Биомедицина

C-Jun киназа является основным компонентом фактора транскрипции АР-1 и играет ключевую роль в регуляции различных биологических процессов, включая пролиферацию и апоптоз. Лечение клеток винбластином — ингибитором микротрубочек — приводит к увеличению экспрессии С-Jun киназы, ее фосфорилированию и активации AP-1-зависимой транскрипции. Однако роль JNK в реакции клеток на винбластин оставалась невыясненной. Ученые из группы профессора Тимоти Чамберса для ответа на этот вопрос использовали линии раковых клеток, в которых экспрессируется негативная форма киназы (ТАМ-67), а также клетки, которые обладают гиперэкспрессией C-Jun. В результате исследования гибель клеток, индуцированная винбластином, проявилась в культуре с ТАМ-67, а клетки с С-Jun гиперэкспрессией не погибли. Однако, с учетом того, что исследование проводилось на раковых клетках, а винбластин используется как противораковый препарат — подобное влияние JNK является негативным. Необходимо выяснить, какое действие будет оказывать гиперэкспрессия JNK на нормальные клетки. Таким образом, исследование показало, что апоптоз и старение клеток сильно сдерживаются гиперэкспрессией JNK, которая в свою очередь, является защитной реакцией на винбластин.

В лаборатории Чжэна Цуя в линии мышей BALB/c были обнаружены особи, устойчивые к введению в организм больших летальных доз раковых клеток. Из этих особей была основана линия SR/CR (Spontaneous regression/complete resistant). Ключевыми компонентами этого ответа являются гранулоциты, моноциты и естественные клетки-киллеры, которые обуславливают врожденный клеточный иммунитет. Было выявлено, что адаптивный перенос донорных лейкоцитов из линии мышей SR/CR может обеспечивать защиту чувствительных к раку мышей дикого типа от последующего введения им раковых клеток, а также уничтожение уже имеющихся злокачественных опухолей без дополнительных процедур. Установлено, что устойчивость к раку связана с наличием у мышей лейкоцитов, способных к выявлению и уничтожению раковых клеток в течение нескольких часов после заражения. Это исследование предполагает возможность разработки аналогичного метода переноса лейкоцитов для человека, если удастся выявить людей с подобной антираковой активностью лейкоцитов и использовать их в качестве доноров.

Известно, что циклооксигеназа-2 (ЦОГ-2) косвенно влияет на синтез ММП макрофагами в нестабильных атеросклеротических бляшках. Кроме того, установлено, что у лиц с аллелем -765С плазменный уровень С-реактивного белка (СРБ) ниже, чем у гомозигот по аллели -765G.Ученые группы Франческо Ципол-лони выполнили генетический анализ у 1728 человек с высоким сердечно-сосудистым риском. Были обследованы 864 пациента с первым инфарктом миокарда (ИМ) или атеротромботическим ишемическим инсультом, а также 864 человека из группы контроля. Участники обеих групп были сопоставимы по наличию факторов сердечно-сосудистого риска и терапии сопутствующих заболеваний. Гетерозиготами по аллелю -765G были 43.3% пациентов из группы ИМ/инсульта, и лишь 17.9% участников из группы контроля, гомозиготами — 6.4% и 1.1%, соответственно. После поправки на возраст, пол, индекс массы тела, наличие гиперхолестеринемии, гипертонии, сахарного диабета, оказалось, что у пациентов с аллелем -765G ниже относительный риск ИМ или ишемического инсульта (52%). У гомозигот по аллелю -765СС протекторный эффект увеличивается до 67%.Также оказалось, что у носителей аллелю -765С экспрессия ЦОГ-2 и ММП в атеросклеротических бляшках достоверно ниже. В будущем планируется определять генетически детерминированный риск сердечно-сосудистых заболеваний с помощью выявления полиморфизма гена ЦОГ-2 (замена гуанина на цитозин в позиции -765). Таким образом, аллель -765С может защищать от разрыва бляшки за счет изменения экспрессии ЦОГ-2 бляшечными макрофагами.

Одно из направлений работы группы профессора Цезар — поиск маркеров ранней стадии нейродегенеративных заболеваний, параллельно ведутся проекты по изучению метаболизма нервных стволовых клеток с целью их использования в регенерации нервной ткани. Используя системный подход в изучении клеточного метаболизма (метаболомики), учёные выявили новые «малые молекулы» во внутриклеточном пространстве эмбриональных стволовых клеток человека. Эти молекулы были обнаружены только в стволовых клетках и привлекли большое внимание учёных. В перспективе их можно использовать как биомаркеры стволовых клеток. В настоящее время, группа занимается вопросами происхождения этих «малых молекул», их роли в стволовых клетках.

Доктор Царзуэло исследует влияние полифенолов на различные физиологический процессы, происходящие в организме, в том числе — на инсулиноустойчивость, а также выясняет их роль в защите от активных форм кислорода. Полифенол резвератрол — фитоалексин в последнее время привлекает все больше внимания как миметик ограничения калорийности. Это вещество является потенциальным активатором НАД(+) зависимых деацетилаз, сиртуинов, от которых зависит увеличение продолжительности жизни. Кроме того, резвератрол активирует АМФ-зависимую протеинкиназу и биогенез митохондрий. В исследовании ученых под руководством Царзуэло исследовалось влияние резвератрола на метаболический синдром, искусственно вызванный у крыс. Крысы, страдавшие искусственно вызванным ожирением и метаболическим синдромом, получали резвератрол. После этого в плазме крови крыс уменьшилось содержание триглицеридов, холестерола, свободных жирных кислот, инсулина и лептина — гормона, выделяемого жировой тканью, а также уменьшилось количество жиров в печени.

В лаборатории, возглавляемой Константином Храпко, особый интерес уделяется исследованию роли соматических мутаций мтДНК в человеческом старении. При этом исследуется количество мутаций мтДНК в отдельных клетках. С использованием такого подхода — определение количества мутаций мтДНК в отдельной клетке — было обнаружено что уровень делеций мтДНК в пигментированных нейронах у человека очень высок. Среди других направлений разрабатываемых в лаборатории: исследование рекомбинации мтДНК и исследование мтДНК с помощью метода микрочипов. Обычно принято считать, что мутации в мтДНК возникают в тех клетках, в которых эти мутации и нашли: то есть в данный момент. Однако показано, что клетки, несущие определенную мутацию в мтДНК склонны объединяться в кластеры. Клетки в этих кластерах являются как правило потомками одной клетки. Таким образом мутации в мтДНК возникают не в них, а в клетках-предшественниках, например в стволовых клетках или даже раньше в процессе развития. Мутации мтДНК в клетках-предшественниках могут быть одним из основных источников мутаций мтДНК в здоровой стареющей ткани.

Главное направление исследований в лаборатории Сандры Ли Хофман — ковалентная модификация белков липидами. Эта работа привела к открытию нового лизосомального фермента (пальмитоил-белковой тиоэстеразы — PPT, или CLN1), нарушение функционирования которого вызывает нейро-дегенеративное заболевание — детский неврональный цероид-липофусциноз (INCL). РТТ отщепляет длинноцепочечные жирные кислоты от цистеиновых остатков белков, что приводит к повышенной аккумуляции липофусцина. Ученые предположили, что при лечении INCL может быть полезен препарат цистеамин, используемый для терапии цистиноза (наследственной болезни, при которой нарушается транспорт цистина из лизосом, вследствие чего его кристаллы накапливаются в ретикулярных клетках костного мозга, печени, селезёнки и лимфатической системы, а также в клетках роговицы и конъюнктивы). Было проведено сравнение скорости превращения пальмитоил-СоА (субстрата PPT) и цистина при использовании цистеамина. В результате выяснилось, что тиолатный ион проявляет химическую активность в реакции расщепления. Таким образом, необходимы дальнейшие усовершенствования в разработке небольших молекул лекарственных веществ, используемых для лечения INCL. Кроме того, аминогруппа цистеамина, по-видимому, благоприятствует проникновению его молекулы в лизосомы. При этом на накопление субстратов PPT цистеамин влиял незначительно.

Профессор Холлосзи изучал 18 членов Общества ограничения калорий, которые в течение шести лет практикуют низкокалорийную диету (1100–1950 кал в день). 18 человек из контрольной группы ежедневно потребляли 1975–3550 кал в день, что более типично для американцев. Цели исследования — определить влияние ограничения калорийности на здоровье и процессы старения в организме человека. Показатели кровяного давления и уровня холестерина у американцев среднего возраста, соблюдавших низкокалорийную диету, были типичными для гораздо более молодых людей. Уровень С-реактивного белка — маркера воспаления, у испытуемых был в 12,5 раз меньше, чем у человека среднего возраста. Кроме того, группа профессора Холлосзи изучала долгосрочные последствия ограничения калорий или белка на концентрацию в сыворотке крови IGF-1 и IGFBP-3 у людей. В результате экспериментов было показано, что в отличие от грызунов, долгосрочное серьезное ограничение калорийности не уменьшает концентрацию в сыворотке крови IGF-1 и отношение IGF-1: IGFBP-3 у людей. Также выяснилось, что потребление белка является ключевым фактором, определяющим регуляцию IGF-1 у людей. Исследования показали, что ограничение калорий значительно снижает риск атеросклероза и диабета, а также уровень воспаления. Таким образом, возможно, сокращение потребления белка может стать важным компонентом противоопухолевых и противовозрастных диет.

Участие профессора Холландера и его группы в создании первой в мире биоинженерной трахеи состояло в приготовлении аутологичных хондроцитов. Монослойную культуру мезенхимальных стволовых клеток, взятых из костного мозга пациентки (BMSC), выращивали в хондрогенной среде, где клетки дифференцировались в хондроциты, а затем высевались на децеллюляризованный донорский каркас с помощью биореактора. Холландер с коллегами впервые показали, что хондрогенез взрослых стволовых клеток может индуцироваться синтетическим ингибитором рецептора ретиноевой кислоты — LE135, т. е. возможна фармакологическая регуляция хондрогенеза. Согласно гипотезе Холландера, для успешного встраивания хряща необходимо индуцировать миграцию безматричных хондроцитов между двумя тканевыми поверхностями. Была разработана система, состоящая из импланта хондроцит/коллагенового каркаса, расположенного между двумя хрящевыми дисками. Через 40 дней культивирования гистологический анализ показал однородность ткани на границе коллагенового каркаса. Таким образом, встраивание хряща может быть достигнуто с помощью описанного «сэндвича», что позволяет регулировать распределение хондроцитов между хрящевой тканью как реципиента, так и имплантируемого материала. Кроме того, созданная Холландером компания развивает клеточную терапию нарушенных хрящей мениска и проводит преклинические испытания техники восстановления менисков. Этот подход перспективен для ткане-инженерных имплантаций хрящей.

Обычный белок плазмы — плазменный компонент амилоида P (SAP) связывается с фибриллами всех типов амилоидных отложений и таким образом участвует в образовании амилоида. Это связано со специфическим кальций-зависимым связыванием с аминокислотными мотивами, которыми обладают все типы амилоидных фибрилл. Таким образом, SAP остается в составе амилоидных отложений в течение длительного времени, не изменяясь. У мышей и хомяков плазменные концентрации SAP напрямую связаны с амилоидогенезом. Филип Хокинс с коллегами предположили, что SAP может отвечать за невозможность удаления амилоидных отложений, приводя, таким образом, к повреждению ткани и развитию заболевания. Это приводит к значительному снижению уровня циркулирующего SAP. Это вещество представляет собой новый подход к лечению как системных, так и локальных амилоидозов, включая болезнь Альцгеймера и диабет типа 2. SAP очень устойчив к протеолизу, его связывание с амилоидными фибриллами защищает их от разрушения фагоцитами и протеолитическими ферментами. Для вмешательства в этот процесс был разработан препарат, являющийся конкурентным ингибитором связывания SAP с амилоидными фибриллами. Это вещество димеризует молекулы SAP, образуя поперечные сшивки, поэтому они легко выводятся через печень.