Регуляция дифференцировочного и метаболического потенциалов мезенхимных стромальных клеток жировой ткани человека с использованием технологии кольцевых РНК

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 25-75-10036

НазваниеРегуляция дифференцировочного и метаболического потенциалов мезенхимных стромальных клеток жировой ткани человека с использованием технологии кольцевых РНК

Руководитель Стафеев Юрий Сергеевич, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии имени академика Е.И. Чазова" Министерства здравоохранения Российской Федерации , г Москва

Конкурс №111 - Конкурс 2025 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка молодых ученых»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-101 - Экспериментальная медицина

Ключевые слова мезенхимные стромальные клетки жировой ткани; адипогенез; остеогенез; сахарный диабет 2 типа; кольцевые РНК; микроРНК

Код ГРНТИ34.15.41

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В современном мире ожирение и метаболические заболевания формируют существенную долю в структуре смертности и инвалидизации населения. Первой тканью, встречающейся с пищевой перегрузкой, является жировая ткань, вынужденная запасать избыток нутриентов и изменять физиологию адипоцитов. Одним из адаптивных ответов жировой ткани на пищевую перегрузку является формирование новых жировых депо путем активации пролиферации мезенхимных стволовых клеток жировой ткани (МСК ЖТ) и активного адипогенеза. При срыве этой адаптационной возможности жировой ткани происходит падение пролиферации стволовых клеток жировой ткани и их адипогенной дифференцировки (в том числе термогенной, которая играет важную роль в поддержании метаболического гомеостаза) с последующим гипертрофическим ремоделированием жировой ткани, развитием инсулинорезистентности и сахарного диабета 2 типа (СД2). Снижение активности адипогенеза при СД2 может быть вызвано гиперактивацией остеогенеза МСК ЖТ. Поэтому, крайне перспективным направлением в экспериментальной терапии СД2 является изменение дифференцировочного потенциала МСК ЖТ. Таким образом, становится понятно, что важнейшей задачей является подавление процессов остеогенеза и стимуляция процессов термогенного адипогенеза для коррекции диабетического фенотипа МСК ЖТ. Одним из центральных регуляторов белого адипогенеза является транскрипционный фактор PPARg, ранее его фармакологическая активация демонстрировала впечатляющие результаты для контроля гликемии у пациентов с СД2. Важным игроком в транскрипционной регуляции термогенного адипогенеза является транскрипционный фактор PRDM16. Стоит отметить, что для корректной термогенной дифференцировки адипоцитов необходима активация как PPARg, так и PRDM16. Один из центральных регуляторов остеогенной дифференцировки - транскрипционный фактор RUNX2. Учитывая антагонизм остеогенеза и адипогенеза, хорошо описанный в литературе, перспективной идеей является разработка платформы для двунаправленной регуляции активности транскрипционных факторов и, соответственно, процессов адипо- и остеогенеза. Данный эффект будет достигнут путем подавления активности транскрипционного фактора RUNX2 и стимуляции активности транскрипционных факторов PPARg и PRDM16. В данном проекте мы предлагаем разработку РНК-платформы на основе кольцевых РНК. Одно из основных биотехнологических применений кольцевых РНК основано на их способности связывать микроРНК и служить “губкой” для различных микроРНК, выключая их из процессов генной регуляции. микроРНК являются важнейшими регуляторами для многих белков, в том числе для транскрипционных факторов. Описано немало микроРНК, подавляющих активность одновременно PPARg и PRDM16 (miR-93, miR-106b, miR-129-5b и др.). Также описаны микроРНК, стимулирующие активность RUNX2 (miR-9). Более того, описаны микроРНК, которые осуществляют действие аналогичное смещению транскрипционной активности при СД2 - данные микроРНК активируют RUNX2, подавляя PPARg и PRDM16 (miR23b-3p и miR-27b). Именно связывание данных микроРНК на платформе кольцевых РНК позволит подавить активность RUNX2 и усилить активность PPARg и PRDM16, что позволит преодолеть СД2-ассоциированный сдвиг дифференцировочного потенциала МСК ЖТ человека. Актуальность заявленной научной работы обусловлена высокой распространенностью ожирения и СД2 в популяции. В настоящее время клеточные и генетические технологии в коррекции СД2 активно развиваются, особенно актуальным является тканевая инженерия с использованием термогенных адипоцитов. Научная новизна заявленной научной работы обусловлена отсутствием в мировой литературе платформ для двунаправленной регуляции активности транскрипционных факторов на основе кольцевых РНК. Более того, кольцевые РНК являются относительно новой технологической платформой для развития потенциальной экспериментальной терапии и их использование для коррекции физиологического состояния клеток является новым научным направлением.

Ожидаемые результаты
В ходе выполнения данного научного проекта планируется разработать платформу для регуляции дифференцировочной активности МСК ЖТ человека, которая в дальнейшем может быть использована в качестве терапевтического подхода к коррекции ожирения, СД2 и иных патологий, связанных с нарушением дифференцировочного потенциала МСК ЖТ. Данный подход является достаточно оригинальным и ранее был использован только для регуляции остеогенеза и использования модифицированных клеток в тканеинженерных конструкциях для закрытия костных дефектов. Подобные разработки для коррекции свойств стволовых клеток и зрелых адипоцитов с целью коррекции ожирения и СД2 являются не столь распространенными, однако чрезвычайно важными, так как именно регуляция свойств стволовых и зрелых клеток жировой ткани является патогенетической терапией ожирения. Важность полученных результатов в области регуляции физиологии МСК ЖТ определяется высокой распространенностью ожирения и СД2 в мировой и отечественной популяциях. Ранее были представлены платформы для двунаправленной регуляции активности стволовых клеток на основе ДНК-инструментов и технологии нередактирующих систем CRISPR, использующих нуклеазу dCas9 с делетированной нуклеазной активностью. Данные платформы эффективно работали в двунаправленном формате для регуляции остеогенной дифференцировки, однако их большой размер вызывал существенные проблемы с поиском необходимой векторной конструкции и делал их использование невозможным на системном уровне, только на уровне тканеинженерных конструкций. Особенностью предлагаемой нами платформы является ее разработка на базе кольцевых РНК (кРНК) - нового биотехнологического инструмента для регуляции физиологии клеточных систем. Существенными преимуществами кРНК является их малый размер, а также высокая устойчивость к деградации, так как они защищены от действия экзонуклеаз. Все эти свойства делают кольцевые РНК чрезвычайно удобными для потенциальной клинической трансляции. Более того, РНК-технологии в настоящее время активно развиваются в отношении вакцин на основе мРНК, а также реальных клинических препаратов на основе малых интерферирующих РНК (антисенс РНК к PCSK9 в настоящее время реализована в клинике в виде препарата Инклизиран) и технология кРНК является логичным развитием данного направления разработки терапевтических платформ на основе РНК. Отдельной важной особенностью нашего проекта, обеспечивающей его высокую научную новизну, является подход к двунаправленной регуляции дифференцировочной активности МСК ЖТ не с помощью прямой регуляции экспрессии генов, а с помощью регуляции концентрации регуляторных миРНК ключевых транскрипционных факторов остео- и адипогенезов через создание кРНК-”губок”, которые способны связывать и удерживать регуляторные миРНК. Такой подход к двунаправленной регуляции клеточной дифференцировки будет применяться впервые в мире. Таким образом, заявленная тема проекта является актуальной с научной точки зрения, так как разработка платформы для двунаправленной регуляции экспрессии генов с помощью технологии кРНК проводится впервые в мире. Кроме этого, данная платформа имеет высокий трансляционный потенциал, главным образом в связи с ее небольшим размером и удобством доставки хоть в формате ДНК конструкции для гиперэкспрессии целевой кРНК, либо непосредственно в формате введения кРНК конструкции в клетки. Резюмируя, результаты, полученные в данном проекте, будут обладать высоким научным уровнем, а также большой практической значимостью и высоким потенциалом для дальнейшей трансляции.