Институт регенеративной медицины

Лаборатория была создана приказом Ректора Московского университета №26 от 12.01.2018 после конкурсного отбора в рамках Программы создания новых лабораторий под руководством молодых ученых в МГУ имени М.В. Ломоносова. На закупку оборудования для новой лаборатории выделены средства из Программы развития МГУ.

Научные направления работы лаборатории

• В организме человека процессы обновления и регенерации контролируют стволовые и прогениторные клетки, в том числе мультипотентные мезенхимные стромальные клетки (МСК) и их ближайшие потомки, которые содержатся во всех тканях и органах, обладают способностью дифференцироваться в различных направлениях, модулировать иммунные реакции, а также секретировать широкий спектр биологически активных веществ и быстро реагировать на изменение гомеостаза ткани путем модификации профиля секретируемых веществ. Изучение механизмов участия постнатальных стволовых и прогениторных клеток, в частности, МСК, в процессах репарации и регенерации тканей после повреждения и разработка подходов к повышению терапевтической эффективности биомедицинских клеточных препаратов на основе МСК человека являются ключевым научным направлением лаборатории.
• Одним из наиболее часто используемых типов стволовых и прогениторных клеток являются МСК, выделенные из костного мозга, жировой ткани или других источников. Значительное число данных свидетельствует, что МСК человека секретируют в культуральную среду внеклеточные везикулы (микровезикулы и экзосомы) и многочисленные растворимые биологически активные факторы, которые играют первостепенную роль в процессах регенерации и репарации тканей и опосредуют терапевтическое действие этих клеток. Благодаря эффектам своего секретома, при введении в организм МСК демонстрируют способность стимулировать регенеративные процессы в тканях даже при низком уровне приживления. Так, МСК могут обеспечивать регенерацию при повреждении как за счет привлечения клеток в область повреждения по механизму хемотаксиса, так и за счет паракринной регуляции поведения клеток микроокружения. Биоинформатический анализ секретома МСК выявил преобладание таких функций секретируемых факторов, как активация ангиогенеза и нейрогенеза, пролиферация, стимуляция выживаемости и хемотаксис клеток-мишеней.
• Кроме того, анализ секретома МСК человека показал, что самой распространенной группой секретируемых белков являются белки внеклеточного матрикса (ВКМ) и факторы, участвующие в его ремоделировании. Такие биологические процессы, как миграция клеток, поляризация, деление клеток микроокружения, невозможны без адгезии к белкам внеклеточного матрикса. Привлеченные в область повреждения клетки могут адгезировать к секретируемому МСК внеклеточному матриксу, что может привести к долгосрочным изменениям клеточного состава в области повреждения. Кроме того, некоторые компоненты ВКМ обеспечивают связывание, длительное сохранение и высвобождение факторов роста и других молекул, способных регулировать поведение клеток. На этих свойствах основано одно из направлений работы лаборатории, связанное с разработкой технологии получения децеллюляризированного матрикса, секретированного МСК человека.
• Абсолютно революционным прорывом в области понимания механизмов регуляции процессов регенерации стволовыми и прогениторными клетками было открытие нового механизма межклеточной коммуникации с помощью секреции внеклеточных везикул. Было показано, что клетки могут обмениваться информацией не только путем секреции растворимых факторов или с помощью формирования прямых физических контактов, но и путем секреции внеклеточных везикул, содержащих широчайший набор биологически активных факторов, включаюших белковые молекулы, биоактивные липиды и различные типы нуклеиновых кислот. Все эти факторы защищены от разрушения двухслойной липидной мембраной, что позволяет им переносить информацию, в том числе и генетическую, от клетки к клетке на значительные расстояния. Показано, что внеклеточные везикулы, продуцируемые стволовыми клетками, способны репрограммировать клетки тканей, запуская в них регенеративную программу. В свою очередь, внеклеточные везикулы, секретируемые клетками поврежденной ткани, перепрограммируют стволовые клетки, запуская их дифференцировку.
• Особенный интерес представляет везикулярный транспорт микроРНК — некодирующих малых регуляторных РНК, способных регулировать трансляцию более 60% мРНК, путем запуска деградации таргетной мРНК или подавления ее трансляции в клетках-мишенях. Состав микроРНК во внеклеточных везикулах МСК и в самих клетках различается, что указывает на существование механизмов сортировки микроРНК в везикулы. Изучение состава микроРНК в МСК и секретируемых ими внеклеточных везикулах, их роль в регуляции процессов репарации и регенерации тканей находятся в фокусе научных исследований лаборатории.
• Так, одним из регенераторных механизмов МСК является воздействие на фибробласты, предотвращающее их дифференцировку в миофибробласты и тем самым регулирующее развитие фиброза тканей при повреждении. Основной вклад в подавление дифференцировки фибробластов вносят именно внеклеточные везикулы МСК. При анализе компонентов внеклеточных везикул было выявлено, что ключевыми активными компонентами внеклеточных везикул являются ряд микроРНК, через которые МСК способны направлять поведение фибробластов в сторону обеспечения нормального заживления тканей.
• Таким образом, с помощью секретируемых биологически активных факторов и внеклеточных везикул МСК способны осуществлять межклеточную коммуникацию как со специализированными клетками, так и с эндогенными тканеспецифичными прогениторными клетками, управляя процессами репарации и регенерации в тканях. Все это делает МСК одним из перспективных инструментов клеточной терапии самых различных заболеваний. Более безопасным и этически приемлемым является использование для клеточной терапии аутологичных клеток, однако ранее мы, наряду с другими исследователями, показали, что регенераторный потенциал МСК значительно снижается с возрастом и при наличии хронических заболеваний, таких как ишемическая болезнь сердца и сахарный диабет, что ограничивает терапевтический эффект этих клеток у пожилых пациентов. Поэтому крайне актуальной задачей является разработка подходов к повышению терапевтической эффективности биомедицинских клеточных препаратов на основе МСК человека путем модуляции как условий их культивирования, так и модификации самих клеток.
• Альтернативным подходом является использование «клеточной терапии без клеток» (cell-free cell therapy), основанном на научных данных о значимости паракринных эффектов стволовых и прогениторных клеток в процессах репарации и регенерации тканей. Поэтому одним из направлений лаборатории является разработка новых лекарственных препаратов и биоматериалов на основе продуктов секреции стволовых и прогениторных клеток человека. На некоторых экспериментальных моделях, в том числе в наших исследованиях, показано, что эффекты от введения самих МСК или продуктов секреции этих клеток сравнимы, в то же время использование секретируемых продуктов клеток лишено значительного числа рисков, связанных с введением клеточных препаратов. Кроме того, состав секретома, включая состав и биологические свойства внеклеточных везикул, секретируемых МСК, могут быть изменены в нужную сторону путем воздействия на клетки различными стимулами. С учетом этих данных целесообразным представляется разработка нового типа лекарственных средств и биоматериалов на основе кондиционированной среды, содержащей секретируемые компоненты МСК, обладающие способностью стимулировать регенерацию, как при применении отдельно, так и в комбинации с различными биосовместимыми носителями

Сотрудники лаборатории:
к.б.н., Григорьева О.А.
Сагарадзе Г.Д.
Новоселецкая Е.С.
Басалова Н.А.