Молекулярно-генетические механизмы регуляции ангиогенеза

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 17-15-01230

НазваниеМолекулярно-генетические механизмы регуляции ангиогенеза

Руководитель Сельков Сергей Алексеевич, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. Отта" , г Санкт-Петербург

Конкурс №18 - Конкурс 2017 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-108 - Иммунология

Ключевые слова ангиогенез, эндоглин, VEGF, TGF, макрофаги, трофобласт, NK-клетки, эндотелиальные клетки, мезенхимные стволовые клетки, моноклональные антитела, РНК-интерференция

Код ГРНТИ76.03.55

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Развитие многих заболеваний человека зависит от интенсивности процесса ангиогенtза (образования новой капиллярной сети). Образование разветвленной кровеносной сети внутри злокачественных новообразований приводит к увеличению скорости их роста и способствует метастазированию. Вопрос о контроле ангиогенеза при лечении онкологических заболеваний был поставлен еще в 1970-х гг. [1]. Напротив, преэклампсия, одно из наиболее распространенных осложнений беременности, является следствием нарушения васкуляризации плаценты и системной эндотелиальной дисфункции. В настоящее время возможно лишь симптоматическое лечение этого заболевания [2]. Эти примеры показывают, что методы направленной регуляции ангиогенеза могут быть использованы в качестве элементов терапии этих заболеваний. Основным фактором индукции механизмов ангиогенеза является локальная гипоксия тканей, вызванная их ростом (увеличение размеров плаценты или разрастание солидных опухолей). Образование новой капиллярной сети состоит из нескольких этапов: деградации базальной мембраны и внеклеточного матрикса, миграции и пролиферации эндотелиальных клеток (ЭК), формирования ими капиллярных трубок, установления контактов между ЭК и муральными клетками (МК) и восстановления базальной мембраны [3, 4]. Регуляция этих процессов осуществляется посредством цитокинов, образования межклеточных контактов (ЭК-ЭК и ЭК-МК) и взаимодействия клеток с элементами матрикса [3, 5, 6]. Согласно современным представлениям цитокины VEGF, BMP-9 и TGF-β играют ведущую роль в регуляции механизмов ангиогенеза на всех его этапах [7, 8]. Рецепция молекул VEGF осуществляется посредством двух близких по строению рецепторов – VEGFR-1 и VEGFR-2 [3]. Два других фактора взаимодействуют с рецепторными комплексами BMP и TGF-β. Их общим компонентом является мембранный гликопротеин – эндоглин (CD105) [9]. Этот антиген также взаимодействует с интегрином CD49e/CD18 и играет существенную роль в адгезии клеток, организации их цитоскелета и установлении межклеточных контактов [10]. Взаимодействие ЭК с перицитами (их отождествляют с мезенхимными стволовыми клетками (МСК)) имеет ключевое значение в процессе стабилизации стенок новых сосудов [11]. Следует отметить, что CD105 является маркером обоих типов клеток [12]. Растворимые формы эндоглина (sEng) и VEGFR (sVEGFR) обладают анти-ангиогенными свойствами. Они могут выступать в качестве рецепторов-ловушек и способны изменять адгезию ЭК к базальной мембране и другим клеткам. Избыточная продукция этих молекул отмечена в крови беременных женщин, страдающих преэклампсией, и обусловливает выраженность симптомов заболевания [13]. В предлагаемом проекте будут исследованы эффективности трех подходов к регуляторному воздействию на механизмы ангиогенеза. Первый вариант регуляции ангиогенеза может быть обеспечен за счет введения в ЭК малых интерферирующих РНК (миРНК). Эта процедура позволит направленно ингибировать экспрессию генов, регулирующих ангиогенные механизмы. Преимуществами векторов на основе олиго- и полипептидов по сравнению с вирусными носителями являются возможность модификации их аминокислотного состава, биодеградируемость носителей, отсутствие ограничений на размер доставляемых генетических конструкций и низкая иммуногенность [14]. Клеточная специфичность введения препарата обеспечивается за счет рецептор-опосредованного эндоцитоза [15]. Перспективными мишенями для направленной доставки миРНК в ЭК являтся рецепторы, участвующие в процессах ангиогенеза, например CD184 и CD51 [16, 17]. Второй подход к регуляции ангиогенеза основан на использовании микровезикул. Эти замкнутые фрагменты плазматической мембраны диаметром 0,1-1 мкм принимают участие в межклеточной коммуникации [18, 19]. Их образование усиливается при активации, пролиферации, миграции и апоптозе ЭК [20]. Микровезикулы являются динамическими «носителями» пула различных биоактивных молекул во внеклеточной среде [21]. В их составе обнаруживают поверхностные и внутриклеточные молекулы, выполняющие регуляторные функции. Изучение механизмов формирования микровезикул и их функциональной активности открывает перспективы их применения в качестве терапевтических агентов [22-24]. В литературе опубликованы противоречивые сведения об их влиянии на способность ЭК к формированию микрососудистого русла [25-28]. Ввиду этого, изучение микрочастиц как нового средства сигнального воздействия на клетки является актуальной задачей. Третий вариант подразумевает использование моноклональных антител (МКАТ). Эти реагенты, связываясь с функционально активными эпитопами цитокинов или их рецепторов, способны модулироватьих функции. Показано, что МКАТ к VEGF, препятствующие взаимодействию цитокина с рецептором, ингибируют образование микрососудистой сети ЭК in vitro. На их основе был создан препарат «Авастин», который рекомендовали для анти-ангиогенной терапии рака толстой кишки, легких, молочной железы, почек и ряда других опухолей [29]. Однако, вопреки ожиданиям, многие опухоли приобретали устойчивость к его действию в течение нескольких месяцев, а во многих случаях были изначально невосприимчивы к нему. Эти результаты объясняют активацией альтернативных, VEGF-независимых, путей ангиогенеза в опухолевых тканях [30]. Следствием отсутствия позитивных эффектов стало сужение спектра онкологических заболеваний, для которых показана анти-VEGF терапия [31]. Одной из новых мишеней для анти-ангиогенной терапии является эндоглин. Показано, что ряд МКАТ к этому антигену также демонстрируют анти-ангиогенные свойства в экспериментах in vitro и in vivo [32, 33]. Существенное преимущество эндоглина как мишени для терапевтического воздействия состоит в том, что его экспрессия локализована на мембране эндотелиальных клеток, обращенной внутрь сосудов. Эта особенность устраняет проблему экстравазации вводимого внутривенно препарата. Гуманизированные МКАТ к эндоглину могут быть использованы в качестве терапевтического агента, модулирующего процессы ангиогенеза). Снижение концентрации sVEGFR в плазме крови пациенток возможно с помощью плазмафереза с применением отрицательно заряженной декстран-сульфат-целлюлозы [34]. Способы ингибирования продукции sEng или снижения его концентрации в циркуляции не известны [35]. Настоящий проект предполагает изучение иммунологических и молекулярно-генетических подходов, изложенных выше, к регуляции различных этапов ангиогенеза (пролиферации, миграции и формирование сосудов эндотелиальными клетками). Научная новизна поставленной в настоящем проекте задачи связана с разносторонним изучением путей коррекции функциональной активности эндотелиальных клеток в культуре.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Кореневский А.В., Милютина Ю.П., Жданова А.А., Пятыгина К.М., Соколов Д.И., Сельков С.А. Mass-Spectrometric Analysis of Proteome of Microvesicles Produced by NK-92 Natural Killer Cells. Bulletin of Experimental Biology and Medicine, Vol.165, no 4, pp. 564-571. (год публикации - 2018)
10.1007/s10517-018-4214-7

2. Смирнов И.В., Грязева И.В., Васильева М.Ю., Шашкова О.А., Самойлович М.П., Столбовая А.Ю., Солодовникова Н.Г., Зазерская И.Е., Сельков С.А., Климович В.Б. New highly sensitive sandwich ELISA system for soluble endoglin quantification in different biological fluids. Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation, 2018, - Oct 1. p:1-9. (год публикации - 2018)
10.1080/00365513.2018.1516892

3. Белякова К.Л., Степанова О.И., Шевелева А.Р., Михайлова В.А., Соколов Д.И., Сельков С.А. Взаимодействие NK-клеток, трофобласта и эндотелиальных клеток при ангиогенезе. Bulletin of Experimental Biology and Medicine (год публикации - 2019)

4. Павлов О.В., Сельков С.А. Плацентарные макрофаги.Морфофункциональные характеристики и роль в гестационном процессе. СПб.: Эко-Вектор,, СПб.: Эко-Вектор, 2018.- 223 с. (год публикации - 2018)

5. Павлов О.В., Селютин А.А., Павлова О.М., Сельков С.А. Macrophages are a source of IL-17 in the human placenta. American Journal of Reproductive Immunology, 2018;e13016 (год публикации - 2018)
10.1111/aji.13016

6. Слита А., Егорова А., Касалс А., Киселев А., Розенхолм Дж.М. Characterization of modified mesoporous silica nanoparticles as vectors for siRNA delivery Asian Journal of Pharmaceutical Sciences, V. 13 P. 592–599. (год публикации - 2018)
10.1016/j.ajps.2018.01.006

7. Маркова К.Л., Козырева А.Р., Горшкова А.А., Александрова Е.П., Березкина М.Э., Михайлова В.А., Иванова А.Н., Капуткина С.Ю., Онохин К.В., Бенкен К. А. Сельков С.А, Соколов Д.И. Использование различных методических подходов для оценки размера и морфологии микровезикул клеточных линий Клеточные технологии в биологии и медицине (год публикации - 2019)

8. Маркова К.Л., Степанова О.И., Шевелева А.Р., Костин Н.А., Михайлова В.А., Сельков С.А., Соколов Д.И Natural killer cell effects upon angiogenesis under conditions of contact-dependent and distant co-culturing with endothelial and trophoblast cells Medical Immunology (Russia), 21(3):427-440 (год публикации - 2019)
10.15789/1563-0625-2019-3-427-440

9. Козырева А.Р., Львова Т.Ю., Маркова К.Л., Симбирцев А.С., Ищенко А.М., Сельков С.А., Соколов Д.И. Влияние депривации VEGF на образование сосудов эндотелием в присутствии макрофагов Медицинская иммунология (год публикации - 2020)

10. Маркова К.Л., Михайлова В.А., Кореневский А.В., Милютина Ю.П., Александрова Е.П., Балабас О.А., Сельков С.А., Соколов Д.И. Microvesicles Produced by Natural Killer Cells of the NK-92 Cell Line Affect the Phenotype and Functions of Endothelial Cells of the EA.Hy926 Cell Line Medical Immunology (Russia) (год публикации - 2020)

11. Столбовая А.Ю., Смирнов И.В., Пиневич А.А., Берлина М.А., Козырева А.Р., Шашкова О.А., Соколов Д.И., Сельков С.А., Самойлович М.П. Влияние моноклональных антител к эндоглину человека на функциональнцые характеристики клеток эндотелия EA.hy926. Цитология, том 61, № 6, с. 439–454 (год публикации - 2019)
10.1134/S0041377119060075

12. Анна А. Егорова, София В. Штыкалова, Марианна А. Маретина, Дмитрий И. Соколов, Сергей А. Сельков, Владислав С. Баранов, Антон В. Киселев Synergistic anti-angiogenic effects by peptide-based combinatorial delivery of siRNAs targeting VEGFA, VEGFR1 and Endoglin genes Pharmaceutics, V.11, art. no. 261. (год публикации - 2019)
10.3390/pharmaceutics11060261

13. Михайлова В.А., Белякова К.Л., Вязьмина Л.П., Шевелева А.Р., Сельков С.А., Соколов Д.И. Determination of Microvesicles Formed by Natural Killer (NK) Cells, Using Flow Cytometry Медицинская иммунология (год публикации - 2018)

14. Соколов Д.И., Белякова К.Л., Михайлова В.А., Вязьмина Л.П., Милютина Ю.П., Шевелева А.Р., Жданова А.А., Малыгина Д.А., Онохин К.В., Иванова А.Н., Кореневский А.В., Сельков С.А. Phenotypic and functional characteristics of microvesicles produced by natural killer cells Experimental Biology and Medicine (год публикации - 2018)

15. Богачева М.С., Егорова А.А., Слита А.А., Маретина М.А., Баранов В.С., Киселев А.В. Arginine-rich cross-linking peptides with different SV40 nuclear localization signal content as vectors for intranuclear DNA delivery. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, 27 (21), pp. 4781-4785 (год публикации - 2017)
10.1016/j.bmcl.2017.10.001

16. Кореневский А.В., Щербицкая А.Д., Баженов Д.О., Соколов Д.И., Сельков С.А. Сравнение белковых профилей клеток линии NK-92, индуцированных интерлейкином 1β или форбол-12-миристат-13-ацетатом. ACTA NATURAE, ACTA NATURAE. – 2017. -Спецвыпуск – 192 с. – С. 22-23. (год публикации - 2017)

17. Керкешко Г.О., Кореневский А.В., Соколов Д.И., Сельков С.А. Роль взаимодействия экстраклеточных микровезикул трофобласта с клетками иммунной системы и эндотелия в патогенезе преэклампсии Медицинская иммунология (год публикации - 2018)

Публикации