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 20-15-00271

НазваниеРоль цитоскелетных и Z-диск ассоциированных белков в патогенезе заболеваний миокарда и скелетной мускулатуры.

Руководитель Костарева Анна Александровна, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова" Министерства здравоохранения Российской Федерации , г Санкт-Петербург

Конкурс №45 - Конкурс 2020 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 слова миокард, саркомер, цитоскелет, Z-диск, кардиомиопатия, миопатия, митохондрии, воспаление, аутофагия, митофагия, микровезикулы, индуцированные плюрипотентные клетки, мутации

Код ГРНТИ76.03.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Проект направлен на расшифровку молекулярных механизмов кардиомиопатий, ассоциированных с патологией структурных и цитоскелетных белков, и идентификацию универсальных внутриклеточных путей их патогенеза, которые могут являться мишенями для терапевтического воздействия. Раскрытие этих механизмов является важным для создания новых терапевтических подходов, что позволит снизить частоту инвалидизации и потребность в высокотехнологичных методах лечения среди молодых пациентов и пациентов детской группы. Кардиомиопатии – это тяжелые, чаще всего генетически-обусловленные заболевания миокарда, при которых нарушается его структура и функции, а также развивается синдром сердечной недостаточности. Несмотря на низкую распространенность кардиомиопатий в популяции, их клиническая значимость очень велика и определяется двумя главными аспектами. Во-первых, кардиомиопатии являются наиболее частой причиной синдрома внезапной сердечной смерти в молодом возрасте. Во-вторых, кардиомиопатии являются наиболее частой причиной развития сердечной недостаточности в детском и молодом возрасте. Таким образом, разработка и поиск новых подходов к лечению данной патологии является крайне актуальной задачей современной фундаментальной и трансляционной медицины. Сложность структуры кардиомиоцитов и высокая степень их дифференцировки, большой спектр генов, ассоциированных с развитием кардиомиопатий, индивидуальный характер большинства мутаций и отсутствие доминирующих причинных генов делает крайне сложным и маловероятным применение подходов генной терапии у пациентов с данными заболеваниями миокарда. Методы генной терапии, успешно апробированные для лечения нейромышечной патологии (миодистрофии Дюшена) и методы фермент-заместительной терапии, считающиеся прорывными при лечении некоторых болезней обмена веществ и нарушении метаболизма (болезнь Гоше, болезнь Фабри), не могут быть масштабно использованы в случае генетически-обусловленных кардиомиопатий. В связи с этим необходим интенсивный поиск ключевых молекулярных событий, которые могут лежать в основе развития одновременно нескольких генетических форм кардиомиопатий, что потенциально даст возможность разработки персонифицированных, но одновременно и универсальных терапевтических подходов. В предлагаемом проекте данная задача будет решаться путем изучения молекулярных механизмов асептического воспаления в мышечных клетках с применением транскриптомного анализа, а также путем его подавления. В рамках проекта будут решаться следующие научные задачи: 1. Поиск новых патогенных вариантов в генах, кодирующих цитоскелетные и Z-диск ассоциированные белки, в когорте пациентов с генетически-обусловленными кардиомиопатиями методом целевого секвенирования нового поколения и экзомного секвенирования. Полученные данные о новых и уже известных генетических вариантах позволят создать линии индуцированных плюрипотентных клеток (иПСК) с использованием первичных клеток пациентов (мононуклеаров периферической крови). Эти линии после проведения кардиогенной дифференцировки будут служить моделью для изучения молекулярных механизмов кардиомиопатий. 2. Изучение влияния патогенных вариантов (мутаций) в гене десмина (DES) и в гене филамина C (FLNC) на структурные и функциональные особенности митохондрий, а также исследование роли митохондриальной ДНК (мтДНК) в развитии стерильного воспаления и структурно-функционального повреждения миоцитов. В моделях мышечных клеток линии С2С12, нокаутных по гену DES и нокаутных по гену FLNC, а также в клетках линии С2С12, несущих мутантые формы этих генов, будут оценены: митохондриальный мембранный потенциал, формирование митохондриальных пор неспецифической проницаемости (mPTP), число копий и целостность мтДНК, а также митохондриальная динамика – процессы деления и слияния митохондрий (fission/fusion). Способность мтДНК участвовать в развитии стерильного воспаления будет оценена по степени активации TLR9, а также по уровню экспрессии про-воспалительных цитокинов. 3. Изучение влияния патогенных вариантов (мутаций) в гене DES и в гене FLNC на гомеостаз белков (протеостаз) мышечных клеток. За клеточный гомеостаз, и за протеостаз в частности, в клетке отвечает процесс аутофагии. В моделях мышечных клеток линии С2С12, нокаутных по гену DES и нокаутных по гену FLNC, а также в клетках линии С2С12, несущих мутантые формы этих генов, будут оценены процессы аутофагии и митофагии (направленная утилизация нефункциональных митохондрий). Будет оценен эффект от оверэкспрессии и нокдауна гена BAG3, а также эффект рапамицина в отношении модуляции процессов шаперон-зависимой селективной аутофагии и митофагии в присутствии мутаций генов DES и FLNC. 4. Исследование взаимосвязи между нарушением структуры цитоскелетных белков, формированием внутриклеточных белковых агрегатов, дисфункцией митохондрий и индукцией стерильного внутриклеточного воспаления. В модели клеток линии С2С12, несущих агрегатные и неагрегатные мутантные формы генов DES и FLNC, методом РНК-секвенирования будет оценен клеточный транскриптом и измерена активация системы комплемента и каскада TLR9-p38 MAPK. Будет оценен эффект фармакологического блокатора TLR9 ODN2088 на процесс стерильного внутриклеточного воспаления, индуцированного мутантными формами цитоскелетных и Z-диск ассоциированных белков. 5. Изучение роли белка филамина С (ген FLNC) в процессе пролиферации, миграции и миогенной/кардиогенной дифференцировки клеток, а также его вклад в реализацию сигнального каскада Hippo и динамику актинового цитоскелета в ходе кардиомиогенной и миогенной дифференцировок. 6. Создание экспериментальной модели Danio rerio, несущей мутацию в гене FLNC, с целью исследования ультраструктурных нарушений и изменений наномеханики саркомера, лежащих в основе филамин-ассоциированной кардиомиопатии. Достижимость поставленных задач и высокая вероятность получения запланированных результатов определяется опытом коллектива, большими стажем научной работы в области изучения кардиомиопатий и генетически-обусловленных заболеваний миокарда, наличием большого количества отработанных методических подходов и существенным заделом, сформированными и доступными для анализа когортами пациентов, наличием высокорейтинговых публикаций в области исследования и успешным опытом завершения предыдущих научных проектов по данной тематике, в частности предыдущих грантов РНФ14-15-00745 и РНФ14-15-00745П.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---