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 14-14-00533

НазваниеВозрастные изменения в структуре гуморального иммунитета

РуководительЧудаков Дмитрий Михайлович, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

2014 г. - 2016 г.

, продлен на 2017 - 2018. Карточка проекта продления (ссылка)

Конкурс№1 - Конкурс 2014 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-201 - Структурная, функциональная и эволюционная геномика

Ключевые словасеквенирование нового поколения, кДНК библиотека, молекулярное баркодирование, биоинформатика, адаптивный иммунитет, репертуар антител, старение, вакцинация

Код ГРНТИ34.15.23

СтатусУспешно завершен

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
В пожилом возрасте, эффективность и сбалансированность иммунного ответа существенно снижаются. Возрастает восприимчивость к инфекционным заболеваниям, снижается эффективность вакцинации, повышается вероятность развития аутоиммунных и онкологических заболеваний. Одной из ключевых компонент старения иммунной системы человека являются изменения в структуре репертуаров антител и T-клеточных рецепторов, составляющих основу адаптивного иммунного ответа. В недавней работе (Britanova et al., J. Immunology, 2014), с использованием оригинальной методики массированного секвенирования (Bolotin et al., Eur. J. Immunology, 2012; Mamedov et al., Front. in Immunology, 2013), и разработанного нами программного обеспечения, MiTCR (Bolotin et al., Nature Methods, 2013), мы детально исследовали динамику и параметры возрастных изменений в структуре индивидуального репертуара Т-клеточных рецепторов. В ряде работ других авторов, были также показаны определенные возрастные изменения в структуре репертуара антител (Wang et al., J. Immunology, 2014; Ademokun, et al., Aging Cell, 2011;Gibson et al, Aging Cell, 2009). Однако, в этих работах не было проведено полноценного глубокого анализа репертуаров антител, ввиду объективных технических ограничений, отличающих задачу массированного секвенирования библиотек генов антител от аналогичного анализа репертуаров T-клеточных рецепторов. Ключевым отличием является накопление, в ходе аффинного созревания антител в герминальных центрах, соматических гипермутаций. Клоны B-лимфоцитов, экспрессирующие различные гипермутировавшие варианты антител, часто представлены в относительно низких концентрациях, сопоставимых с темпом ошибок ПЦР и секвенирования. Таким образом, оказывается невозможным отличить реальное разнообразие антител от множества ошибочных подвариантов (неизбежно регистрируемых при глубоком секвенировании), что де факто ограничивает глубину надежного анализа лишь наиболее представленными вариантами из каждой гипермутирующей группы антител. В ходе предыдущей работы, на основе использования молекулярного баркодирования каждой молекулы кДНК на старте реакции (Kivioja T, et al., Nature Methods, 2009), и новых алгоритмов анализа данных массированного секвенирования, нами был впервые разработан подход, позволяющий получать данные по глубокому анализу репертуаров антител, практически свободные от ошибок ПЦР и секвенирования (наши неопубликованные данные). В настоящем проекте, этот подход позволит нам впервые детально охарактеризовать возрастные изменения в структуре репертуара B-лимфоцитов периферической крови, включая характер (расположение, соотношение мутаций замещения к синонимичным заменам, сохранение относительной гидрофобности) и динамику накопления гипермутаций для различных изотипов антител. На модели вакцинации от вируса гриппа, будет изучен характер и выраженность изменений в репертуаре антител в ходе гуморального иммунного ответа в зависимости от возраста пациента. На когорте пациентов, получающих регулярную иммуносуппрессивную терапию Ритуксимаб, будет изучен характер и степень изменений, индуцируемых моноклональным антителом к CD20-позитивным B-лимфоцитам. Начиная со второго года работы, мы также планируем задействовать в проекте разрабатываемые в нашей лаборатории методы эмульсионного ОТ-ПЦР с живых клеток (Turchaninova et al., Eur. J. Immunology, 2013). С помощью эмульсионного ОТ-ПЦР, будет проведен анализ транскриптомных паттернов для тысяч единичных B-лимфоцитов, в привязке к последовательности гена тяжелой цепи иммуноглобулина, продуцируемого каждым таким лимфоцитом. Этот инновационный подход позволит нам с новой стороны подойти к анализу субпопуляционного разнообразия B-лимфоцитов, а также проследить возможные пути перехода клонов между субпопуляциями, в частности – различными субпопуляциями В-клеток памяти (Pauli, et al., Front. in Immunology, 2011), а также эффекторными и регуляторными субпопуляциями B-лимфоцитов (Lund et al., Nat. Rev. Immunol., 2010).

Ожидаемые результаты
В проекте будут исследованы особенности индивидуальных репертуаров антител человека для различных субпопуляций B-лимфоцитов и различных изотипов антител, для здоровых доноров различного возраста, как в отсутствие значимых иммуногенных факторов, так и в различные периоды времени после вакцинации против вируса гриппа, а также для когорты пациентов, получающей регулярную терапию моноклональным антителом к CD20-позитивным B-лимфоцитам, Ритуксимаб. Картина возрастных и индуцированных вакцинацией либо временной деплецией B-лимфоцитов изменений в структуре репертуара антител будет дополнена анализом транскриптомных паттернов для тысяч единичных B-лимфоцитов, полученных методами эмульсионного ОТ-ПЦР с живых клеток, а также данными по иммунофенотипированию субпопуляций B-лимфоцитов. Результаты исследований позволят лучше разобраться в фундаментальных механизмах гуморального иммунного ответа и причинах снижения его эффективности в ходе старения. Наши данные послужат совершенствованию методов вакцинации, в том числе вакцинации в пожилом возрасте, развитию методов поддержания функции адаптивного иммунитета, а также совершенствованию терапевтических подходов, затрагивающих иммунную систему, таких как фармакологическая иммуносупрессия и применение моноклональных антител к поверхностным маркерам B-лимфоцитов. Результаты проекта планируется опубликовать в серии из не менее чем 7 публикаций в изданиях, индексируемых в базе данных Web of Science, со средним импакт-фактором не менее 5. Ключевые результаты, алгоритмы анализа, массивы данных также будут опубликованы на нашем сайте: http://milaboratory.com/

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---