Трофобластический beta-1-гликопротеин в регуляции дифференцировки и функциональной активности миелоидных супрессорных клеток (MDSC)
Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».
Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-108 - Иммунология
Аннотация
Миелоидные супрессоры (myeloid-derived suppressor cells, MDSC) представляют собой гетерогенную популяцию миелоидных клеток, которые при некоторых состояниях приобретают супрессорный фенотип и подавляют функции врожденного и приобретенного иммунитета [Gabrilovich, 2017]. В период нормальной беременности уровень этих клеток также повышается, поскольку возникает необходимость контролировать иммунный ответ на фетоплацентарные антигены [Kostlin et al., 2016; Ostrand-Rosenberg et al., 2017].
Известно, что основные механизмы иммуносупреcсорной активности MDSC связаны с экспрессией ряда поверхностных маркеров (CD73, ADAM17, PD-L1), и внутриклеточной экспрессией Arg 1, iNOS, IDO и продукцией ряда цитокинов (ИЛ-10, TGFbeta1) [Атретханы, Друцкая 2016]. На уровне генных сигнатур иммуносупрессорная активность MDSC ассоциирована с экспрессией Arg1, iNOS, IRF8, phospho-STAT3, c/EBPb, S100A8/A9, Rb1 и ROR/RORC1 [Bronte et al., 2016; Solito et al. 2019]. Более того, в последние 12 лет наблюдается устойчивый рост интереса к этой популяции клеток [PUBMED: 2008 (65 статей); 2021 (>700 статей)]. Очевидно, что MDSC может стать удачной фармакологической мишенью для решения проблем, связанных с иммунным отторжением как полуаллогенного эмбриона, так и трансплантированных органов или тканей.
Известно, что физиологически протекающая беременность сопровождается изменениями, направленными на формирование динамической иммунной толерантности к полуаллогенному эмбриону. В частности, одним из факторов, обеспечивающим иммунную толерантность при беременности, являются белки, ассоциированные с беременностью. Трофобластический beta1-гликопротеин (ТБГ; PSG, PSG1; SP1; PSβG1) является доминантным фетоплацентарным белком, который продуцируется клетками цито- и синцитиотрофобласта и обладает иммуносупрессивными свойствами. У человека доминирующим продуктом экспрессии является PSG-1, который был открыт и идентифицирован в 1970 г. группой российских исследователей [Tatarinov and Masyukevich, 1970]. В динамике беременности уровень ТБГ постепенно растет и достигает значений 200-400 мкг/мл к III триместру, в то время как в сыворотке крови плода его уровень не превышает 1-2 мкг/л [Bohn, 1971]. Известно, что уровень ТБГ в сыворотке крови снижаются при самопроизвольном аборте, внематочной беременности, задержке внутриутробного развития, преэклампсии и гипоксии плода [Hertz, Schultz-Larsen, 1983]. В 2020 году M. Temur с коллегами подтвердили, что уровни циркулирующего ТБГ (PSG1) были значительно ниже у женщин с преэклампсией, чем у здоровых беременных. Таким образом, этот белок чрезвычайно важен для успешного развития беременности.
Сложная структура и множественность форм ТБГ порождает определенные сложности, связанные с получением его чистого нативного препарата. Для исследований доступны только рекомбинантные формы ТБГ, которые имеют свои недостатки (структурные отличия, неполный фолдинг, неравноценная посттрансляционная модификация и т.д.). Наш авторский коллектив владеет собственной запатентованной методикой получения нативного препарата ТБГ человека [Раев М.Б., Патент РФ 2367449], что обеспечивает приоритет в исследованиях. Так, за последние 5 лет нами были продемонстрированы эффекты нативного препарата ТБГ человека, полученного по авторской методике, в отношении экспрессии IDO антигенпрезентирующими клетками, регуляторных Т-лимфоцитов, Th17-клеток, Т-клеток иммунной памяти, а также регуляции цитокинового профиля этих клеток [Timganova et al., 2021]. В то же время очевидно, что для практического применения препарата необходимо изучать именно рекомбинантные формы ТБГ. Ключевым моментом нашего проекта является тот факт, что роль ТБГ в регуляции дифференцировки и функциональной активности MDSC в принципе не исследована.
Таким образом, целью проекта является изучение роли нативного и рекомбинантного ТБГ в регуляции дифференцировки и функций MDSC периферической крови человека. В рамках проекта будет решаться ряд задач: изучение роли ТБГ в регуляции MDSC на фенотипическом и генетическом уровне, а также оценка цитокинового профиля этих клеток. Понимание этих процессов позволит расширить наши представления о роли ТБГ в формировании иммунной толерантности во время беременности, а также оценить его перспективы в качестве фармакологического препарата. для лечения нежелательных эффектов аллотрансплантации и аутоиммунных состояний.
Ожидаемые результаты
Используя перечисленные экспериментальные подходы, мы получим более полное понимание того, как ТБГ модулирует дифференцировку MDSC. Это позволит на новом уровне объяснить его вклад в формирование толерантности при беременности, а также понять механизмы его действия как потенциального фармакологического препарата. Важно отметить, что на данный момент сведений о роли ТБГ в регуляции функций MDSC в базе данных PubMed нет вовсе, и полученные нами данные позволят получить приоритет в этой сфере. Практическая значимость полученных данных о роли ТБГ может представлять интерес для расшифровки механизмов перестройки иммунной системы не только в период гестации, а также при онкологических заболеваниях, сопровождаемых продукцией онкофетальных белков.
Будут получены конкретные сведения о роли нативного и рекомбинантного ТБГ в дифференцировке MDSC. Будет продемонстрировано, насколько присутствие ТБГ в разработанной экспериментальной системе способствует повышению/снижению общего уровня MDSC, а также их субпопуляций с различными фенотипами (G-MDSC и M-MDSC). Будет установлено, какие супрессорные механизмы регулируются ТБГ на уровне поверхностных или внутриклеточных маркеров. Будет проведено комплексное исследование роли ТБГ в регуляции изменений экспрессии генов, ассоциированных с функциональной активностью этих клеток, а также цитокинового профиля в супернатантах культур MDSC. Более того, супрессорная активность MDSC будет подтверждаться в модели на аутологичных лимфоцитов. Выбранный методический подход соответствует мировому уровню.
