CC BY
9
поздних стадиях болезни нейродегенерация распространяется и на нейроны коры больших полушарий мозга.
Для изучения патологических процессов, приводящих к гибели нейронов, нами созданы клеточные модели на основе индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК). Важным преимуществом такой модели является способность к неограниченной пролиферации в культуре, а также возможность дифференцировки в различные типы клеток организма человека. Кроме того, технология получения ИПСК из соматических клеток взрослого человека позволяет создавать пациент-специфические модели, пригодные для тестирования потенциальных лекарственных препаратов с учетом индивидуальных генетических особенностей организма. Помимо пациент-специфичных ИПСК, важную роль в изучении вклада мутантного хантингтина в развитие патологии играют изогенные линии ИПСК, полученные путем внесения удлиненного тракта повторов ОАЭ в геном (первый экзон гена HTT) клеток, полученных от здорового донора.
Активными участниками процессов белкового го-меостаза в клетке являются белки семейства 14-3-3. Изучение изменений в составе интерактома 14-3-3, вызванных экспрессией мутантного белка хантингтин, поможет понять молекулярные механизмы развития патологии и найти мишени для терапевтического воздействия. Для изучения состава интерактома 14-3-3 на изо-генных клеточных линиях, моделирующих болезнь Хантингтона, проведен трансгенез ИПСК генетическими конструкциями, экспрессирующими белки 14-3-3^ и 14-3-3е с эпитопами 3хП_АЭ и 2х8^ерТад11. Наличие дополнительных эпитопов позволяет выделять комплексы взаимодействующих белков с помощью тандемной аффинной очистки. Получены клоны ИПСК здорового пациента и изогенных линий, содержащих удлиненный тракт повторов ОАЭ (6901) в гене HTT, которые несут доксициклин-управляемые трансгены 14-3-3-3хFLAG-2хSTII в локусе AAVS1. Экспрессия трансгена подтверждена Вестерн-блот анализом. Детальное изучение интерактома белков семейства 14-3-3 внесет вклад в понимание молекулярных механизмов патогенеза болезни Хантингтона. Работа поддержана Министерством науки и высшего образования Российской Федерации, Соглашение № 075-15-2021-1063.
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ И КЛЕТОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОСТЕОГЕННОЙ ДИФФЕРЕНЦИРОВКОЙ
А.Б. Малашичева, А.А. Лобов, Д.А. Переплетчикова, Д.А. Костина
Институт цитологии РАН, Санкт-Петербург, Россия
e-mail: malashicheva@incras.ru
Ключевые слова: остеогенная дифференцировка, мезен-химные стволовые клетки, Notch, эндотелий.
Остеогенная дифференцировка мезенхимных стволовых клеток является многоступенчатым процессом, который протекает сходным образом в норме при развитии костной ткани, и при патологиях таких, как кальцифика-ция сосудов и клапанов сердца. Показана роль отдельных генов и сигнальных каскадов в формировании костной ткани, сопутствующем ангиогенезе, а также в патогенезе ряда заболеваний, связанных с нарушением остеоген-ной дифференцировки. В то же время, ранние инициатор-ные механизмы остеогенной дифференцировки всё ещё
остаются неясными [1]. Одним из ключевых факторов, потенциально влияющих на остеогенную дифференци-ровку мезенхимных клеток, является их происхождение.
Мы провели сравнение шести типов мезенхимных клеток человека (МСК). В работе использовали первичные культуры МСК из тканей зуба (МСК пульпы зуба, МСК фибробластов связки и десны), жировой ткани (МСК жировой ткани), кости (остеобласты) и пуповины (МСК из Вартонова студня).
Клетки индуцировали к остеогенной дифференциров-ке с использованием остеогенной среды, затем выделяли РНК и белок для молекулярно-биологических исследований на 2-й и 10-й день остеогенной дифференцировки. Анализ транскриптома, секретома и протеома шести типов МСК показал высокую согласованность между разными типами данных. Все шесть типов МСК демонстрировали разные паттерны экспрессии как в недифференцированном состоянии, так и при дифференцировке, и эти паттерны сходны у клеток, имеющих сходное происхождение. Это свидетельствует о различных механизмах остеогенной дифференцировки в зависимости от типа ткани, что следует учитывать при осмыслении регенеративных стратегий соответствующих тканей.
Показана критическая роль контакта эндотелиальных клеток с МСК в процессе остеогенной дифференцировки и также продемонстрирована ключевая роль сигнального пути Notch при остеогенной дифференцировке МСК в присутствии эндотелиальных клеток.
Проведенные исследования демонстрируют возможность управления остеогенной дифференцировкой при помощи модификации эндотелиальных клеток, направляющих дифференцировку МСК, как в сторону усиления дифференцировки, так и в сторону ее подавления. Работа поддержана грантом РФФИ 19-29-04082.
Литература:
1. Lobov A., Malashicheva A. Biological Communications. 2022. V.
67, № 1. P. 32-48.
ПОВЫШЕНИЕ ОСТЕОИНДУКТИВНЫХ СВОЙСТВ СКАФФОЛДА ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ КОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ ЧЕЛЮСТЕЙ КРИТИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ
Д.В. Мальчикова
ФГБОУ ВО СамГМУ Минздрава России, Самара, Россия
e-mail: dvmalchikova@gmail.com
Ключевые слова: репаративный остеогенез, оппозиционный рост, костный дефект, критический размер.
Основной причиной формирования костного дефекта челюсти критического размера являются одонтогенные воспалительные заболевания [1]. Использование гранулированных остеокондуктивных костно-пластичесих материалов (ГМ) для направленной костной регенерации не всегда приводит к желаемому результату. Методы тканевой инженерии облегчают производство биоинженерных конструкций в составе с биоразлагаемыми носителями [2,3].
Целью исследования является разработка способа повышения адсорбционной ёмкости ГМ для увеличения остеоиндуктивных свойств скаффолда.
В этом исследовании использовались пять наиболее часто используемых ГМ: Maxresorb, Bio-Oss, Cerabone, Xenograft Collagen, Osteon II. Для определения
адсорбционной способности с поверхности ГМ путем дегазации удаляли грубые крошки, мелкую пыль и пузырьки воздуха. Пассивную дегазацию проводили в физиологическом растворе при 37°С в течение 20 минут. Далее проводили активную дегазацию в лимонной кислоте с рН1 при 37°С в течение 10 минут, с последующим ультразвуковым воздействием УЗУ-0,25 в течение 60 секунд на частоте 18 кГц и мощности 250 Вт.
По результатам сканирующей электронной микроскопии во всех ГМ на внутренних поверхностях каналов и пор уменьшилось содержание крупнодисперсной крошки, мелкодисперсной пыли и пузырей воздуха. Нами рассчитаны показатели адсорбционной ёмкости исследуемых ГМ. Экспериментально выявлено, что значение фактической адсорбционной емкости может быть использовано для определения объема факторов роста кости, адсорбированного трансплантатом, который материал может размещать на своих поверхностях.
Таким образом, очищенные поры и каналы позволят увеличить площадь контакта с внутренними поверхностями графта компонентов микроциркуляторного русла, жидкости, клеточных элементов и разместить требуемое количество факторов роста кости.
Литература:
1. H.Schilephake Int. J. Oral Maxillofac. Sung. - 2002. - № 5. - Р. 469-484.
2. T.Tian, T.Zhang, Y. Lin Journal of Dental Research. — 2018. — Vol. 97(9). — Р. 969-976.
3. V. Wu, Ma. Helden, N. Bnavenboen, C. Bnuggenkate, J. Klein-Nulend Hindawi Stem Cells International. 2019. Р. 1-15.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ 14-СУТОЧНОГО АНТИОРТОСТАТИЧЕСКОГО ВЫВЕШИВАНИЯ НА СТРОМАЛЬНЫЕ ПРЕДШЕСТВЕННИКИ КОСТНОГО МОЗГА И КОСТНОЙ ТКАНИ БЕДРЕННОЙ И БОЛЬШЕБЕРЦОВОЙ КОСТЕЙ КРЫС ЛИНИИ WISTAR
Е.А. Маркина, П.И. Бобылева, И.В. Андрианова, Е.А. Тырина, Л.Б. Буравкова
ГНЦ РФ - ИМБП РАН, Москва, Россия
Ключевые слова: микрогравитация, костная ткань, остеогенез
Микрогравитация негативно сказывается на состоянии костной ткани. В условиях реального космического полета, наиболее сильные проявления остеопении у космонавтов и астронавтов, выражены в дистальных отделах нижних конечностей и отделах позвоночника, ответственных за поддержание позы.
Гомеостаз костной ткани зависит от функциональной активности стромальных предшественников кости и костного мозга. Данных о влиянии микрогравитации на стромальные предшественники, вовлекаемые в ре-моделирование костной ткани, немного. Поэтому многие вопросы, связанные с потенциалом малодифференциро-ванных стромальных предшественников, локализованных в костном мозге и костной ткани, в условиях опорной разгрузки остаются открытыми.
Цель исследования — повести анализ морфофунк-ционального состояния мезенхимальных стромальных клеток (МСК) костного мозга и костной ткани, полученных из бедренной и большеберцовой костей крыс после 14-суточного антиортостатического вывешивания
(наземная модель микрогравитации in vivo) и 14-суточ-ного периода реадаптации.
Для исследования были взяты самцы крыс линии Wistar 4-6-месячного возраста, следующих групп: ви-варный контроль, антиортостатическое вывешивание (АОВ) и 14-суточная реадаптация. Были определены пролиферативный и остеогенный потенциал МСК, а также транскриптомная активность генов, ответственных за гомеостаз костной ткани (Mmp9, Spp1, Runx2, RANKL, OPG, Ibsp, BMP10, Sost, Alpl).
АОВ приводило к уменьшению клеточного прироста и остеогенного потенциала стромальных прогениторов костного мозга и костной ткани бедренной и больше-берцовой костей. Анализ транскриптомной активности показал снижение экспрессии генов, ответственных за остеосинтез и увеличение экспрессии генов, приводящих к остеорезорбции. Более выраженные негативные изменения наблюдались в клетках большеберцовой кости. В период реадаптации не происходило полного восстановления остеопотенциала и транскриптомной активности клеток из костной ткани и костного мозга боль-шеберцовой кости.
Таким образом, опорная разгрузка приводит к снижению остеогенных свойств МСК на транскриптомном и функциональном уровнях. Этот эффект был более выражен в МСК костного мозга и костной ткани дистальных отделов конечностей. Работа выполнена по программе фундаментальных исследований ГНЦ РФ — ИМБП РАН № 65.3
БИОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ИОННО-ТРЕКОВОЙ МЕМБРАНЫ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ХИТОЗАН-КОЛЛАГЕНОВЫМИ НАНОВОЛОКНАМИ
П.А. Марков1, И.И. Виноградов2, Е. Костромина1, П.С. Еремин1, И.Р. Гильмутдинова1, А.П. Рачин1, А.Н. Нечаев2
1 НМИЦ реабилитации и курортологии Минздрава России, Москва, Россия
2 Объединённый институт ядерных исследований, Дубна, Россия
e-mail: p.a.markov@mail.ru
Ключевые слова: трековые мембраны, коллаген, хитозан, раневой покрытие, биополимеры, нановолокна.
Исследование проведено с целью охарактеризовать влияние химического и термического способа стабилизации биополимерного слоя ионно-трековой мембраны на её физико-химические и биофункциональные свойства.
В исследовании использовалась полиэтилентереф-талатная пленка, перфорированная ионами тяжелых металлов (Xe, Kr) на ускорителе ядерных частиц. Нанесение биополимерного слоя из раствора хитозана и коллагена проводили методом электроспиннинга, с использованием установки Nanon — 01A (MECC Co. LDT Япония). Для стабилизации биослоя использовали термическую (120°С, 60 мин) и химическую (в парах глутарового альдегида, 60 мин) обработку.
Установлено, что тип обработки не влияет на структуру биослоя, основным структурным элементом биослоя являются спонтанно переплетенные между собой волокна, толщиной 170 ± 40 нм. Выявлено, что термическая обработка вызывает увеличение дзета-потенциала биоматериала и повышает сорбционную емкость в отношении
