерации, однако не способствуют полноценному восстановлению исходной структуры тканей и органов, измененных в результате повреждения. В случае некоторых патологий, связанных с функционированием жизненно важных органов (например,при инфаркте миокарда) или при хроническом воспалении быстрое образование рубцовой ткани является необходимым условием для выживания. В остальных случаях образование рубца является нежелательным, так как приводит к снижению функциональной активности ткани. В связи с этим исследование фундаментальных механизмов заживления фетальных тканей представляется весьма перспективным новым направлением. Этот проект нацелен на изучение молекулярных механизмов регенерации тканей, соответствующих разным стадиям развития человека. Регенерация тканей человека невозможна без участия мезенхимальных стромальных клеток, поскольку восстановление паренхимы происходит на создаваемом ими молекулярном каркасе. Во взрослом организме важную роль в регенерации тканей играют мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (ММСК), которые поддерживают нормальные физиологические процессы в очаге повреждения, способствуя успешному заживлению, благодаря своей способности динамично менять свой экспрессионно-секреторный профиль в зависимости от микроокружения и выполнять там регуляторную функцию. ММСК и дифференцирующихся из них клетки также играют определяющую роль при обазовании рубца. В то же время, в настоящий омент практически остается неизвестным определяется ли полноценная регенерация фетальных тканей свойствами клеток мезодермального происхождения. В отношении человека подобные эксперименты сильно сдерживаются практически недоступностью естественных сопоставимых материалов для исследований и ограничениями, связанными с моральными соображениями и этическими проблемами. В этом исследовании будут использованы новые технологии, основанные на спользовании индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), позволяющие создать клеточные модели, соответствующие разным стадиям развития человека, благодаря возможности оспроизведения процессов эмбриогенеза in vitro. В работе будет использован оригинальный подход для изучения молекулярных механизмов регенерации фетальных тканей, который ранее не был использован другими исследователями в мировой практике, позволяющий в результате двухстадийной дифференцировки ИПСК в мезодермальном направлении создать модели клеток параксиальной мезодермы эмбриона человека и ММСК и ММСК, соответствующие по характеристикам постнатальным, из одного источника. Впервые будет исследованы иммуномодуляторные свойства полученных клеток в условиях провоспалительного микроокружения, моделируемого цитокинами. В результате сопоставительного анализа экспрессии генов, ассоциированных с регуляцией иммунного ответа, а также особенностей рецептор-зависимой индукции основных медиаторов воспаления индол-2,3-диоксигеназы (IDO), циклооксигеназы (COX-2), индуцибельной NO-синтазы (iNOS) между клетками параксиальной мезодермы и ММСК, дифференцированными из ИПСК, впервые будут выявлены ключевые молекулы, играющие критическую роль в регуляции процессов регенерации тканей, соответствующих разным стадиям развития человека. Изучение особенностей функциональной активности клеток параксиальной мезодермы в сравнении с ММСК, дифференцированными из ИПСК, позволит идентифицировать ключевые молекулы и терапевтические мишени, способствующие минимизации образования рубцов, стимуляции регенеративных процессов в очагах хронического воспаления, и содействующих полноценному восстановлению поврежденных тканей, что является необходимым этапом для разработки и создания новых лекарственных препаратов и перспективных подходов в лечении дегенеративных заболеваний, для которых на современном этапе не существует адекватных специфических методов терапии.