Университет «Сириус»

Функциональные субпопуляции миелоидных клеток и иммунитет

О проекте

В ходе выполнения проекта проводится сравнительная оценка основных популяций миелоидных клеток, дифференцированных из костного мозга мышей с интактной или нарушенной передачей сигнала от TLR4 и TNF/TNFR с привлечением методов цитометрического и транскриптомного анализа, а также многопараметрического анализа цитокинов и хемокинов.

При активации рецепторов врожденного иммунитета макрофаги подвергаются обширной перестройке метаболизма, или метаболическому репрограммированию. При этом изменения в углеводном и энергетическом обмене в клетках приводят к накоплению метаболитов, играющих ключевую роль в иммунорегуляции, вызывающих активацию инфламмасом и продукцию провоспалительных цитокинов. Дисрегуляция продукции цитокинов может приводить к чрезмерной активации воспаления, что в случае его острого проявления может вызывать «цитокиновый шторм» и синдром активации макрофагов, как например, при COVID-19 или при ВИЧ-инфекции, или переходить в хроническую форму и способствовать развитию аутоиммунных и раковых состояний.

Нами будут изучены метаболические особенности макрофагов костного мозга мышей дикого типа и генетически-модифицированных мышей с нарушениями цитокиновых сигнальных каскадов, активированных различными лигандами рецепторов врожденного иммунитета (в том числе, TLR4), которые будут сопоставлены с профилем продукции растворимых медиаторов воспаления с помощью многопараметрического анализа цитокинов и хемокинов.

Кроме того, будет продолжено изучение иммунной системы «голого землекопа» - H. glaber – уникального долгоживущего животного.

Основные исследуемые параметры: экспрессия поверхностных маркеров на миелоидных клетках с применением методов проточной цитометрии, анализ продукции цитокинов и хемокинов при помощи иммуноферментного анализа и многопараметрического иммунологического теста по технологии Luminex xMAP, оценка метаболической активности в первичных культурах миелоидных клетках  (измерение гликолиза и дыхания при помощи Seahorse), анализ экспрессии генов методом ПЦР в реальном времени и транскриптомного анализа, многопараметрическая конфокальная микроскопия.

Руководитель

Сергей Артурович Недоспасов

Сергей Артурович Недоспасов

Доктор биологических наук, профессор, академик РАН, руководитель направления «Иммунобиология и биомедицина» Научного центра генетики и наук о жизни Научно-технологического университета «Сириус», заведующий лабораторией молекулярных механизмов иммунитета Института молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта РАН, заведующий отделом молекулярной иммунологии НИИ ФХБ им. А.Н. Белозерского, профессор кафедры иммунологии биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова

 

Актуальность проекта

В последние годы классические представления об онтогенетическом и функциональном разнообразии популяций миелоидных клеток значительно расширились благодаря развитию технологий транскриптомного анализа, в том числе на уровне отдельных клеток, технологий цитометрии, совмещенной с конфокальной микроскопией и возможностью визуализации клеток, многопараметрического анализа растворимых медиаторов иммунитета, анализа клеточного метаболизма в режиме реального времени. Иммунофенотип, а также метаболический и транскриптомный профиль миелоидных клеток существенно изменяются при активации рецепторов врожденного иммунитета, что может быть установлено сравнением миелоидных клеток от мышей дикого типа и от мышей, имеющих генетические нарушения цитокиновых сигнальных каскадов при различных видах активации рецепторов врожденного иммунитета, таких как Толл-подобные рецепторы. Изучение этих сигнальных каскадов может привести к идентификации новых терапевтических мишеней для лечения различных нарушений иммунной системы.

Научная и практическая значимость проекта

Миелоидные клетки это важнейший компонент врожденной иммунной системы, выполняющий как защитные, так и гомеостатические функции. В ходе настоящего проекта будет проведено иммунофенотипирование и охарактеризованы транскрипционные и метаболические профили миелоидных клеток костного мозга мышей дикого типа и генетически-модифицированных мышей с нарушениями цитокиновых сигнальных каскадов, при активации различными лигандами рецепторов врожденного иммунитета. 

Несмотря на годы активных исследований, многие молекулярные детали передачи сигнала в разных типах клеток и его последствий для иммунного ответа остаются неясными. Так, например, генетическая инактивация одного и того же провоспалительного цитокина, интерлейкина-6 (IL-6), в макрофагах и в дендритных клетках способствует разным физиологическим фенотипам. Другой провоспалительный цитокин, TNF, играет важную роль в гомеостазе миелоидных клеток. В недавних исследованиях было показано, что TNF способствует выживанию гематопоэтических стволовых клеток в костном мозге за счет активации классического сигнального пути NFkB, в то же время, способствуя гибели гранулоцитарно-макрофагальных предшественников. Кроме того, TNF необходим для выживания моноцитов in vivo. Так, недавно стало понятным, что один из рецепторов TNF, TNFR2, является новой иммунологической контрольной точкой (immune check point) в регуляции адаптивного иммунного ответа.

Предположительно, эти знания позволят влиять на развитие иммунного ответа, направляя развитие иммунорегуляторных миелоидных клеток. Практическая значимость проекта состоит в возможности идентификации новых терапевтических мишеней.

Ожидаемые результаты

Определение на основании данных по транскриптомному, протеомному (продукция цитокинов) и метаболическому анализу иммунофенотипа различных популяций миелоидных клеток мыши и голого землекопа, как в гомеостазе, так и в контексте индукции воспаления. Эти знания помогут определить новые иммунорегуляторные механизмы и идентифицировать новые терапевтические мишени.

Партнеры

ФГБУН Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта

Другие проекты