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 23-15-00320

НазваниеМеханизмы регуляции остеогенной дифференцировки в норме и при сердечно-сосудистой патологии

РуководительМалашичева Анна Борисовна, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии Российской академии наук, г Санкт-Петербург

Период выполнения при поддержке РНФ

2023 г. - 2025 г.

Конкурс№80 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-401 - Молекулярная и клеточная медицина

Ключевые словаостеогенная дифференцировка, кальцификация, Notch

Код ГРНТИ76.03.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Проект направлен на углубленное исследование механизмов регуляции остеогенной дифференцировки клеток с целью понимания возможностей управления этой дифференцировкой при патологической кальцификации тканей сердца и сосудов. Заболевания сердечно-сосудистой системы являются ведущей причиной заболеваемости и смертности. Кальцификация тканей сердца и сосудов, в первую очередь аортального клапана, – это одна из наиболее распространенных форм хронических сердечно-сосудистых заболеваний. Единственный существующий метод лечения аортального стеноза – это хирургическая замена клапана. Однако, из-за увеличения риска заболевания с возрастом, примерно половина пациентов, требующих замены клапана, имеют противопоказания для хирургического вмешательства. Одна из причин отсутствия медикаментозной терапии аортального стеноза. заключается в том, что фундаментальные представления о механизмах эктопической кальцификации все еще активно развиваются. Известно, что в эктопическую кальцификацию вовлечены сигнальные каскады, участвующие в нормальных процессах развития сердечно-сосудистой системы и костной ткани. В первую очередь, это сигнальные каскады WNT, BMP, Notch и транскрипционный фактор Runx2, считающийся мастер-геном остеогенной дифференцировки. Ранее коллективом была показана ведущая роль взаимодействия эндотелиальных клеток с интерстициальными клетками аортального клапана в индукции патологической остеогенной дифференцировки при кальцификации аортального клапана. Полученные данные указывают на то, что при аортальном стенозе происходит нарушение регуляции сигнального пути Notch в эндотелии, которое вносит вклад в нарушение гомеостаза аортального клапана и, в конечном итоге, приводит к остеогенной дифференцировке интерстициальных клеток клапана, кальцификации и аортальному стенозу. Тем не менее, механизмы, за счет которых нарушения сигнального пути Notch в эндотелии приводят к остеогенной дифференцировке интерстициальных клеток клапана, все еще остаются неясными. Представляемый проект сфокусирован на изучении молекулярных механизмов, участвующих в регуляции остеогенной дифференцировки, включая эффекты сигнального пути Notch и других связанных сигнальных механизмов. Будет проанализировано взаимодействие эндотелиальных и мезенхимных клеток (остеобластов, интерстициальных клеток аортального клапана и других МСК) при индукции остеогенной дифференцировки; влияние активации и подавления активности различных компонентов Notch в эндотелиальных клетках на остеогенную дифференцировку. Будет проанализировано взаимодействие компонентов Notch с другими сигнальными каскадами, в частности, будет продолжено начатое ранее изучение взаимодействия сигнального пути Notch и гена Runx2. Будет проведен анализ белков, взаимодействующих с активированными доменами Notch, что позволит сделать выводы о белках, непосредственно взаимодействующих с внутриклеточными сигнальными доменами Notch в ходе остеогенной дифференцировки. На основании результатов предыдущих исследований, продемонстрировавших важность эстрогенового рецептора альфа (ERRalpha) в патологической дифференцировке интерстициальных клеток аортального клапана, будет проведено исследование роли ERRalpha в остеогенной дифференцировке. Запланированные исследования, как мы полагаем, позволят углубить понимание механизмов регуляции остеогенной дифференцировки при патологической кальцификации тканей сердца и сосудов и в норме при дифференцировке остеобластов, что, в свою очередь, может служить основной для поиска способов управления остеогенной дифференцировкой как при патологической кальцификации, когда такую дифференцировку нужно подавить, так и в ситуациях остеосинтеза, когда необходимо усиление остеогенной дифференцировки.

Ожидаемые результаты
Ключевым моментом данного этапа исследования остеогенной дифференцировки является, на наш взгляд, изучение роли эндотелиальных клеток в модуляции остеогенной дифференцировки. Полученные нами ранее данные о позитивном влиянии эндотелиальных клеток на остеогенную дифференцировку при помощи активации сигнального пути Notch позволяют предположить возможность модуляции свойств эндотелиальных клеток с целью управления остеогенной дифференцировкой. Таким образом, значимость результатов проекта будет заключаться в расшифровке механизмов запуска остеогенной дифференцировки в зависимости от свойств эндотелиальных клеток. Помимо этого, будет продолжено начатое в предыдущие годы исследование влияния сигнального пути Notch на остеогенные пути на молекулярном уровне. Мы проанализируем взаимодействие Notch и Runx2, а также исследуем интерактом активных доменов Notch при остеогенной дифференцировке. Мы предполагаем получение следующих результатов. 1. Выявление ключевых сигнальных путей, формирующих остеоиндуктивный профиль эндотелиальных клеток. Полученные результаты открывают перспективы для регуляции выявленных молекулярных участников в эндотелиальных клетках с целью получения эндотелия либо усиливающего, либо ингибирующего остеогенную дифференцировку подлежащих мезенхимных клеток. Сравнение дифференциально экспрессирующихся генов и белков между монокультурами МСК и МСК после контактного и бесконтактного сокультивирования с эндотелиальными клетками позволит определить ключевые сигнальные пути, активируемые при взаимодействии эндотелиальных клеток и МСК в условиях остеогенной дифференцировки. 2. Определение роли сигнального пути Notch и рецептора ERRα в формировании эндотелиального профиля, регулирующего остеогенную дифференцировку. 3. Оценка роли факторов механотрансдукции Kl2 и Klf4 в формировании молекулярного профиля эндотелиальных клеток, регулирующих остеогенную дифференцировку. 4. Будут изучены механизмы взаимодействия сигнального пути Notch и транскрипционного фактора Runx2. В то время как Runx2 – это мастер-ген остеогенной дифференцировки, определяющую роль сигнального пути Notch в процессе остеогенной дифференцировки удалось продемонстрировать сравнительно недавно. Поэтому механизмы их взаимодействия еще не были изучены подробно. Известно, в том числе и из экспериментов на наших клеточных моделях с использованием интерстициальных клеток аортального клапана и других клеток, что Runx2 не относится к мишеням Notch-сигналинга, но активация этого сигнального пути может приводить к повышению экспрессии Runx2. Данные о механизмах Notch-зависимой экспрессии Runx2 важны для понимания как нормальной, так и эктопической кальцификации. 5. Активация Notch вызывается серией протеолитических расщеплений, результатом которых становится попадание внутриклеточных доменов рецепторов Notch в ядро, где они взаимодействуют с ДНК-связывающими белками. Таким образом, внутриклеточные домены рецепторов Notch являются основной сигнальной единицей. Изучение интерактома внутриклеточных доменов поможет прояснить сложные и контекст-зависимые молекулярные механизмы регуляции сигнального пути Notch. Важно отметить, что протеомы и транскриптомы разных типов клеток отличаются это может обуславливать разный результат одного и того же сигнального события. Поэтому анализ интерактома в разных типах клеток или при разных условиях передачи сигналов (например, + или - Notch) может дать представление о дифференциальных действиях и плейотропной природе передачи сигналов Notch. Полученные результаты позволят ответить на ряд фундаментальных вопросов: Какие факторы формируют остеоиндуктивные свойства эндотелиальных клеток? Какие сигнальные пути вовлечены в регуляцию остеогенной дифференцировки через межклеточные взаимодействия с эндотелиальными клетками? Какие факторы могут быть модулированы для получения эндотелиальных клеток с интересующими остеорегулирующими свойствами? Какие сигнальные молекулы взаимодействуют с активными внутриклеточными доменами Notch при остеогенной дифференцировке? Как взаимодействуют сигнальный путь Notch и мастер-ген остеогенной дифференцировки Runx2? Какова роль эстрогенового рецептора ERRalpha в остеогенной дифференцировке?

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---