Исследование участия ниши костного мозга, регулирующей кроветворение, в развитии рецидивов у больных острыми лейкозами

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 22-15-00018

НазваниеИсследование участия ниши костного мозга, регулирующей кроветворение, в развитии рецидивов у больных острыми лейкозами

Руководитель Петинати Наталия Арнольдовна, Кандидат медицинских наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр гематологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации , г Москва

Конкурс №68 - Конкурс 2022 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 мультипотентные мезенхимные стромальные клетки, острый лейкоз, рецидив, эпигенетическая регуляция, экспрессия генов, секреция белков

Код ГРНТИ76.29.33

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Пациенты с онкогематологическими заболеваниями, несмотря на значительные успехи в терапии, никогда не излечиваются полностью, успешность лечения определяется длительностью ремиссии. Термин «излечение» не применяется, поскольку невозможно полностью исключить сохранение стволовых опухолевых клеток в организме. В последние годы кроме химиотерапевтических препаратов, действующих на все делящиеся клетки, появились таргетные препараты, направленные на конкретное звено патогенеза заболевания, гипометилирующие агенты и разработаны средства усиления противоопухолевого иммунитета. Основной нерешенной проблемой терапии острых лейкозов остаются рецидивы заболевания. Частота рецидивов при онкогематологических заболеваниях остается крайне высокой и у взрослых составляет 35-80% при остром миелоидном лейкозе (ОМЛ) и 30-40% при остром лимфобластном лейкозе (ОЛЛ). Развитие рецидива связано с активацией лейкозных стволовых клеток (ЛСК), находившихся в состоянии покоя во время терапии и ремиссии. Как правило, такие клетки устойчивы к препаратам, с помощью которых была достигнута ремиссия. Вероятность достижения второй ремиссии не высока, а долгосрочная выживаемость пациентов крайне низка. Это связано с тем, что ЛСК и их потомки приобретают устойчивость к препаратам за счет внутренних эпигенетических факторов, дополнительных мутаций и адаптации стромального микроокружения. Кроветворение у взрослого человека регулируется стромальным микроокружением костного мозга. Судьба стволовой кроветворной клетки (СКК) – остается она в состоянии покоя или уходит в пролиферацию и дифференцировку – определяется как внутренними, так и внешними факторами. К последним относятся сигналы, которые эта клетка получает извне от эндостальной кроветворной ниши, в состав которой входят растворимые факторы, внеклеточный матрикс и клеточные элементы (веретеновидные остеобласты, мезенхимные стромальные клетки (МСК), клетки, продуцирующие хемокин CXCL12, немиелинизированные шванновские клетки). Внутриклеточная регуляция состояния покоя менее изучена. Известно, что стволовые кроветворные клетки «считают» количество проделанных митозов и отвечают на эпигенетическую регуляцию. Эти факторы определяют продолжительность нахождения стволовой клетки в состоянии покоя. При этом ЛСК, аналогично СКК могут находиться в кроветворной нише в состоянии покоя неопределенно длительное время. ЛСК также регулируются стромальным микроокружением костного мозга и адаптируют нишу под собственные нужды. Развитие рецидива может быть связано с тем, что стромальное микроокружение стимулировало выход из состояния покоя и пролиферацию опухолевой клетки. Мультипотентные мезенхимные стромальные клетки (МСК) и их потомки формируют костномозговую нишу. Показано, что МСК, экспрессируя и секретируя CXCL12, удерживают ЛСК в состоянии покоя и повышают их устойчивость к лекарственным препаратам (Agarwal et al., 2019; Comazzetto et al., 2021). Вместе с тем МСК секретируют микроРНК-126, ограничивающую пролиферацию ЛСК (Zhang et al., 2018). В свою очередь опухолевые клетки индуцируют в МСК продукцию интерлейкинов 6 и 8, и аспарагина, которые предохраняют ЛСК от действия химиотерапии (Batsivari et al., 2021; Chen et al., 2019; Chiu et al., 2021). Очевидно, что сложная комбинация внутренних и внешних факторов, регулирующих развитие рецидива, требует разностороннего изучения. В работе планируется охарактеризовать МСК больных острыми лейкозами в дебюте заболевания, в ремиссии и при развитии рецидива. В качестве контроля будут использованы МСК здоровых доноров, МСК больных диффузной В-клеточной крупноклеточной лимфомой (ДВККЛ) без поражения костного мозга будут исследованы для оценки дистантного взаимодействия опухоли со стромой, а МСК больных апластической анемией (АА), как патология, при которой процессы кроветворения нарушены, но в организме пациентов отсутствуют опухолевые клетки. Поиск различий будет произведен на белковом, генетическом и эпигенетическом уровнях. Изучение МСК из костного мозга больных гематологическими заболеваниями может стать отправной точкой в поиске механизмов и ключевых регуляторов патогенеза рецидивов и дать молекулярные основы для поиска терапевтических мишеней в кроветворной нише для элиминации покоящихся опухолевых клеток.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Дорофеева А.И., Шипунова И.Н., Лучкин А.В., Абрамова А.В., Фидарова З.Т., Двирнык В.Н., Гальцева И.В., Михайлова Е.А., Паровичникова Е.Н. Различия в дифференцировочном потенциале и относительном уровне экспрессии генов в КОЕф из костного мозга больных апластической анемией в дебюте в зависимости от тяжести заболевания Клеточные технологии в биологии и медицине, номер 4 (год публикации - 2022)

2. Садовская А.В., Петинати Н.А., Капранов Н.М., Дризе Н.И., Васильева А.Н., Алешина О.А., Паровичникова Е.Н. Динамика изменений свойств мультипотентных мезенхимных стромальных клеток у больных с острыми лейкозами Клеточные технологии в биологии и медицине, номер 4, страницы 246-253 (год публикации - 2022)
10.47056/1814-3490-2022-4-246-253

3. Садовская А.В., Петинати Н.А., Капранов Н.М., Дризе Н.И., Васильева А.Н., Алешина О.А., Паровичникова Е.Н. Изменения свойств мультипотентных мезенхимных стромальных клеток у пациентов с острыми лейкозами Гены и клетки, Том XVII, № 3, страницы 202-203 (год публикации - 2022)

4. Шипунова И.Н., Дорофеева А.И., Савватеева Т.Ф., Кузьмина Л.А., Паровичникова Е.Н. Гетерогенность экспрессии гена NES в мезенхимных клетках-предшественницах из костного мозга человека Гены и клетки, Том XVII, № 3, страница 262 (год публикации - 2022)

5. Садовская А.В., Петинати Н.А., Дризе Н.И., Смирнов И.П., Побегуц О.В., Арапиди Г.П., Лагарькова М.А., Белявский А.В., Васильева А.Н., Алешина О.А., Паровичникова Е.Н. Acute Myeloid Leukemia Causes Serious and Partially Irreversible Changes in Secretomes of Bone Marrow Multipotent Mesenchymal Stromal Cells International Journal of Molecular Sciences, 24(10), 8953 (год публикации - 2023)
10.3390/ijms24108953

6. Садовская А.В., Петинати Н.А., Сац Н.В., Дризе Н.И., Васильева А.Н., Алешина О.А., Паровичникова Е.Н. Биогенез митохондрий в мультипотентных мезенхимных стромальных клетках больных с острыми лейкозами Клеточные технологии в биологии и медицине, № 3. С. 201-207 (год публикации - 2023)
10.47056/1814-3490-2023-3-201-207

7. Садовская А.В., Петинати Н.А., Дризе Н.И., Смирнов И.П., Побегуц О.В., Арапиди Г.П., Лагарькова М.А., Васильева А.Н., Алешина О.А., Паровичникова Е.Н. Differences in secretome of bone marrow multipotent mesenchymal stromal cells in patients at the onset of acute myeloid leukemia and after achieving remission HemaSphere, 7(S3), Pb1780, 3448-3449 (год публикации - 2023)
10.1097/01.HS9.0000973976.04333.84

8. Дорофеева А.И., Савватеева Т.Ф., Шипунова И.Н. Экспрессия гена нестина в стромальных предшественниках из костного мозга человека Гены и клетки, Т. 18, № 1. С. 53–60 (год публикации - 2023)
10.23868/gc278905

9. Садовская А.В., Петинати Н.А., Дризе Н.И., Васильева А.Н., Алешина О.А., Паровичникова Е.Н. Физиологические изменения, связанные с биогенезом митохондрий, в мультипотентных мезенхимальных стромальных клетках костного мозга у больных в дебюте острого миелоидного лейкоза и после достижения ремиссии Сборник тезисов XXIV съезда физиологического общества им. И. П. Павлова. Санкт-Петербург, с.117 (год публикации - 2023)

10. Садовская А.В., Петинати Н.А., Сац Н.В., Дризе Н.И., Васильева А.Н., Алешина О.А., Паровичникова Е.Н. Metabolic alterations in the bone marrow multipotent mesenchymal stromal cells in patients at the onset of acute myeloid leukemia and after achieving remission Experimental Hematology, Volume 124, Supplement, 2023, Page S76 (год публикации - 2023)
10.1016/j.exphem.2023.06.160

11. Садовская А.В., Петинати Н.А., Сац Н.В., Капранов Н.М., Давыдова Ю.О., Фастова Е.А., Магомедова А.У., Васильева А.Н., Алешина О.А., Арапиди Г.П., Шендер В.О., Смирнов И.П., Побегуц О.В., Лагарькова М.А., Дризе Н.И., Паровичникова Е.Н. Влияние В-клеточных опухолей на функциональные свойства мультипотентных мезенхимных стромальных клеток костного мозга Гематология и трансфузиология, Гематология и трансфузиология. 2024. Т. 69. № 2 S1. С. 76. (год публикации - 2024)

12. Садовская А.В., Петинати Н.А., Дризе Н.И.1 Васильева А.Н., Алешина О.А., Паровичникова Е.Н. Нарушения метаболизма в мультипотентных мезенхимных стромальных клетках костного мозга больных острыми лейкозами в дебюте заболевания и по мере лечения Морфология, Материалы VI Национального конгресса по регенеративной медицине ; Санкт-Петербург, 13–15 ноября 2024 г. СанктПетербург: Эко-Вектор, 2024. сс. 876-877 (год публикации - 2024)
10.17816/morph.konf2024

13. Дорофеева А.И., Савватеева Т.Ф., Шипунова И.Н. Возрастные изменения спектра дифференцировочного потенциала индивидуальных колоний стромальных предшественников из костного мозга человека Морфология, Материалы VI Национального конгресса по регенеративной медицине; Санкт-Петербург, 13–15 ноября 2024 г. СанктПетербург: Эко-Вектор, 2024. сс 298-299 (год публикации - 2024)
10.17816/morph.konf2024

14. Петинати Н.А., Садовская А.В., Сац Н.В., Капранов Н.М., Давыдова Ю.О., Фастова Е.А., Магомедова А.У., Васильева А.Н., Алешина О.А., Арапиди Г.П., Шендер В., Смирнов И.П., Побегуц О.В., Лагарькова М.А., Дризе Н.И., Паровичникова Е.Н. Молекулярные изменения иммунологических характеристик мультипотентных мезенхимных стромальных клеток костного мозга при лимфоидной неоплазии БИОХИМИЯ, Биохимия. 2024. Т. 89. № S5. С. 866-886 переводная версия Biochemistry (Moscow), 2024, Vol. 89, No. 5, pp. 883-903., 2024 (год публикации - 2024)
10.31857/S0320972524050097

15. Садовская А.В., Петинати Н.А., Шипунова И.Н., Дризе Н.И., Смирнов И.П., Побегуц О.В., Арапили Г.П., Лагарькова М.А., Карасева Л.А., Покровская О.С., Кузьмина Л.А., Васильева А.Н., Алешина О.А., Паровичникова Е.Н. Damage of the bone marrow stromal precursors in patients with acute leukemia at the onset of the disease and during treatment International Journal of Molecular Sciences, Int. J. Mol. Sci. 2024, 25(24), 13285 (год публикации - 2024)

16. Петинати Н.А., Садовская А.В., Васильева А.Н., Алешина О.А., Арапиди Г.П., Смирнов И.П., Лагарькова М.А., Дризе Н.И., Паровичникова Е.Н. Протеом мультипотентных мезенхимных стромальных клеток костного мозга у больных острым миелоидным лейкозом Гематология и трансфузиология, Гематология и трансфузиология. 2024. Т. 69. № 2 S1. С. 129. (год публикации - 2024)

17. Петинати Н.А., Садовская А.В., Шипунова И.Н., Дорофеева А.И., Дризе Н.И., Васильева А.Н., Алешина О.А., Покровская О.С., Кузьмина Л.А., Старченко С.Э., Суримова В.А., Куликов С.М., Паровичникова Е.Н. Blood Serum from Patients with Acute Leukemia Inhibits the Growth of Bone Marrow Multipotent Mesenchymal Stromal Cells Biomedicines, 13, 1265 (год публикации - 2025)
10.3390/biomedicines13051265

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Были проанализированы изменения, происходящие в МСК из костного мозга в дебюте, ремиссии, при рецидиве острых лейкозов и через 4-11 лет после окончания лечения. Показано, что способность МСК из костного мозга к пролиферации снижается у пациентов в дебюте заболевания и только частично восстанавливается в ремиссии. При развитии рецидива происходят фатальные изменения в концентрации МСК в костном мозге. Она резко снижается. В некоторых случаях не удается получить культуру МСК при рецидиве, а в тех случаях, когда удается, МСК часто не проходят более двух пассажей. При сохранении ремиссии в течение многих лет пролиферативный потенциал МСК полностью не восстанавливается. В МСК больных острыми лейкозами нарушается экспрессия генов, отвечающих за дифференцировку, регуляцию кроветворения и иммунологические функции. Экспрессия генов зависит от природы острого лейкоза и различается у миелоидных и лимфоидных вариантов. Экспрессия генов факторов, отвечающих за поддержание кроветворных клеток в состоянии покоя, снижается при всех вариантах в дебюте, и при миелоидных острых лейкозах еще больше снижается по достижению ремиссии заболевания. Экспрессия генов провоспалительных цитокинов снижается в дебюте в сравнении с клетками здоровых доноров, а затем повышается в ремиссии. Во всех вариантах и в дебюте, и в ремиссии повышается экспрессия генов-маркеров жировой дифференцировки и снижается экспрессия маркеров костной и хрящевой дифференцировок. Анализ протеома выявил существенные изменения в МСК пациентов по сравнению с клетками здоровых доноров. И в дебюте, и в ремиссии заболевания, в протеоме МСК пациентов отсутствуют или существенно снижены более 100 белков, относящихся к метаболизму (биогенезу митохондрий), поддержанию кроветворения, сохранению стволовых кроветворных клеток в состоянии покоя и участвующих в стромальных дифференцировках. Протеомы МСК больных ОМЛ и ОЛЛ существенно различаются. Еще сильнее различаются секретомы МСК больных острыми миелоидными и лимфоидными лейкозами как между собой, так и с клетками здоровых доноров. Множество белков, секретируемых клетками здоровых доноров, не секетируются МСК больных. При этом в протеоме и секретоме МСК больных выявляются белки, ассоциированные с лейкемией и поддержанием опухолевых клеток. И на уровне экспрессии генов и на уровне протеома в МСК больных острыми лейкозами наблюдается изменения в биогенезе митохондрий. К ним относятся изменения в ядерных белках, регулирующих основные функции митохондрий, и в митохондриальных белках. Таким образом на различных уровнях показано, что основные характеристики МСК не восстанавливаются по достижению ремиссии.

Публикации

Возможность практического использования результатов
Эффективность терапии острых лейкозов за последние десятилетия значительно повысилась, однако для большинства нозологических форм она остается неудовлетворительной. Полученные в результате выполнения проекта данные формируют основу для поиска новых подходов и новых терапевтических мишеней при острых лейкозах. Часть из возможных мишеней определена.