Лаборатория генетики стволовых клеток

Иммунотерапия онкологических заболеваний с помощью генетически- модифицированных натуральных киллеров

В лаборатории генетики стволовых клеток осуществляется разработка биомедицинских клеточных продуктов на основе генетически-модифицированных натуральных киллеров (NK), полученных из ИПСК и из крови здоровых доноров. Для реализации программы создан консорциум между научно-клиническим центром Медицинским радиологическим научным центром имени А.Ф. Цыба филиала ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, образовательным учреждением ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы» и ФГБНУ «МГНЦ» (соглашение о научном сотрудничестве №8-ДС от 10 ноября 2022 года).

Клинические исследования показали высокий профиль безопасности CAR-NK терапии по сравнению с CAR-T, что делает платформу CAR-NK терапии перспективной стратегией иммунологического контроля солидных опухолей. Генетические модификации (CD-16, IL15RF, iCasp9, анти-BCMA-CAR, нокдаун NKG-2A, нокдаун CD38) позволят усилить цитотоксичность и специфичность NK клеток в отношении опухолевых клеток.

В лаборатории проводят изучение механизмов цитотоксического действия NK-клеток, выявление ингибиторных рецепторов NK-клеток и разработку клеточных продуктов на основе CAR-NK, в том числе, с нокаутированными генами иммунологических контрольных точек для лечения онкологических заболеваний. Для получения NK-клеток, стабильно экспрессирующих гены целевых белков, используется передовая транспозонная система невирусной доставки плазмидной ДНК «Sleeping Beauty», которая более безопасна по сравнению с лентивирусной трансдукцией.

Изучение функциональной активности CFTR канала под действием CFTR модуляторов

В лаборатории генетики стволовых клеток совместно с Molecular cystic fibrosis laboratory of the University Medical Center Utrecht, Нидерланды внедрен в медицинскую практику форсколиновый тест на культуре кишечных органоидов, полученных из ректальных биоптатов пациентов. Тест основан на получении органоидов из биопсийного материала кишечника пациента, позволяет осуществить подбор таргетной терапии CFTR-модуляторами и оценить эффективность зарегистрированных препаратов для лечения больных муковисцидозом с мутациями гена CFTR, не включенных в формуляр лекарственного средства. Совместно с Научно-клиническим отделом муковисцидоза МГНЦ проводится комплексное изучение патогенности редких, не описанных ранее мутаций, эндемичных для РФ. Впервые изучена патогенность редких, не описанных ранее мутаций V1421E, c.3274T>C, W227X, c.1083G>A, CFTRdel1-11, E403D, c.1584+18672A>G,с.1513A, L732X, G1047S, c.1766+2T>C, С.264_268del, T1036N.

Создан и непрерывно пополняется криобанк кишечных органоидов с уникальными мутациями в гене CFTR. Все образцы кишечных органоидов хранятся в ЦКП «Биобанк» ФГБНУ «МГНЦ».

Исследование механизма паракринного действия нейральных клеток человека при лечении неврологических заболеваний

В лаборатории генетики стволовых клеток в моделях нейродегенеративных заболеваний проводятся работы по изучению механизма терапевтического действия секретируемых нейральными клетками человека белков и везикул.

Создана технологическая платформа получения ноотропных препаратов на основе белково-пептидных комплексов и терапевтических экзосом, полученных путем направленной дифференцировки в нейральном направлении индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека (иПСК).

Разработан лабораторный регламент получения ноотропного препарата состоящий из протоколов: забора кожи у пациентов, получения культуры дермальных фибробластов, получения иПСК из культуры дермальных фибробластов, отбора клонов иПСК, дифференцировки иПСК в нейрональные стволовые клетки (НСК), дифференцировки НСК в нейрональные и глиальные предшественники (НП и ГП), получения кондиционированных сред от НП и ГП, очистки кондиционированной среды от клеточного дебриса и нуклеиновых кислот, выделения из кондиционированной среды белково-пептидного комплекса с молекулярной массой от 5 до 100 кДа в фармакопейном буфере

Показано в моделях in vitro:

- протективное действие белково-пептидного комплекса, выраженное в уменьшении количества апоптотических и некротических клеток в первичной культуре мозжечковых нейронов в модели глутаматной эксайтотоксичности и клеточной линии нейробластомы SH-SY5Y при гипоксии. Действие белково-пептидного комплекса приводит к подавлению экспрессии гена Bax и увеличению экспрессии гена Bcl2 в культуре мозжечковых нейронов и клеток нейробластомы линии SH-SY5Y;

- нейротрофическое действие белково-пептидного комплекса, которое приводит к восстановлению и росту аксонов и дендритов мозжечковых нейронов и клеток нейробластомы линии SH-SY5Y, увеличивая экспрессию маркеров нейритогенеза Map2 и Gap43

Показано в модели in vivo:

Внутриартериальное введение белково-пептидного комплекса, полученного из кондиционированной среды глиальных предшественников в модели острой фокальной ишемии головного мозга крыс приводит к снижению проявлений неврологического дефицита, уменьшению экспрессии генов провоспалительного цитокина Tnfa и увеличению экспрессии противовоспалительных цитокинов Il4, Il10, Il13, снижению количества клеток микроглии/макрофагов в зоне повреждения головного мозга крыс.

Создание новых ген-активированных остеопластических материалов

Ещё одним направлением научной деятельности лаборатории является изучение способов индукции и регуляции дифференцировки прогениторных клеток в остеогенном направлении с использованием остеоиндуктивных факторов семейства BMP (bone morphogenetic proteins), плазмидных конструкций и вирусных векторов, несущих ген BMP-2, а также микроРНК, блокирующих гены ингибиторов остеогенеза, с целью создания новых терапевтических подходов для обеспечения репаративного остеогенеза.

Для иммобилизации белковых факторов и генетических конструкций использовали резорбируемые матрицы из полимеров природного и синтетического происхождения; различных по структуре - в виде жестких пористых каркасов, губчатых материалов, гелеобразных форм; полученных методами вспенивания, криосублимации, сверхкритических флюидных технологий, поверхностно-селективного лазерного спекания, гелизации, 3D-принтинга и других.  Используемые методы получения матриц позволили включать остеоиндуктивные факторы и генетические векторы непосредственно в структуру материала, обеспечивая сохранность их биологических свойств и пролонгированное высвобождение в соответствии с этапами физиологической регенерации, что существенно повышало эффективность применения таких материалов.

Лаборатория генетики стволовых клеток участвует в выполнении мультидисциплинарных научных проектов, поддержанных грантами РНФ и Минобрнауки РФ, в сотрудничестве с научными коллективами НИЦ «Курчатовский институт», ФГБУ «Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии» Минздрава России, ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, НИИ морфологии человека и другими.

По материалам исследований лаборатории защищено 15 кандидатских и 5 докторских диссертаций.

2024

Efremova A, Kashirskaya N, Krasovskiy S, Melyanovskaya Y, Krasnova M, Mokrousova D, Bulatenko N, Kondratyeva E, Makhnach O, Bukharova T, Zinchenko R, Kutsev S, Goldshtein D. Comprehensive Assessment of CFTR Modulators' Therapeutic Efficiency for N1303K Variant. Int J Mol Sci. 2024, 25(5), 2770. DOI: 10.3390/ijms25052770 (Q1)

Meglei A. Y., Nedorubova I. A., Basina V. P., Chernomyrdina V. O., Nedorubov A. A., Kuznetsova V. S., Vasilyev A.V., Kutsev S.I., Goldstein D.V., Bukharova T. B. Collagen–Platelet-Rich Plasma Mixed Hydrogels as a pBMP2 Delivery System for Bone Defect Regeneration. Biomedicines. 2024, 12(11), 2461. DOI: 10.3390/biomedicines12112461 (Q1)

Efremova A, Melyanovskaya Y, Krasnova M, Voronkova A, Mokrousova D, Zhekaite E, Bulatenko N, Makhnach O, Bukharova T, Kutsev S, Goldshtein D, Kondratyeva E. Estimation of Chloride Channel Residual Function and Assessment of Targeted Drugs Efficiency in the Presence of a Complex Allele [L467F;F508del] in the CFTR Gene. Int J Mol Sci. 2024, 25(19), 10424. DOI: 10.3390/ ijms251910424 (Q1)

Vasilyev A. V., Nedorubova I. A., Chernomyrdina,V. O., Meglei A. Y., Basina V. P., Mironov A. V., Bukharova, T. B. Antisolvent 3D Printing of Gene-Activated Scaffolds for Bone Regeneration . International Journal of Molecular Sciences 2024., 25(24), 13300. DOI:10.3390/ijms252413300 (Q1)

Krasnova M, Efremova A, Mokrousova D, Bukharova T, Kashirskaya N, Kutsev S, Kondratyeva E, Goldshtein D. Advances in the Study of Common and Rare CFTR Complex Alleles Using Intestinal Organoids. J Pers Med. 2024, 14(2), 129. DOI: 10.3390/jpm14020129.

(Q2)

Salikhova DI, Shedenkova MO, Sudina AK, Belousova EV, Krasilnikova IA, Nekrasova AA, Nefedova ZA, Frolov DA, Fatkhudinov TK, Makarov AV, Surin AM, Savostyanov KV, Goldshtein DV, Bakaeva ZV. Neuroprotective and anti-inflammatory properties of proteins secreted by glial progenitor cells derived from human iPSCs. Front Cell Neurosci. 2024, 18, 1449063. DOI: 10.3389/fncel.2024.1449063. (Q2)

Leonov G.; Salikhova D.; Starodubova A.; Vasilyev A.; Makhnach O.; Fatkhudinov T.; Goldshtein D. Oral Microbiome Dysbiosis as a Risk Factor for Stroke: A Comprehensive Review. Microorganisms 2024, 12, 1732. DOI: 10.3390/microorganisms12081732 (Q2)

2023

Bukharova T.B.; Nedorubova I.A.; Mokrousova V.O.; Meglei A.Y.; Basina V.P.; Nedorubov A.A.; Vasilyev A.V.; Grigoriev T.E.; Zagoskin Y.D.; Chvalun S.N. Adenovirus-Based Gene Therapy for Bone Regeneration: A Comparative Analysis of In Vivo and Ex Vivo BMP2 Gene Delivery. Cells 2023, 12, 1762. DOI: 10.3390/CELLS12131762 (Q1)

Salikhova D.I., Timofeeva AV, Golovicheva VV, Fatkhudinov TK, Shevtsova YA, Soboleva AG, Fedorov IS, Goryunov KV, Dyakonov AS, Mokrousova V.O., Shedenkova M.O., Elchaninov AV, Makhnach O.V., Kutsev SI, Chekhonin VP, Silachev DN, Goldshtein DV. Extracellular vesicles of human glial cells exert neuroprotective effects via brain miRNA modulation in a rat model of traumatic brain injury. Sci Rep. 2023 Nov 21;13(1):20388. DOI: 10.1038/s41598-023-47627-2. (Q1)

Galitsyna E.V.; Buianova A.A.; Kozhukhov V.I.; Domogatsky S.P.; Bukharova T.B.; Goldshtein D.V. Cytocompatibility and Osteoinductive Properties of Collagen-Fibronectin Hydrogel Impregnated with siRNA Targeting Glycogen Synthase Kinase 3β: In Vitro Study. Biomedicines 2023, 11, 2363. DOI: 10.3390/biomedicines11092363 (Q1)

Salikhova D.I.; Golovicheva V.V.; Fatkhudinov T.K.; Shevtsova Y.A.; Soboleva A.G.; Goryunov K.V.; Dyakonov A.S.; Mokroysova V.O.; Mingaleva N.S.; Shedenkova M.O.; Makhnach O.V., Kutsev S.I., Chekhonin V.P., Silachev D.N., Goldshtein D.V. Therapeutic Efficiency of Proteins Secreted by Glial Progenitor Cells in a Rat Model of Traumatic Brain Injury. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 12341. DOI: 10.3390/ijms241512341 (Q1)

Kondratyeva E.; Melyanovskaya Y.; Bulatenko N.; Davydenko K.; Filatova A.; Efremova A.; Skoblov M.; Bukharova T.; Sherman V.; Voronkova A.; Zhekaite E.; Krasovskiy S.; Amelina E.; Petrova N.; Polyakov A.; Adyan T.; Starinova M.; Krasnova M.; Vasilyev A.; Makhnach O.; Zinchenko R.; Kutsev S.; Gokdemir Y.; Karadag B.; Goldshtein D. Clinical and Functional Characteristics of the E92K CFTR Gene Variant in the Russian and Turkish Population of People with Cystic Fibrosis. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 6351. DOI:10.3390/ijms24076351 (Q1)

Krasnova M.; Efremova A.; Bukhonin A.; Zhekaite E.; Bukharova T.; Melyanovskaya Y.; Goldshtein D.; Kondratyeva E. The Effect of Complex Alleles of the CFTR Gene on the Clinical Manifestations of Cystic Fibrosis and the Effectiveness of Targeted Therapy. Int. J. Mol. Sci. 2024, 25, 114. DOI:10.3390/ijms25010114 (Q1)

Khvorostina M.; Mironov A.; Nedorubova I.; Bukharova T.; Vasilyev, A.; Goldshtein D.; Komlev, V.; Popov, V. Osteogenesis Enhancement with 3D Printed Gene-Activated Sodium Alginate Scaffolds. Gels. 2023, 9, 315. DOI:10.3390/GELS9040315 (Q2)

Salikhova DI, Golovicheva VV, Fatkhudinov TK, Shevtsova YA, Soboleva AG, Goryunov KV, Dyakonov AS, Mokroysova VO, Mingaleva NS, Shedenkova MO, Makhnach OV, Kutsev SI, Chekhonin VP, Silachev DN, Goldshtein DV. Therapeutic Efficiency of Proteins Secreted by Glial Progenitor Cells in a Rat Model of Traumatic Brain Injury. Int J Mol Sci. 2023, 24(15), 12341. DOI: 10.3390/ijms241512341. (Q1)

Leonov G, Salikhova D, Shedenkova M, Bukharova T, Fatkhudinov T, Goldshtein D. Comparative Study of the Protective and Neurotrophic Effects of Neuronal and Glial Progenitor Cells-Derived Conditioned Media in a Model of Glutamate Toxicity In Vitro. Biomolecules. 2023, 13(12), 1784. DOI: 10.3390/biom13121784. (Q2)

2022

Nedorubova I.A.; Bukharova T.B.; Mokrousova V.O.; Khvorostina M.A.; Vasilyev A.V.; Nedorubov A.A.; Grigoriev T.E.; Zagoskin Y.D.; Chvalun S.N.; Kutsev S.I.; Goldshtein D.V. Comparative Efficiency of Gene-Activated Matrices Based on Chitosan Hydrogel and PRP Impregnated with BMP2 Polyplexes for Bone Regeneration. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 14720. DOI: 10.3390/ijms232314720 (Q2)

Kondratyeva E., Efremova A., Melyanovskaya Yu.L., Voronkova A.Yu., Polyakov A.V., Bulatenko N.V., Adyan T.A., Sherman V.D., Kovalskaia V., Petrova N.V., Starinova M., Bukharova T.B., Kutsev S.I., Goldshtein D.V. Evaluation of the complex p.[LEU467PHE;PHE508DEL] CFTR allele in the intestinal organoids model: implications for therapy. International Journal of Molecular Sciences. 2022, 23(18), 10377 (Q1)

Khvorostina M.A.; Mironov A.V.; Nedorubova I.A.; Bukharova T.B.; Vasilyev A.V.; Goldshtein D.V.; Komlev V.S.; Popov V.K. 3D Printed Gene-Activated Sodium Alginate Hydrogel Scaffolds. Gels 2022, 8, 421. https:// doi.org/10.3390/gels8070421 (Q2)