Kamieninių ląstelių biologijos skyrius

KAMIENINIŲ LĄSTELIŲ TECHNOLOGIJOS KŪRIMAS, EGZOSOMŲ POVEIKIO FUNKCINIAM LĄSTELIŲ-TAIKINIŲ ATSAKUI ĮVERTINTI

Pastaraisiais metais buvo inicijuota nemažai ikiklinikinių ir klinikinių studijų, kurių metu buvo tiriami įvairūs MKL ląstelių terapijos protokolai, tačiau daugeliu atvejų, terapinis poveikis nebuvo toks geras, kaip tikėtasi. Manoma, kad viena iš pagrindinių priežasčių – prastas persodintų ląstelių išgyvenamumas. Vis dėl to, daugelio studijų metu buvo gautas teigiamas terapinis efektas. Šį paradoksą dalinai paaiškina naujausi tyrimai, kurie rodo, kad teigiamą terapinį efektą gali sąlygoti MKL sekretuojami biologiškai aktyvūs veiksniai. Todėl manome, kad kamieninių ląstelių sekretuojamų faktorių surinkimas ir panaudojimas galėtų tapti veiksminga terapijos strategija.

Skyriaus mokslininkai tiria terapinio kamieninių ląstelių sekretuojamų egzosomų panaudojimo galimybes.

Ląstelių sekretuojamos egzosomos yra 30-150 nm diametro nanovezikulės, galinčios transportuoti įvairius baltymus, lipidus, mikroRNR ir mRNR. Daugėja duomenų, kad egzosomų sudėtis ir funkcijos priklauso nuo to, kokios ląstelės jas sekretuoja. Vienas pagrindinių šio metodo privalumų – transplantacijai tiesiogiai naudojamos ne ląstelės, o jų sekretuojami produktai, taip išvengiama masinės ląstelių žūties transplantacijos vietoje, galimos navikinės transformacijos.

Mūsų tyrimų duomenys rodo, kad žmogaus dantų pulpos MKL pasižymi neuroprotekciniu ir uždegimą slopinančiu poveikiu (Cytotherapy. 2015;17 (7):932-939; Neural Regenen Res. 2016;11(6):904-905; Pharmacological Research. 2016.113(Pt B):816-822; Inflammation. 2015; 38(5):1933-41).

2015.12.12 LRT laidoje Mokslo ekspresas buvo pasakojama  apie Kamieninių ląstelių biologijos skyriaus mokslininkų vykdomus Nacionalinės mokslo programos ,,Sveikas senėjimas“ projektus.  Vienas iš projektų tyrinėja žmogaus kamieninių ląstelių sekretuojamų egzosomų poveikį neurodegeneracijos procesui. Plačiau: http://www.delfi.lt/video/laidos/mokslo-ekspresas/mokslo-ekspresas-sveikas-senejimas.d?id=69825174

Sutariama, kad terapinės egzosomų savybės priklauso nuo jų molekulinės sudėties, o ši – nuo jas produkuojančių ląstelių kilmės ir būsenos. Todėl yra reikalingos naujos technologijos, kurios padėtų sistemiškai tirti ir atrinkti terapiškai veiksmingas egzosomų populiacijas.

Atsižvelgę į tai, norime sukurti naują kamieninių ląstelių technologiją, kuri padėtų įvertinti egzosomų poveikį funkciniam ląstelių-taikinių atsakui. Šiam tikslui, panaudodami genų redagavimo metodus, ketiname sukonstruoti unikalias žmogaus indukuojamų pliuripotentinių kamieninių ląstelių (iPKL) NFkB ir NRF2/1  reporterių linijas, kurias bus galima naudoti priešuždegiminiam ir antioksidaciniam egzosomų poveikiui įvertinti.

Siekdami įgyvendinti šias idėjas, dalyvavome konkurse ir laimėjome finansavimą projektui ,,Naujos žmogaus pliuripotentinių kamieninių ląstelių reporterių linijos priešuždegiminio ir antioksidacinio egzosomų poveikio įvertinimui‘‘. Projektas finansuojamas pagal priemonę 01.2.2-LMT-K-718 „Tiksliniai moksliniai tyrimai sumanios specializacijos srityje“. Projekto biudžetas 642.622,97 EUR. Trukmė 4 metai. Projekto vadovas dr. A. Pivoriūnas.

PATOLOGINIŲ PROCESŲ MODELIAVIMAS PANAUDOJANT INDUKUOTAS PLIURIPOTENTINES KAMIENINES LĄSTELES

Šiuo metu pasaulyje Alzheimerio liga (AL) serga daugiau, kaip 44 milijonai žmonių. Numatoma, kad 2030 metais šis skaičius padvigubės. AL mechanizmų supratimą apsunkina tinkamų ligos modelių trūkumas, todėl yra sudėtinga tyrimų su gyvūnais rezultatus pritaikyti žmonių gydymui. Sutariama, kad nepakankamas AL patologijos supratimas yra didžiausias trukdis savalaikei diagnozei ir efektyviai terapijai. Nustatyta, kad ankstyvose AL stadijose vyksta patologiniai hematoencefalinio barjero (HB) neurovaskulinio komponento persitvarkymai, tačiau trūksta efektyvių eksperimentinių modelių, kurie padėtų tirti šiuos patologinius procesus.

Nauji pasiekimai kamieninių ląstelių tyrimų srityje atveria galimybes sukurti pacientams specifiškas iPKL, kurias paskui galima diferencijuoti į beveik visus ląstelių tipus. Mes ketiname pasinaudoti šios technologijos privalumu ir sukurti naują eksperimentinį in vitro modelį tinkamą HB tyrimams AL metu.

Sporadine ir šeimine AL forma sergančių pacientų iPKL bus diferencijuojamos į astrocitus ir smegenų kraujagyslių endotelio ląsteles. Šias ląsteles panaudosime HB imitavimui mėgintuvėlyje (in vitro).

• Lygindami sveikų donorų ir AL pacientų HB galėsime atskleisti ankstyvuosius procesus, nulemiančius patologinius HB persitvarkymus AL metu.

• Mūsų siūlomas modelis taip pat galės būti naudingas ikiklinikiniams naujų farmakologinių preparatų tyrimams.

Šias idėjas realizuojame vykdydami projektą ,,Alzheimerio ligą lydinčių hematoencefalinio barjero pažeidimų modeliavimas in vitro’’. Projektas finansuojamas pagal priemonę 09.3.3-LMT-K-712 „Mokslininkų, kitų tyrėjų, studentų mokslinės kompetencijos ugdymas per praktinę mokslinę veiklą“. Projekto biudžetas 599.459,33 EUR. Trukmė 4 metai. Projektui vadovauja pasaulinio garso mokslininkas prof. A. Verkhratsky (The University of Manchester, Jungtinė Karalystė).

2018.12.02 LRT laidoje Mokslo ekspresas buvo pasakojama  apie VMTI Inovatyvios medicinos centro mokslininkų vykdomą Aukšto lygio MTEP projektą „Alzheimerio ligą lydinčių hematoencefalinio barjero pažeidimų modeliavimas in vitro”. Plačiau: https://www.lrt.lt/mediateka/irasas/1013707585/mokslo-ekspresas   

GYVŪNŲ KAMIENINIŲ LĄSTELIŲ TYRIMŲ GRUPĖ

Šiame skyriuje vykdomi moksliniai tiriamieji darbai neapsiriboja kamieninių ląstelių (KL) tyrimais in vitro. Kamieninių ląstelių biologijos skyriaus mokslininkai atlieka ir in vivo tyrimus su laboratoriniais gyvūnais.

Skirtingomis, in vitro ir in vivo, sąlygomis atlikti tyrimai suteikia galimybę plačiau išanalizuoti KL savybes, įvertinti jų regeneracinį potencialą. Šio skyriaus mokslininkų atlikti tyrimai, taikant eksperimentinius gyvūnų modelius, suteikia vertingų žinių apie KL elgseną ir savybes in vivo sąlygomis, kas yra ypač aktualu sprendžiant su ląstelių panaudojimu terapijai susijusius klausimus.

• Taikydami kontaktinio hiperjautrumo modelį, Kamieninių ląstelių biologijos skyriaus mokslininkai pirmieji įvertino hemopoetinių KL priešuždegiminį poveikį ir ištyrė šių ląstelių migraciją uždegimo metu (Cent Eur J of Biol 2010, 5 (5): 585-589).

• Tyrimais in vivo, naudojant visų odos sluoksnių pažeidimo modelį, buvo nustatytas skirtingų ląstelių populiacijų poveikis žaizdų gijimui (Int Immunopharmacol, 2010, 10, 1548–1551).

• Atlikti naujų medžiagų biologinio suderinamumo tyrimai, įvertintos jų panaudojimo biomedicinojegalimybės (Colloids and Surfaces A: Physicochem Eng Aspects 2014, 442, 152–156; J Hazard Mater 2013, 250-251: 167-174)

Skyriuje nuolat vykdomi gyvūnų kamieninių ląstelių tyrimai in vitro ir in vivo sąlygomis. Iš įvairių linijų laboratorinių gyvūnų išskiriamos hemopoetinės ir mezenchiminės kamieninės ląstelės. Jos identifikuojamos, prediferencijuojamos, diferencijuojamos, vertinamas ląstelių metabolinis aktyvumas, sekretuojamos medžiagos. Taikant skirtingus eksperimentinius laboratorinių gyvūnų modelius, tiriama transplantuotų kamieninių ląstelių migracijos kinetika, išgyvenamumas, priešuždegiminis potencialas, poveikis audinių regeneracijai. Atliekami naujų medžiagų biosuderinamumo tyrimai.

Kamieninių ląstelių biologijos skyrius turi modernią įrangą ląstelių kultivavimui, in vivo vaizdinimui, taip pat molekulinės ir ląstelių biologijos tyrimams (tėkmės citometrija, konfokalinė mikroskopija, ilgalaikis gyvų ląstelių vaizdinimas, genų ekspresijos ir proteominiai tyrimai).

Kamieninių ląstelių biologijos skyriaus mokslininkai:

• Pirmieji Lietuvoje išskyrė ir charakterizavo žmogaus MKL iš pieninio danties pulpos (Stem Cells Dev. 2010; 19(7): 1081-93)  ir periodonto audinių (Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery. 2017; 45(6):845-854).

• Dabartiniu metu sutinkama, kad skirtingų audinių MKL pasižymi skirtingu diferenciacijos potencialu, bei skirtingomis savybėmis. Pavyzdžiui, mes ir kiti autoriai parodėme, kad dantų pulpos MKL pasižymi neurogeninėmis ir neuroprotekcinėmis savybėmis (J Mol Neurosci 2013; 51:307–317; Cytotherapy. 2015;17 (7):932-939; J Clin Invest. 2012; 122(1):80-90).

• Taikydami kontaktinio hiperjautrumo modelį, Kamieninių ląstelių biologijos skyriaus mokslininkai pirmieji įvertino hemopoetinių KL priešuždegiminį poveikį ir ištyrė šių ląstelių migraciją uždegimo metu (Cent Eur J of Biol 2010, 5 (5): 585-589).

• Tyrimais in vivo, naudojant visų odos sluoksnių pažeidimo modelį, buvo nustatytas skirtingų ląstelių populiacijų poveikis žaizdų gijimui (Int Immunopharmacol, 2010, 10, 1548–1551).

• Atlikti naujų medžiagų biologinio suderinamumo tyrimai, įvertintos jų panaudojimo biomedicinoje galimybės (Colloids and Surfaces A: Physicochem Eng Aspects 2014, 442, 152–156; J Hazard Mater 2013, 250-251: 167-174).