Лаборатория клеточных технологий и тканевой инженерии РУДН: от фундаментальной науки к новым методам лечения

О миссии и главных задачах

Лаборатория была создана одновременно с открытием НИИ в 2022 году. Её основное предназначение — проведение фундаментальных и прикладных исследований в области клеточной биологии и биомедицины.

«Лаборатория активно участвует в научной жизни НИИ молекулярной и клеточной медицины, а это значит — непрерывное выполнение инициативных тем и грантов, поиск финансирования для новых исследований, развитие коллабораций. Мерилом успеха для нас являются не только научные публикации и патенты, но и рост компетенций сотрудников лаборатории, взаимодействие с другими научными группами как внутри НИИ, так и за его пределами», — рассказала Ирина Арутюнян.

Сотрудники лаборатории активно участвуют и в учебном процессе — ведут научные семинары и практикумы для бакалавров направления «Биомедицина» и магистрантов направления «Генная и тканевая инженерия. Кстати, в лаборатории трудятся два научных сотрудника и три лаборанта-исследователя — студенты медицинского института РУДН.

«Софья Александрова и Георгий Лосицкий после окончания бакалавриата (их ВКР получили заслуженное признание в виде дипломов НИРС) успешно сдали вступительные экзамены в магистратуру и остались работать в нашей лаборатории. Уверены, что их магистерские диссертации заслужат высшую оценку. Надеемся, что и после окончания магистратуры ребята останутся в лаборатории, но уже в роли научных сотрудников. Можно сказать, что мы сами выращиваем себе коллег, максимально приближая программы бакалавриата «Биомедицина» к требованиям и реалиям современной науки. На сегодняшний день штат укомплектован, однако мы всегда открыты для сотрудничества», — пояснила Ирина Арутюнян.

Первичные клеточные культуры: ключ к пониманию рака

Одно из ключевых направлений лаборатории — выделение и характеристика первичных клеточных культур из нормальных и опухолевых тканей. Этот метод позволяет изучать организацию жизни на клеточном уровне.

«Многие наши проекты связаны с изучением туморогенеза: несколько лет подряд мы работали с первичными культурами и клеточными моделями плоскоклеточного рака органов головы и шеи человека, а также тканей перитуморальной области. Любой крупный научный проект всегда требует участия нескольких научных коллективов, поэтому первичные культуры помогают нам и нашим коллегам из лабораторий НИИ МКМ искать новые пути терапии опухолевых или воспалительных заболеваний человека», — отметила Ирина Арутюнян.

В лаборатории также создают трёхмерные in vitro модели тканей и органов. Их главное преимущество — воспроизведение сложной гистоархитектоники ткани.

«Нам доступны как самые простые трёхмерные структуры — сфероиды и гетеросфероиды, так и продвинутые системы в виде органоидов, тканеинженерных конструкций, гистологических моделей. У каждой из них есть свои особенности, которые зависят в том числе и от моделируемой ткани, поэтому на целый ряд 3D in vitro моделей мы зарегистрировали РИД в виде патентов на изобретения», — уточнила Ирина Арутюнян.

Скаффолды: строительные леса для тканевой инженерии

Помимо этого, в лаборатории разрабатывают тканеинженерные конструкции на основе скаффолдов — матриц-носителей, которые заселяют клетками.

«В отличие от стандартной 2D культуральной подложки, скаффолды отличаются большим разнообразием форм, химического состава, физико-механических свойств и функциональной нагрузки. Но, конечно, для тканевой инженерии одним из важнейших свойств является высокая биосовместимость, которая всегда подтверждается рядом in vitro и in vivo экспериментов, позволяющим количественно оценить выживаемость и функциональную сохранность клеток, адгезированных на поверхности скаффолда», — уточнила Ирина Арутюнян.

Криоконсервация биологических объектов — ещё одна важная компетенция лаборатории.

«В криобиологии всё однозначно — чем крупнее и неоднороднее объект, тем сложнее его заморозить и, что не менее важно, разморозить. Сложные биологические объекты — ткани, органы, а также их артифициальные аналоги — всегда гетерогенны, что приводит к неравномерному распределению криопротекторов и скорости изменения температуры в объёме образца. Более того, одни клетки более криочувствительны, чем другие», — поделилась Ирина Арутюнян.

Заведующая лабораторией отмечает: активные научные разработки в области криобиологии уже привели к появлению специализированных банков тканей. А в будущем такие хранилища могут появиться и для целых органов и крупных фрагментов тканей, что станет огромной поддержкой для развития трансплантологии и регенеративной медицины.

Новые возможности для персонализированной терапии

Среди достижений лаборатории — создание банка биоптатов от 42 пациентов с плоскоклеточным раком головы и шеи.

«Банк биоптатов стал одним из результатов многолетнего проекта по изучению плоскоклеточного рака головы и шеи, который ежегодно уносит жизни сотен тысяч людей во всём мире. Одной из причин развития этого вида рака является курение, и именно банк биоптатов позволил нам выявить дифференциально экспрессируемые гены в опухолевой ткани курящих и некурящих людей, что открывает возможность использования различных терапевтических подходов к лечению пациентов в зависимости от наличия этой вредной привычки», — пояснила Ирина Арутюнян.

Лаборатория постоянно расширяет свой биобанк, который на сегодняшний день насчитывает около 50 иммортализованных клеточных линий.

«Основное его предназначение — in vitro моделирование, поэтому чем больше список хорошо охарактеризованных линий, тем шире наши возможности. Мы всегда готовы предоставить клетки исследователям нашего университета и коллабораторам при выполнении совместных проектов», — добавила Ирина Арутюнян.

Скрининг новых пробиотических штаммов

Совместно с лабораторией микробиологии НИИ МКМ учёные также изучают иммуномодулирующие свойства малоизученных представителей микробиоты.

«Наша научная группа разработала тканеинженерную модель стенки кишечника человека, которая способна воспроизводить воспалительный ответ на действие патогенов. Наши коллабораторы-микробиологи используют данную модель для скрининга новых штаммов бактерий, которые могут обладать противовоспалительными свойствами и в будущем стать основой пробиотических препаратов нового поколения. Так, например, такие свойства уже были подтверждены для бактерий Opitutia bacterium, при этом исследования активно продолжаются», — делится Ирина Арутюнян.

Ещё один масштабный проект лаборатории поддержан грантом Российского научного фонда и посвящён роли PCSK9 в эффективности адронной терапии аденокарциномы лёгкого.

«Это тоже масштабное исследование, над которым работают как коллективы нескольких лабораторий нашего НИИ, так и специалисты в области радиологии из других научных центров. Наша работа в этом проекте — участие в создании in vivo моделей рака лёгкого, а также гистологический анализ ответа опухолевой ткани на терапию. Мы уверены, что результатом исследования станут новые возможности комбинированной терапии этого заболевания», — подчёркивает заведующая.

Лаборатория активно взаимодействует с крупнейшими научными центрами Москвы и других городов России: НМИЦ акушерства, гинекологии и перинатологии им. Кулакова, НМИЦ онкологии им. Герцена, НМИЦ онкологии им. Блохина, Российским научным центром хирургии им. Петровского и другими.

«У каждого центра есть свои возможности, объединив которые мы можем добиться решения сложных научных задач. Среди интересных проектов следует отметить развитие биоресурсной коллекции, поиск предикторов ответа ткани на лучевую терапию, модификацию иммунных клеток для терапии рака груди, разработку новых моделей регенерации млекопитающих», — отметила Ирина Арутюнян.

Помощь разработчикам медицинских изделий

На этом интересные проекты и исследования не заканчиваются. В лаборатории также оценивают биосовместимость синтетических материалов — поликапролактона, полилактогликолида, диоксида циркония.

«Оценка биосовместимости — обязательный этап исследования новых изделий медицинского предназначения. Наша лаборатория готова провести первичную оценку биологических рисков с помощью стандартизованных in vitro методов. Чаще всего к нам обращаются разработчики новых материалов для стоматологии и хирургии. Мы помогаем разработчикам на самом первом этапе отбора, что позволяет им в дальнейшем сосредоточить внимание на наиболее перспективных материалах», — пояснила Ирина Арутюнян.

Ещё одна из работ лаборатории была посвящена влиянию гиалуроновой кислоты на слияние сфероидов, полученных из опухолей мозга.

«Наш коллектив получил новые данные о влиянии гиалуроновой кислоты — основного компонента внеклеточного матрикса головного мозга — на лекарственную устойчивость опухолей головного мозга. Активация рецепторов гиалуроновой кислоты запускала молекулярные механизмы, обеспечивающие работу особых насосов, выкачивающих химиотерапевтический агент из опухолевых клеток. Это позволило обосновать необходимость использования более сложных 3D моделей для получения релевантных данных при проведении доклинических испытаний новых видов лекарственной терапии. Результаты исследования подтверждают перспективность таргетной терапии, направленной против рецепторов гиалуроновой кислоты, для лечения этих видов опухолей», — рассказала Ирина Арутюнян.

Публикации и признание У учёных лаборатории есть серия ярких публикаций в международных журналах — Biomolecules, Biomedicines, Stem Cell Reviews and Reports и других.

«Мы ценим каждую нашу печатную работу, будь она опубликована в нашем или же зарубежном журнале. За каждой статьёй стоят месяцы, а порой и годы работы, недели оформления результатов и переписки с рецензентами. Но лучшая публикация, конечно же, ещё впереди», — считает Ирина Арутюнян.

Что же касается дальнейших планов, то, по словам заведующей, коллектив лаборатории отличается особой страстью к познанию.

«Мы готовы учиться всему, будь то работа с новой приборной базой или разработка особого метода работы с культурами. В ближайшие планы у нас входит работа с генетической модификацией опухолевых клеток, а именно создание клеточных линий опухолей головного мозга с точечными заменами в целевых генах, которую мы планируем проводить совместно с лабораторией биоинженерии», — поделилась Ирина Арутюнян.