Научные проекты

Исследования лаборатории направлены на разработку новых биомедицинских технологий и клеточных продуктов для регенеративной медицины. Ведется разработка тест систем на основе культивируемых клеток человека для целей тестирования и доклинических исследований лекарственных препаратов и изделий медицинского назначения. Важной задачей Лаборатории является разработка технологий производства продуктов на основе живых клеток и их апробация.

В лаборатории проводятся исследования по следующим направлениям:

• Разработка биомедицинских клеточных продуктов и ткане-инженерных конструкций с генетически активированными клетками для регенерации кожи и хряща (Божокин М.С., Сидорович Л.С., Хотин М.Г.).

Направленная корректировка генотипа клеток, которые затем будут вноситься в организм реципиента может позволить активировать экспрессию факторов, особенно важных для регенерации или активации определенных физиологических процессов, например пролиферацию, ревасуляризацию, миграцию.
В лаборатории ведется разработка биомедицинского клеточного продукта, на основе клеток человека у которых дополнительно активирован ген tgfβ3, который кодирует цитокин TGFβ3. Цитокин TGFβ3 играет важнейшую роль в формировании таких тканей как гиалиновый хрящ, кожа, др. Это происходит за счет его влияния на пролиферацию, регуляцию синтеза основных компонентов внеклеточного матрикса, таких, как коллаген II типа и аггрекан.

• Исследование состава секретома мезензимных стволовых клеток на разных стадиях дифференцировки (Лобов А., Хотин М.Г., Юдинцева Н.М., Александрова С.А., Малашичева А.Б., Михайлова Н.А.).

В процессе дифференцировки стволовых клеток наряду с изменениями, происходящими в транскрипотоме и протеоме клеток, меняется и состав их секретома, который оказывает существенное влияние как по принципу обратной связи на сами клетки, так и на их микроокружение.  МСК имеют относительно сложный секретом, в котором присутствует множество регуляторных молекул, что делает его перспективным продуктом для биомедицинских приложений – в Национальной Медицинской Библиотеке США зарегистрировано более 7,500 клинических исследований с участием МСК или их клеточных продуктов (www.clinicaltrials.gov). Более того, потенциально, большинство клинических эффектов, наблюдаемых при трансплантации МСК в терапии, связаны именно с действием паракринных факторов – во многих случаях МСК могут быть заменены на секретом МСК без существенной потери клинического эффекта, хотя во многих случаях МСК более эффективны (например, (Hayes, et al., 2015)). Важной фундаментальной задачей становится изучение изменений в составе секретома МСК при дифференцировке, что позволит выявить молекулярные  маркеры этого процесса, изучить его стадийность и механизмы посредством которых формируются локальные ниши для клеточной дифференцировки.
Разработаны методы анализа различных фракция секретома культивируемых клеток (малые молекулы; белки, экзосомы и микровезикулы). Ведется сравнительный анализ состава секретома МСК человека различного происхождения в процессе дифференцировки в остеогенном направлении.
Исследование проводится при поддержке гранта РФФИ (руководитель А.Б.Малашичева, 2019–2022).

• Изучение механизмов регуляции сократительного аппарата кардиомиоцитов (к.б.н. Бильдюг Н.Б.)

Сократительный аппарат зрелых кардиомиоцитов (КМЦ) считается стабильной системой в отличие от динамичного цитоскелета немышечных клеток.  Тем не менее в ходе культивирования КМЦ происходит его обратимая перестройка с преобразованием типичных миофибрилл в структуры немышечного типа (Bildjug et al., 2014). Настоящая работа направлена на изучение динамики сократительной системы КМЦ и роли внеклеточного матрикса в ее регуляции.
В ходе исследований было обнаружено, что перестройка сократительного аппарата КМЦ сопровождается временным замещением сердечной изоформы актина на гладкомышечную и синтезом кардиомиоцитами собственных компонентов внеклеточного матрикса (Bildyug et al., 2016). Выявленная корреляция между сменой изоформ сократительных белков и динамикой внеклеточного матрикса, а также связанных с матриксом трансмембранных белков интегринов легла в основу концепции о существовании интегрин-опосредованной петли обратной связи между внеклеточным матриксом и динамикой сократительной системы КМЦ (Bildyug, 2019).
В настоящее время продолжается работа по изучению активации связанных с интегринами сигнальных путей и их роли в регуляции коордиaнированной смены изоформ сократительных белков в КМЦ. Исследование этих процессов может внести существенный вклад в понимание механизмов пластичности сократительной системы КМЦ in vivo и in vitro.
Работа поддержана грантом Российского научного фонда (грант РНФ № 18–74-00129, руководитель Бильдюг Н.Б., 2018 – 2020 гг.)

• Создание банков клеток человека для их биомедицинского применения

Ключевым элементом производства клеточных продуктов является создание банков клеток человека, используемых в качестве стандартизированного материала для восстановления поврежденных тканей пациентов. Для случаев, когда нельзя использовать собственные клетки пациента, создают банки аллогенных клеток или клеток доноров. Нами разработана структура двухуровневого банка для хранения фибробластов кожи человека. Полученная от донора ткань проходит первичный процессинг в карантинной зоне опытного производства, затем проводится культивирование фибробластов до стадии второго пассажа и строгий контроль их качества. На этом этапе производится закладка главного банка клеток. После прохождения паспортизации полученного банка и подтверждения соответствия параметрам, заданным производителем, работа переходит в зону процессинга. С использование роботизированного оборудования проводится наработка клеточной массы (до 5 пассажа) и криоконсервация клеток – создание рабочего банка. С использованием инфраструктуры опытного производства отработаны все этапы технологической цепочки по созданию такого банка.
Имеющаяся технология и инфраструктура ЦКТ ИНЦ РАН позволяют создавать банки клеток любого тканевого происхождения, необходимых для масштабирования производства клеточных продуктов, в том числе и для внешних разработчиков.
Работа поддержана грантом Российского научного фонда (№ 14–50-00068, руководитель Н.Н.Никольский, 2015–2018).

• Проведение доклинических исследований лекарственных средств и изделий медицинского назначения в соответствии с правилами надлежащей лабораторной практики GLP (good laboratory practice).

В Центре разрабатываются клеточные модели и утверждены регламенты по стандартам GLP для проведения доклинических исследований лекарственных средств.