Использование бактериального белка InlB, природного агониста рецептора фактора роста гепатоцитов, для стимуляции регенеративных процессов в печени

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 16-15-00091

НазваниеИспользование бактериального белка InlB, природного агониста рецептора фактора роста гепатоцитов, для стимуляции регенеративных процессов в печени

Руководитель Ермолаева Светлана Александровна, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи" Министерства здравоохранения Российской Федерации , г Москва

Конкурс №11 - Конкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по приоритетным тематическим направлениям исследований» (11)

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

Ключевые слова Регенерация печени, рецептор фактора роста гепатоцитов, рецептор MET, InlB, Listeria monocytogenes

Код ГРНТИ76.00.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Ткани печени имеют исключительные возможности для регенерации, что обусловлено прежде всего пролиферацией всех типов дифференцированных клеток печени, а также участием в процессе регенерации альтернативных механизмов, в том числе, дифференциации прогениторных стволовых клеток. Широко распространенные хронические заболевания печени, такие как цирроз и рак печени и вирусные гепатиты, существенно ухудшают регенеративные возможности печени. Важными осложнениями таких заболеваний являются потеря функциональных гепатоцитов и замена тканей печени фиброзными. Существующие в настоящий момент терапевтические методы восстановления печени при хронических заболеваниях мало эффективны. В этой связи большую актуальность имеют исследования, направленные на изучение подходов к контролю процессов регенерации печени, в том числе при наличии хронических заболеваний. В основе регенерации паренхимы печени лежит пролиферация всех типов дифференцированных клеток ткани печени, включая гепатоциты, клетки эпителия желчных протоков, эндотелиальные клетки сосудов и Купферовские клетки (Michalopoulous and DeFrances, 1997). Альтернативный путь регенерации связан с запуском дифференциации прогениторных клеток печени (hepatic progenitor cells, HPCs), называемых также овальными клетками. Основной механизм запуска обоих путей связан с массированной продукцией регуляторных молекул, особую важность среди которых играет фактор роста гепатоцитов (Hepatocyte Growth Factro, HGF), растворимый лиганд соответствующего рецептора, HGFR (Met) ( ?). Взаимодействие HGFR с лигандом приводит к активации сигнальных путей, запускающих клеточный митоз, самыми значимыми из которых являются путь, контролируемый протеинкиназой ERK1/2, и PI3K/AKT путь. Делеция гена, кодирующего HGFR, приводит к гибели животных, подвергнутых частичной гепатэктомии (Michalopoulous and DeFrances, 1997). Одним из подходов к контролируемой регенерации тканей является использование экзогенного HGF как индуктора пролиферации клеток (Matsuda et al., 1995; Fujimoto, 2000; Mizuno and Nakamura, 2007; Nakamura and Mizuno, 2010; Pulavendran et al., 2011). Однако, несмотря на многообещающие результаты, полученные в начале 2000-х, использование экзогенного HGF оказалось ограничено малым временем жизни экзогенного HGF в кровяном русле, а также побочными эффектами, прежде всего аутоиммунным ответом и канцерогенной активностью (Ishii et al., 1995; ; Lee et al., 2014). В рамках данного проекта предлагается изучение возможности использования функционального аналога HGF, бактериального белка InlB, как агента, индуцирующего пролиферацию и/или дифференциацию клеток печени. Предлагаемый подход является принципиально новым, т.к. несмотря на хорошо доказанную роль InlB как лиганда HGFR (Met) (Ferraris, 2010), терапевтические эффекты InlB в регенеративной медицине не были изучены. По сравнению с использованием рекомбинантного HGF, предлагаемый подход имеет следующие преимущества: (i) бактериальный белок InlB не имеет структурного сходства с HGF, что предполагает отсутствие потенциальных аутоиммунных реакций; (ii) InlB не требует пост-трансляционных модификаций, что значительно упрощает как получение очищенного препарата in vitro, так и возможности использования InlB в генотерапии; (iii) для InlB доступны структурные варианты, отличающиеся по степени активации рецептора HGFR (Met), что позволяет оптимизировать использование InlB; (iv) взаимодействие InlB с HGFR включает домены рецептора, альтернативные доменам, вовлеченным в связывание лиганда HGF, что позволяет использовать InlB в ситуациях, в которых невозможна активация рецептора эндогенным лигандом. Предлагаемый проект является развитием предыдущих работ, в том числе, выполненных в лаборатории заявителя, который занимается проблемами структурно-функциональной характеристики InlB и механизмов регуляции сигнальных событий в эукариотической клетки бактериальными лигандами с 2006 г. (Kibardin et al., 2006; Zaytseva et al., 2007; Зайцева и др., 2006; Adgamov et al., 2012; Tuhvatulin et al., 2012). В рамках выполнения проекта предполагается осуществить следующие задачи 1. Оценить зависимость эффектов, оказываемых на клетки in vitro различными вариантами очищенного препарата рекомбинантного белка InlB, в том числе будут изучены эффективность активации ERK1/2- и PI3K/AKT- контролируемых сигнальных путей и эффективность пролиферации и дифференциации разных типов клеток. 2. Оценить потенциал InlB как средства, стимулирующего регенерацию при повреждения печени химического и хирургического характера на модели лабораторных животных, и оценить его вклад на формирование и рост регенеративных кластеров. 3. Изучить эффективность разных способов доставки InlB в организм, в том числе, возможность использования ДНК-вакцин. По степени оригинальности предложенных подходов и степени научной новизны проект находится на передовом рубеже мировой науки, предлагая оригинальное исследование, не имеющее в настоящий момент опубликованных аналогов. Литература Michalopoulos GK, DeFrances MC.Liver regeneration. Science. 1997 Apr 4;276(5309):60-6. Review. Matsuda Y, Matsumoto K, Ichida T, Nakamura THepatocyte growth factor suppresses the onset of liver cirrhosis and abrogates lethal hepatic dysfunction in rats. . J Biochem. 1995 Sep;118(3):643-9 Fujimoto J., Gene therapy for liver cirrhosis. J Gastroenterol Hepatol. 2000 Mar;15 Li Z, Mizuno S, Nakamura T. Antinecrotic and antiapoptotic effects of hepatocyte growth factor on cholestatic hepatitis in a mouse model of bile-obstructive diseases. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2007 Feb;292(2):G639-46. Epub 2006 Oct 26. Nakamura T, Mizuno S. The discovery of hepatocyte growth factor (HGF) and its significance for cell biology, life sciences and clinical medicine. Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci. 2010;86(6):588-610. Review. Pulavendran S, Rose C, Mandal AB Hepatocyte growth factor incorporated chitosan nanoparticles augment the differentiation of stem cell into hepatocytes for the recovery of liver cirrhosis in mice. J Nanobiotechnology. 2011 Apr 28;9:15. Ishii T, Sato M, Sudo K, Suzuki M, Nakai H, Hishida T, Niwa T, Umezu K, Yuasa S. Hepatocyte growth factor stimulates liver regeneration and elevates blood protein level in normal and partially hepatectomized rats. J Biochem. 1995 May;117(5):1105-12 Lee et al., 2014 Ferraris DM1, Gherardi E, Di Y, Heinz DW, Niemann HH.Ligand-mediated dimerization of the Met receptor tyrosine kinase by the bacterial invasion protein InlB. J Mol Biol. 2010 Jan 22;395(3):522-32 Kibardin A, Karpova T, Sapenko T, Vazquez-Boland JA, Kiselev S, Ermolaeva S. Mammalian peptidoglycan recognition protein TagL inhibits Listeria monocytogenes invasion into epithelial cells. FEMS Immunol Med Microbiol. 2006 Mar;46(2):284-90 Zaytseva E, Ermolaeva S, Somov GP. Low genetic diversity and epidemiological significance of Listeria monocytogenes isolated from wild animals in the far east of Russia. Infect Genet Evol. 2007 Dec;7(6):736-42. Epub 2007 Jul 20 Timchenko N, Adgamov R, Ermolaeva S. Variability in the functional domains of the rho-modifying toxins of Yersinia pseudotuberculosis. Adv Exp Med Biol. 2012;954:261-6. doi: 10.1007/978-1-4614-3561-7_33. Tuhvatulin AI, Sysolyatina EV, Scheblyakov DV, Logunov DY, Vasiliev MM, Yurova MA, Danilova MA, Petrov OF, Naroditsky BS, Morfill GE, Grigoriev AI, Fortov VE, Gintsburg AL, Ermolaeva SA. Non-thermal Plasma Causes p53-Dependent Apoptosis in Human Colon Carcinoma Cells. Acta Naturae. 2012 Jul;4(3):44-49

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Чаленко Я.М., Сысолятина Е.В., Собянин А.К., Капкаева М.Р., Лаврикова А.Я., Калинин Е.В., Щегловитова О.Н., Ермолаева С.А. Topical treatment with the bacterium-derived c-Met agonist InlB321/ 15 accelerates healing in the abrasion wound mouse model Archives of Dermatologycal Research, 310:849-856 (год публикации - 2018)
10.1007/s00403-018-1870-4

2. Чаленко Я.М., Собянин К.А., Сысолятина Е.В., Мидибер К.Ю., Калинин Е.В., Лаврикова А.Я., Михалева Л.М., Ермолаева С.А. Hepatoprotective actiity of the InlB321/15 protein derived from Listeria moocytogenes VIMHA015 Biotechnology and Bioengineering (год публикации - 2018)

3. Собянин К.А., Лаврикова А.Я., Чаленко Я.М., Мидибер К.Ю., Калинин Е.В., Сысолятина Е.В., Михалева Л.М., Ермолаева С.А. Интерналин В Listeria monocytogenes как средство терапии для ускорения регенерации тканей печени Биомедицина (год публикации - 2018)

4. Чаленко Я.М., Калинин Е.В., Марченков В., Сысолятина Е.В., Минеева Д., Сурин А., Ермолаева С.А. Differential properties of virulence factor InlB variants found in Listeria monocytogenes clinical strains FEBS Letters (год публикации - 2018)

5. Собянин К., Сысолятина Е.В., Чаленко Я.М., Калинин Е., Ермолаева С. Route of injection affects the impact of InlB internalin domain variants on severity of Listeria monocytogenes infection in mice BioMed Research International (год публикации - 2018)

6. Собянин К., Сысолятина Е., Кривозубов М., Карягна А., Ермолаева С. NATURALLY OCCURRING INLB VARIANTS THAT SUPPORT INTRAGASTRIC LISTERIA MONOCYTOGENES INFECTION IN MICE FEMS Microbiology Letters (год публикации - 2017)

7. Чаленко Я.,Собянин К., Сысолятина Е., Калинин Е., Лаврикова А., Шумская Л., Ермолаева С. Naturally occurring variants of the invasion factor InlB differentially support Listeria monocytogenes infection International Journal of Medical Microbiology (год публикации - 2017)

8. Чаленко Я.М., Сысолятина Е.В., Калинин Е.В., Собянин К.А., Ермолаева С.А. ПРИРОДНЫЕ ВАРИАНТЫ БЕЛКА ИНТЕРНАЛИНА В LISTERIA MONOCYTOGENES С ОТЛИЧАЮЩИМСЯ ПОТЕНЦИАЛОМ СТИМУЛЯЦИИ ПРОЛИФЕРАЦИИ И ПЕРЕСТРОЕК ЦИТОСКЕЛЕТА ЭПИТЕЛИАЛЬНЫХ КЛЕТОК HEP-2 Молекулярная генетика, микробиология и вирусология, т.35 стр 253-58 (год публикации - 2017)
10.18821/0208-0613-2017-35-2-53-58

9. Собянин КА, Сысолятина ЕВ., Чаленко ЯМ., Калини Е, Ермолаева С Route of Listeria monocytogenes infection affects the impact of InlB internalin domain variants on severity of systemic infection in mice PLOS One (год публикации - 2017)

10. Чаленко Я.М., Собянин К.А., Сысолятинпа Е.В., Лаврикова А.Я., Ермолаева С.А. Использование бактериального агониста рецептора фактора роста гепатоцитов для ускорения регенерации печени при остром токсическом гепатозе. Научно-практический журнал: Гены и Клетки (Материалы III Национального конгресса по регенеративной медицине Москва, 15–18 ноября 2017 года), Том XII, № 3, 2017, стр.93 (год публикации - 2017)

11. Собянин К., Сысолятина Е.В.ю Кривозубов М., Чаленко Я., Карягина А., Ермолаева С. Naturally occurring InlB variants that support intragastric Listeria monocytogenes infection in mice FEMS Microbiology Letters, 364,3 , fnx011 (год публикации - 2017)
10.1093/femsle/fnx011

12. Чаленко Я. М., Сысолятина Е. В., Калинин Е. В., Собянин К. А., Ермолаева С. A. Природные варианты белка интерналина В Listeria monocytogenes с отличающимся потенциалом стимуляции пролиферации и перестроек цитоскелета эпителиальных клеток HEp-2 Молекулярная генетика, микробиология и вирусология (год публикации - 2017)

13. Собянин К.А., Сысолятина Е.В., Чаленко Я.М., Ермолаева С.А. ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНЫХ ВАРИАНТОВ ФАКТОРА ИНВАЗИИ INLB НА ВИРУЛЕНТНОСТЬ ЛИСТЕРИЙ В е с т н и к К р а с Г А У, N6, стр.57-63 (год публикации - 2016)

Публикации