Лаборатория клеточных взаимодействий
Руководитель: Сапожников Александр Михайлович, д. б. н., профессор
Лаборатория клеточных взаимодействий была организована в ИБХ РАН в 1988 году в составе Отдела иммунологии, руководимого Р.В.Петровым. До 1994 года лабораторией заведовал д.б.н., проф. Дозморов И.М., начиная с 1995 года руководителем лаборатории является Сапожников А.М.
Основная задача, поставленная перед лабораторией, заключалась в исследовании иммуномодулирующих свойств новых биологически активных препаратов, разрабатываемых в Институте, и в изучении механизмов их иммуномодулирующего действия. Эта область исследований включала также в себя изучение процессов иммунорегуляторных взаимодействий субпопуляций иммунокомпетентных клеток с целью поиска наиболее эффективных подходов к селективной коррекции иммунного ответа. Указанное направление исследований успешно развивается на протяжении всего времени существования лаборатории. Однако в процессе развития спектр научных исследований проводимых коллективом лаборатории значительно расширился. В частности, существенные усилия были направлены на разработку экспериментальных подходов к пептидной иммунотерапии, т.е. к изучению возможности супрессии патологического иммунного ответа пептидами - аналогами иммунодоминантных эпитопов антигенов. Наряду с этим, в лаборатории проводятся интенсивные исследования механизмов активации и программированной гибели клеток иммунной системы. Ведется активная работа по выявлению механизмов распознавания опухолевых клеток-мишеней NK-клетками - цитотоксическими эффекторами системы иммунологического надзора. Проводится идентификация и анализ механизмов действия аутокринных/паракринных факторов, принимающих участие в социальном контроле выживания лимфоцитов. В последние годы ряд проектов лаборатории был посвящен созданию диагностических тест-систем, поиску и созданию новых иммуномодулирующих и противоопухолевых препаратов. Перечисленные исследования выполняются в тесном сотрудничестве с целым рядом лабораторий ИБХ РАН, а также с другими нашими российскими и зарубежными коллегами.
Направления исследований
Главными объектами в комплексе иммунологических исследований лаборатории являются процессы иммунорегуляции и способы их направленной коррекции. К основным направлениям этой работы относятся изучение вовлеченности стресс-индуцируемых протеинов в функционирование иммунной системы, идентификация лимфоцитарных аутокринных/паракринных факторов и анализ их иммунорегуляторных функций, исследование механизмов патологических иммунных реакций и противоопухолевого иммунного ответа, анализ иммуномодулирующих эффектов миелопептидов и создание на их основе новых иммунокорригирующих препаратов, поиск новых подходов к иммунодиагностике и иммунотерапии. В проектах, посвященных изучению роли стресс-индуцируемых протеинов в функционировании иммунной системы, проводится исследование роли белков теплового шока (БТШ) в функционировании иммунной системы, выявление механизмов экзоцитоза белков теплового шока 70 кДа (БТШ70) в популяциях лимфоидных клеток (группа А.М.Сапожникова), исследование вовлеченности стресс-индуцируемых протеинов в регуляцию взаимодействия NK-клеток с опухолевыми клетками-мишенями (группа Е.И.Коваленко), изучение роли БТШ70 в развитии гипериммунных реакций (группа М.А.Шевченко), анализ роли молекулярно-генетических механизмов резистентности к стрессовым воздействиям в старении человека и активном долголетии (группы А.М.Сапожникова и Е.И.Коваленко). Некоторые особенности механизмов защиты клеток иммунной системы от различных стрессирующих факторов исследуются в моделях, используемых для изучения функций аутокринных/паракринных факторов, продуцируемых в популяциях лимфоцитов (группа Г.В.Луценко). Анализ механизмов действия эндогенных иммуномодуляторов костномозгового происхождения проводится также в группе миелопептидов (Е.А.Кирилина). Значительная часть исследований лаборатории посвящена изучению механизмов патологических иммунных реакций и противоопухолевого иммунного ответа (группа Е.В.Свирщевской). Эта работа проводится, в частности, в рамках тематики по аутоиммунным механизмам патогенеза вульгарной пузырчатки (Pemphigus vulgaris), и в ряде других проектов c использованием мышиных моделей перевиваемого и спонтанного опухолеобразования, а также с применением экспериментальных моделей аллергических реакций на плесневые грибы Aspergullis fumigatus и на клещи домашней пыли D. farina. Важной составляющей деятельности лаборатории являются прикладные исследования, направленные на разработку новых подходов к иммунодиагностике и иммунотерапии. К этим разработкам относятся, в частности, изучение возможностей применения БТШ70 для диагностики и коррекции иммунного статуса организма, создание эффективных иммунокорригирующих препаратов на основе миелопептидов, поиск и тестирование новых противоопухолевых препаратов в моделях in vitro и in vivo, разработка вакцин и систем доставки лекарств с использованием наноразмерных структур, а также другие исследования, проводимые коллективом лаборатории.
Научно-педагогическая деятельность
На всем протяжении существования в лаборатории клеточных взаимодействий большое внимание уделяется научно-педагогической деятельности. В лаборатории ежегодно выполняются курсовые и дипломные научно-исследовательские работы студентами Московского физико-технического института, Биофака МГУ, РГМУ и учащимися других вузов. Лаборатория активно занимается подготовкой молодых специалистов высшей квалификации. Под руководством ведущих сотрудников лаборатории выполнено и успешно защищено значительное число диссертационных работ на соискание ученой степени кандидата наук (в том числе, за последние пять лет (2006-2010 г.г.) – 9 кандидатских диссертаций). В настоящее время в лаборатории диссертационные работы выполняются 6 аспирантами и 5 молодыми сотрудниками – соискателями.
Основные достижения
В рамках решения сформулированных задач по анализу иммуномодулирующих свойств новых биологически активных веществ, разрабатываемых в ИБХ РАН, к достижениям коллектива относится существенный вклад в расшифровку механизмов иммунокорригирующего действия приоритетных для Института препаратов ГМДП и миелопептидов. Целый ряд существенных результатов был получен при изучении роли белков теплового шока в функционировании иммунной системы. В частности, нами показано, процесс программированной гибели лимфоидных клеток сопровождается усилением уровня экспрессии БТШ70 и транслокацией цитоплазматических БТШ70 на клеточную поверхность. Установлено, что БТШ70 не только противодействует развитию апоптоза, но и участвует в реализации программы клеточной гибели на ее необратимых стадиях. Было обнаружено, что физиологические медиаторы стресса участвуют в регуляции уровня экспрессии лимфоцитами БТШ70. Эти данные свидетельствуют о вовлеченности БТШ в нейроэндокринную регуляцию иммунной системы. Обнаружено, что активированные лимфоидные клетки секретируют БТШ70 в межклеточное пространство. Продемонстрировано, что формирование внеклеточного пула БТШ70 в популяциях лимфоидных клеток осуществляется аппарат Гольджи независимым путем и может быть связано с продукцией клетками экзосом. Зарегистрировано, что внеклеточные БТШ70 интернализуются лимфоидными клетками и оказывают протективное действие, защищая их от апоптоза и повреждающих стрессирующих факторов. Установлено, что внеклеточный пул БТШ70 обладает супрессирующим действием на продукцию активных форм кислорода клетками иммунной системы. Было продемонстрировано, что экзогенные БТШ70 уже в низких дозах (50 нг/мл) существенно активируют синтез интерферона-гамма натуральными киллерами. Наиболее чувствительными к указанному действию БТШ70 являются NK-клетки с фенотипом CD3-CD16-CD56+, но не CD3-CD16+CD56+. Идентифицированы участки молекулы БТШ70, обладающие способностью активировать NK-клетки равноценно полной молекуле этого протеина. Совокупность полученных результатов позволяет отнести феномен продукции внеклеточных БТШ70 в популяциях лимфоидных клеток к нормальным физиологическим процессам. Наши данные служат свидетельством того, что лимфоидная ткань является одним из источников циркулирующего в организме внеклеточного пула этих протеинов. Возможными функциями внеклеточный пул БТШ70 обладает следующими функциями: «социальная» защита популяций иммунокомпетентных клеток в условиях стресса; подавление нежелательной, повреждающей собственные ткани гиперпродукции активных форм кислорода лейкоцитами в очагах воспаления; маркирование клеток, подлежащих элиминации цитотоксическими эффекторами иммунной системы; «захват» в тканевой жидкости и в сыворотке крови денатурированных чужеродных протеинов и транспорт этих молекул к антигенпредставляющим клеткам. К достижениям лаборатории относятся также результаты, полученные в исследованиях, посвященных анализу механизмов патологических иммунных реакций и поиску способов их коррекции. В частности, анализ механизмов развития аллергии, проведенный с использованием мышиной модели, позволил сформулировать основные причины развития аллергических реакций и предложить для их подавления фокусирования иммунного ответа на доминантные белки аллергена с помощью иммунизации организма их рекомбинантными формами. Формирующиеся в результате такой иммунизации высокоаффинные IgG1 антитела приводят к быстрой элиминации проникшего в организм аллергена за счет формирования иммунных комплексов, эффективно выводящихся из организма. Проверка указанного подхода на разработанной мышиной модели аллергического аспергиллеза показала его эффективность. В этих экспериментах было также продемонстрировано, что высокий анти-аллергический эффект также достигается при иммунизации мышей не полными молекулами белков, а только их доминантными В-клеточными эпитопами. В связи с этим был предложен метод селекции потенциальных В-эпитопов, основанный на компьютерном анализе аминокислотных последовательностей белков. Успешные результаты, полученные при проверке разработанного подхода к специфической гипосенсибилизации в мышиной модели аллергии позволил предложить метод иммунотерапии аллергии на основе пептидной технологии. В основе терапии лежит иммунизация людей, входящих в группы риска, рекомбинантными пептидами 2-3 основных белков аллергенов, соответствующих В-клеточным эпитопам этих белков и экспрессированных в составе дрожжевых вирусоподобных частиц. Многие эффекты иммуномодулирующих препаратов, связаны с процессом апоптоза иммунокомпетентных клеток, поэтому лаборатории разрабатываются новые методологические подходы к анализу этого процесса. В этом направлении у лаборатории также имеются существенные достижения. Так, нами был предложен оригинальный цитофлуориметрический метод анализа последовательных этапов программированной клеточной гибели. Принцип этого анализа основан на хорошо известных изменениях характеристик светорассеяния клеток в процессе их продвижения по пути апоптоза, что позволяет по данным цитофлуориметрических измерений проследить за «траекторией» апоптоза различных типов клеток. Используя такой подход, была проанализирована взаимосвязь изменения экспрессии БТШ70 на последовательных этапах апоптоза лимфоцитов с ключевыми событиями клеточной гибели, что позволило выявить ранее не охарактеризованные функции БТШ70 в процессе апоптоза. Кроме этого, в нашем коллективе был разработан новый цитофлуориметрический метод регистрации апоптоза лимфоидных клеток с использованием 10N-нонил акридинового оранжевого (НАО) в качестве специфического зонда, обладающего высоким сродством к кардиолипину митохондрий. В основу данного метода положен факт существенного снижения уровня флуоресценции апоптозных клеток по сравнению с живыми, обусловленного низкой константой ассоциации НАО с окисленной формой кардиолипина, образующейся в процессе клеточной гибели. Сравнение указанного подхода с общепринятым цитофлуориметрическим методом, использующим способность белка аннексина V к избирательному связыванию с фосфатидилсерином на поверхности апоптозных клеток, показало хорошее совпадение результатов анализа – коэффициент корреляции составлял 0.953 (p<0.0001). Предлагаемый подход расширяет возможности цитофлуориметрии для комплексного многопараметрического анализа процесса апоптоза.
| Ф.И.О. | Должность | Эл. почта | Алекперов Эмин Акифович, к. б. н. | инж.-иссл. | alekperovea@mail.ru | Белёвская Раиса Григорьевна, к. м. н. | н.с. | Бойко Анна Александровна | м.н.с. | Галкина Наталья Борисовна | ст. лаб. | Гречихина Мария Владимировна | м.н.с. | Дьячкова Лариса Германовна, к. б. н. | м.н.с. | Ефремов Михаил Александрович | м.н.с. | mae@mx.ibch.ru | Каневский Леонид Михайлович, к. б. н. | м.н.с. | leonid_kanewski@mail.ru | Кирилина Елена Анатольевна, к. б. н. | с.н.с. | Клинкова Анна Викторовна | м.н.с. | anna_klinkova@mail.ru | Коваленко Елена Ивановна, к. б. н. | с.н.с. | lenkovalen@mail.ru | Кучина Мария Николаевна | м.н.с. | Кучина Мария Николаевна | м.н.с. | Кучукова Анастасия Александровна | инж.-иссл. | Луцан Надежда Ивановна, к. б. н. | н.с. | Луценко Геннадий Владимирович, к. б. н. | с.н.с. | gvlut@mx.ibch.ru | Петров Рэм Викторович, д. м. н., профессор, академик | Зав. отделом | petrov@pran.ru | Прохоров Александр Владимирович | инж.-иссл. | sashapro2006@yandex.ru | Свирщевская Елена Викторовна, к. б. н. | с.н.с. | esvir@ibch.ru | Таций Ольга Алексеевна | м.н.с. | Шевченко Марина Александровна, к. б. н. | н.с. | shev@mx.ibch.ru | Шустова Ольга Александровна | инж.-иссл. |
|---|
