Институт регенеративной медицины

Аннотация проекта:

Регенеративная медицина, активно развиваясь в течение последних десятилетий, активно формировала научную и методическую базу, направленную на создание эффективных терапевтических подходов с использованием постнатальных стволовых клеток. Их уникальные свойства обеспечивают организму человека очень серьезный ресурс для физиологического обновления в течение всей жизни, однако при повреждении и запуске репаративной регенерации в большинстве тканей активируется процесс репаративного фиброза, то есть формирования рубца в зоне повреждения. Более того, сам подход с экзогенным введением стволовых и прогениторных клеток оказался недостаточно эффективным в клинических исследованиях. Все это вкупе с данными фундаментальных исследований о неавтономности стволовых клеток, то есть их зависимости от специфических компонентов окружения, привело к формированию научного направления по изучению эндогенных механизмов регенерации и возможностей управления этим процессом.

При изучении механизмов обновления и регенерации исследователи все чаще стали обращать внимание на роль стромальных клеток (фибробластов, перицитов, мезенхимных стромальных клеток и миофибробластов).

В неповрежденной ткани стромальные клетки (в первую очередь, МСК) являются ключевыми компонентами ниш стволовых клеток, где они участвуют в передаче активирующих сигналов, и поддерживают обновление стволовых клеток. В случае повреждения большинство тканей человека заживают с образованием рубца, который формируется миофибробластами, источником которых являются стромальные клетки. Фиброз ткани, сохраняя ее целостность, блокирует возможность восстановления структуры. Кроме того, такой исход процесса связан со снижением функции органа и развитием заболеваний. При этом известно, что некоторые ткани человека после повреждения способны восстанавливать свою структуру без формирования рубца, причем центральную роль в успешной регенерации этих структур играют МСК. Это справедливо для костной ткани (при травмах) и эндометрия, который претерпевает регулярные циклы повреждения и восстанавливается без фиброза 200-300 раз за время жизни женщины. Таким образом, предположение о том, что все стромальные клетки человека детерминированы становиться участниками фиброза и неспособны поддерживать регенерацию опровергается упомянутыми исключения.

В данном проекте центральной идеей становится предположение о наличии у стромальных клеток тканеспецифичных свойств, которые влияют на исход регенеративного процесса. При этом еще одной важной функцией стромальных клеток представляется так называемая «организующая» функция стромы, о которой хорошо знают специалисты в области биологии развития, но которая недостаточно изучена в постнатальном периоде и при регенеративных процессах. Данная функция заключается в создании стромальными клетками окружения не только в нише для обновления ткани, но и при успешной регенерации, где перед ними ставится задача воссоздания органотипической структуры и организации других типов клеток. Противоположным по смыслу является превращение стромальных клеток в миофибробласты, активность которых является основой формирования рубца после повреждения.

Таким образом, данный проект вносит вклад в ответ на вопрос о роли стромальных клеток в регенерации и расшифровку механизмов, определяющих исход регенеративных процессов, идущих с их участием, что составляет важную задачу фундаментальной науки.

Актуальность проекта обусловлена как проблемами регенеративной медицины, где стволовые клетки, МСК и зрелые стромальные клетки активно используются без видимых успехов, так и необходимостью формирования новых научных концепций, лежащих в основе более эффективных методов стимуляции регенеративных процессов. Авторы проекта на основании многолетного опыта работы с МСК из различных источников предположили наличие у стромальных клеток тканевой специфичности, которая может определять исход репаративной регенерации.

В проекте будут оценены 4 типа стромальных клеток с хорошо известными свойствами — фибробласты кожи, МСК жировой ткани, костного мозга и эндометрия и будет получен ряд приоритетных данных, касающихся особенностей их участия в процессах репаративной регенерации.

Характеристика стромальных клеток из различных источников впервые покажет их потенциал и различия в способности к самоорганизации в тканеподобные конструкции, а также характер депонирования белков матрикса, факторов роста и поведения клеток в этих структурах. Данные такого рода являются оригинальными и будут получены впервые с использованием информативных методов анализа, включая микродиссекцию клеточных структур и конфокальную микроскопию. В проекте будут получены уникальные данные о тканеспецифичном влиянии стромальных клеток на клетки эндотелия и их организацию в упорядоченные структуры, а также о механизме этих эффектов на уровне контактных и паракринных взаимодействий, для чего будет проведен протеомный анализ.

Исследование вопросов тканеспецифичности свойств и роли стромальных клеток в репаративной регенерации является оригинальной научной идеей и создает задел для нового направления, в котором фокус исследований сдвигается на изучение регенерации как тканевого процесса с уникальным вкладом всех его участников в исход процесса. В перспективе полученные в проекте результаты могут лечь в основу новых методов стимуляции эндогенного регенеративного потенциала тканей, ранозаживления без рубца и экзогенного культивирования клеточного материала, снижая риски для пациента.