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 19-15-00241

НазваниеРадиоуглеродный анализ клеток гиалинового хряща человека при возрастных изменениях и артрозе: регенеративный потенциал эндогенных стволовых клеток.

Руководитель Чагин Андрей Станиславович, кандидат наук (признаваемый в РФ PhD)

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет) , г Москва

Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

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

Ключевые слова суставы, хрящ, остеоартроз, регенерация, стволовые клетки

Код ГРНТИ76.29.14

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Актуальность проблемы: Остеоартроз (ОА) ̶ одно из наиболее распространенных и серьезных возрастных заболеваний ̶ характеризуется разрушением суставной ткани (хряща) и частичной, или полной, потерей мобильности. ОА является причиной потери функциональности суставов у более чем 50% населения старше 65 лет, при этом наблюдается эпидемиологическая тенденция к омоложению заболевания. Повсеместное распространение ОА среди различных слоёв населения вносит значительный вклад заболевания в снижение фактической трудоспособности населения. Единственным эффективным лечением на данный момент является эндопротезирование ̶ полная замена поврежденного сустава искусственным имплантатом. Подобное хирургическое вмешательство крайне травматично и требует длительного периода реабилитации, при этом в течении последующих 7-15 лет вероятность повторного протезирования сустава составляет 37 % и является гораздо более сложной операцией с повышенным риском осложнений. Область регенеративной медицины стремительно развивается, однако многочисленные попытки разработать подходы к восстановлению поврежденных тканей суставного гиалинового хряща, к сожалению, пока не привели к успеху. Недостаточное понимание внутренних механизмов формирования структуры ткани, поддержания клеточного гомеостаза и процессов регенерации хряща ограничивают прогресс в этом направлении. Научная новизна: Наши недавние исследования [Li L et al., The Faseb J 2017, 31:1067-1084], проведенные на генетически модифицированных мышах, демонстрируют способность клеток, располагающихся в поверхностной зоне артикулярного хряща, производить хондроциты и обновлять клеточный состав хрящевой ткани, полностью формируя зрелый суставной хрящ. В исследованиях in vivo на поверхности данной группы хондрогенных клеток были обнаружены маркеры, свойственные стволовым клеткам. Клетки поверхностной зоны артикулярного хряща в исследованиях in vivo демонстрируют способность к симметричному делению, поддерживая тем самым размер собственной популяции. Таким образом, мы впервые получили и опубликовали данные, характеризующие клетки поверхностной зоны гиалинового хряща в постнатальном возрасте как самообновляющиеся клетки-предшественники хондроцитов, что позволяет идентифицировать данную клеточную популяцию как группу эндогенных унипотентных стволовых клеток [Li L et al., The Faseb J 2017, 31:1067-1084]. На сегодняшний день обнаруженная группа эндогенных стволовых клеток хряща изучена незначительно, их роль в физиологических и регенеративных процессах хрящевой ткани у человека неизвестна. Предлагаемый проект даёт уникальную возможность не только расширить фундаментальные научные знания данной области, но и создать новый инструментарий для многочисленных исследовательских групп, решающих задачу восстановления хрящевой ткани при различных патологиях. План работы и методические подходы: 1) Полученные нами в исследованиях на лабораторных животных данные позволяют предположить существование в поверхностной зоне артикулярного хряща человека схожей популяции прогениторных хондрогенных клеток, способных принимать участие в процессах обновления и регенерации тканей во взрослом организме. Для изучения обновления хрящевой ткани человека мы применим метод радиоуглеродного датирования ткани по ДНК. Метод основан на кратковременном (импульсном) увеличении содержания тяжелого изотопа углерода C14 в атмосфере вследствие испытаний ядерного оружия в середине ХХ века. Сравнение уровня содержания изотопа С14 в исследуемых тканях с уровнем, содержащимся в атмосфере в момент рождения индивида, позволит определить происходило ли клеточное деление в течение жизни или нет. Реализация данного метода изотопного анализа будет осуществляться в сотрудничестве с основоположником представленной исследовательской стратегии профессором Jonas Frisen (Karolinska Institute, Stockholm). 2) Реакция хондроцитов на повреждение и прогрессирование остеоартроза в тканях хряща человека мало изучена. Однако в литературе описано формирование кластеров хондроцитов в тканях пациентов с остеоартрозом, что позволяет предположить компенсаторную клеточную пролиферацию. Метод радиоуглеродного датирования ДНК позволит нам оценить пролиферативную активность хондроцитов в хряще человека в условиях прогрессирования остеоартроза. Хондроциты хрящевой ткани, пораженной остеоартрозом, будут отделены от клеток фиброзной ткани методом проточной цитометрии. Сравнение будет проводиться с хондроцитами здоровой ткани контрольной группы. 3) Охарактеризованные нами прогениторные клетки поверхностной зоны артикулярного хряща человека изучены слабо. Мы планируем детально изучить клетки поверхностной зоны хрящевой ткани человека на представленность клеточных маркеров на их поверхности, включая маркеры стволовых клеток. Нами уже были обнаружены специфические белки Prg4, CD73 и HMG2A, свойственные данной клеточной популяции у человека. Данная группа клеток будет выделена из хрящевой ткани человека в культуру с использованием метода проточной цитометрии и будет изучено наличие у клеток стволовых характеристик, таких как способность к неограниченной пролиферации, клональности, а также дифференцировке в клеточные типы мезенхимального происхождения: остеобласты, адипоциты и хондроциты. Также будет рассмотрена способность полученной культуры формировать хрящевую ткань in vitro. В совокупности результаты, полученные по завершении проекта, позволят качественно усовершенствовать современные подходы хирургической и регенеративной медицины хрящевой ткани. Данный проект планируется к осуществлению силами нашей лаборатории (Лаборатория регенерации скелетных тканей), созданной в Институте Регенеративной Медицины (первый МГМУ им. Сеченова) в начале 2017 года. Несмотря на то, что наша лаборатория очень юная, коллектив уже установил успешное междисциплинарное и межинститутское сотрудничество и опубликовали следующие совместные работы (заглавным шрифтом выделены сотрудники нашей лаборатории): CHAGIN AS & MEDVEDEVA EV Regenerative medicine: Cartilage stem cells identified, but can they heal? (Nature Reviews Rheumatology 2017, 13(9):522-524) MEDVEDEVA EV, Grebenik EA, GORNOSTAEVA SN, TELPUHOV VI, Lychagin AV, Timashev PS, CHAGIN AS. Repair of Damaged Articular Cartilage: Current Approaches and Future Directions. (Int J Mol Sci., 2018 Aug 11;19(8)) Phillip T Newton, Meng Xie, MEDVEDEVA EV, Lars Sävendahl, Andrei S CHAGIN Activation of mTORC1 in chondrocytes does not affect proliferation or differentiation, but causes the resting zone of the growth plate to become disordered. (Bone Reports, 2018, 8:64-71) и следующие манускрипты в данный момент находятся на рассмотрении в редакциях рецензируемых журналов: AFANASEYVSKAYA EV, MEDVEDEVA EV, GAZIMIEVA B, Istranov LP, Istranova EV, Shehter AB, CHAGIN AS, TELPUHOV VI Healing of cartilage defects covered by Chondro-Gide is comparable with locally-constructed collagen patches (в редакции "Бюллетень экспериментальной биологии и медицины"). Meng Xie, Pavel Gol’din, Anna Nele Herdina, Jordi Estefa, Lei Li, Phillip T Newton, EKATERINA V MEDVEDEVA, Svetlana Kotova, Anastasia Akovantseva, Irene Linares Arregui, Kaj Fried, Mattias Carlström, Andras Simon, Christian Gasser, Peter Timashev, Sophie Sanchez, Igor Adameyko, Anders Eriksson, ADREI S CHAGIN Evolutionary separation of epiphyseal and articular cartilage allows bone growth on land (в редакции Science Advances). Phillip T Newton, Lei Li, Xiaoyan Sun, Meng Xie, Simon Suter, Vyacheslav Dyachuk, Amel Gritli-Linde, Evgeny Ivashkin, ARTEM V ARTEMOV, Kaj Fried, Maria Kasper, Igor Adameyko, Lars Sävendahl, ANDREI S CHAGIN Radical switch in local cell dynamics provides for the formation of a stem cell niche in the epiphyseal growth plate (в редакции Nature) Представленный перечень научных работ демонстрирует наличие у коллектива лаборатории знаний и опыта, необходимого для реализации представленного проекта, а также наличие высокого уровня профессионализма.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---