ИСТИНА

The most common outcome of reparative regeneration in mammals is the development of fibrosis, which in cases of extensive or chronic damage leads to the replacement of functional connective tissue and is the cause of serious diseases that cause almost 50% of mortality in developed countries. Therefore, the most important task of biomedicine is to study the processes of development of fibrosis in order to find effective ways to prevent it and, possibly, completely or partially resolve it with restoration of the function of damaged tissues. The main effector cells of fibrosis are considered to be myofibroblasts, which form fibrotic foci - morphofunctional units of pathological fibrosis, which are dense deposits of the extracellular matrix (ECM), in which synthetically active myofibroblasts are located. At the same time, the proliferative and migratory activity of cells is expressed along the periphery of the focus, forming an invasive front that ensures the progression of fibrosis, which in many respects resembles the growth and invasion of malignant tumors. An unresolved urgent task is to elucidate the mechanisms of the appearance of activated stromal cells at the border of the invasive front of the fibrotic focus and their further differentiation into myofibroblasts. It is known that the activation of various cell types that contribute to the pool of myofibroblasts is accompanied by the appearance of the expression of fibroblast activation protein alpha (FAPα). The same marker has been described for tumor-associated fibroblasts (CAF), whose role in carcinogenesis is well studied, but very little is known about the role of FAPα+ fibroblasts in the development of fibrosis. FAPα is a membrane protease showing exo- and endopeptidase activity that is involved in ECM proteolysis, facilitating cell invasion. On the other hand, FAPα+ cells are capable of secreting key profibrotic ECM proteins. The role of FAPα+ cells in the progression of fibrosis is currently very controversial. We have previously shown that damage to lung tissues is accompanied by the appearance and accumulation of FAPα+ cells, which positively correlates with the severity of fibrosis. However, the exact contribution of FAPα+ cells to the remodeling of fibrotic foci and the progression or reversal of pathological fibrosis remains uncertain. In the project, we propose to determine the dynamics of appearance and accumulation, as well as the activity of FAPα+ cells in various models of fibrosis, the distinguishing features of which are reversibility - modeling of bleomycin-induced lung fibrosis in mice and lung fibrosis in humans against the background of pneumonia caused by the SARS-Cov- virus. 2. It will be clarified which FAPα activity (enzymatic or non-enzymatic) leads to the implementation of its functions in stromal cells. The available data suggest that FAPα+-activated stromal cells are capable of differentiation into myofibroblasts, and FAPα can play the role of the main regulator in this process. We plan to investigate possible mechanisms mediating the involvement of FAPα in stromal cell differentiation, including the interaction of FAPα with partner molecules on the cell membrane (integrins and urokinase receptor), the release of growth factors (primarily TGFβ) from ECM during its proteolysis. Possible mechanisms of suppression of these processes due to interaction with other stromal cells, primarily mesenchymal stromal cells (MSCs), will be established, for which, including in our works, pronounced antifibrotic effects have been shown in experimental and clinical studies. Thus, for the first time, the main attention in the study of progressive fibrosis will be paid not to myofibroblasts, but to their stromal progenitor cells and the mechanisms of their activation and differentiation with the participation of FAPα. The results of the project will determine whether FAPα can be one of the central molecular regulators of fibrosis progression and reversal and a possible promising pharmaceutical target for its therapy.

Основной задачей регенеративной медицины считается поиск подходов к управлению регенерацией поврежденной ткани с восстановлением ее структуры и функции. При заживлении повреждений у млекопитающих часто происходит развитие фиброза и дальнейшее ремоделирование ткани на месте повреждения, что в норме приводит, по крайней мере, к частичному восстановлению функции. Однако в случаях острого обширного или хронического повреждения возможно патологическое чрезмерное развитие и прогрессирование фиброза. Несмотря на разностороннее исследование этой проблемы, клеточные и молекулярные механизмы развития фиброза остаются до конца не изученными. В данном проекте впервые в фокусе внимания окажутся стромальные клетки-предшественники миофиброластов и будут получены новые данные о их роли в развитии прогрессирующего фиброза. Впервые будет исследована роль белка активированных фибробластов (FAPα) в процессах клеточной пролиферации, инвазии и дифференцировки этих клеток при фиброзе. Будут получены данные о вкладе ферментативной и неферментативной активности белка FAPa в реализацию его функций. С помощью модулирования функциональной активности стромальных клеток и с помощью генетически модифицированных клеточных линий будет установлено значение FAPα в этих процессах. Кроме того, будет прослежена динамика развития морфофункциональных единиц фиброза тканей - фибротического фокуса - в животной модели фиброза легких in vivo, и установлена роль FAPα+ клеток в формировании, росте и ремоделировании фокуса. Будут получены данные об экспрессии FAPa в фибротизированной ткани у пациентов после пневмонии, вызванной вирусом SARS-COV-2. Будут получены данные о представленности потенциально различающихся по свойствам субпопуляций клеток, экспрессирующих FAPa, и их роли в фиброгенезе. Для раскрытия молекулярных механизмов дифференцировки FAPα+ клеток в миофибробласты, а также вклада этих клеток в другие профибротические процессы, такие как ангиогенез и протеолиз ВКМ, будут получены данные о взаимодействии FAPα с возможными белками-партнерами на клеточной мембране и в ВКМ, причем будет исследована не только протеазная активность FAPα, но и возможные функции этого белка, не связанные с ферментативной активностью. Будут получены данные о возможности модуляции экспрессии FAPα в фибробластах и других клетках поврежденной ткани при взаимодействии со стромальными клетками, регулирующими фиброз, в первую очередь, МСК, под влиянием, в частности, микроРНК, переносимых в составе секретируемых этими клетками внеклеточных везикул. Таким образом, впервые будет всесторонне исследована роль FAPα+ клеток в формировании и прогрессии фиброза, что позволит сформулировать концепцию участия этих клеток в патогенезе фибропролиферативных заболеваний по аналогии с существующей научной парадигмой, объясняющей роль FAPα+ CAF в инвазии злокачественных опухолей. Результаты проекта позволят расширить и углубить представление о механизмах репаративной регенерации в постнатальных тканях млекопитающих. Полученные данные о молекулярно-клеточных механизмах прогрессирующего фиброза могут стать основой для разработки новых подходов к лечению фиброзирующих заболеваний, в том числе фиброза легких. Определение новых терапевтических мишеней позволит предложить научно обоснованные подходы к профилактике и терапии фиброза легких различной этиологии, в том числе развивающегося в результате вирусных пневмоний.

Научный задел коллектива по теме проекта обусловлен ранее выполненными проектами в области выяснения механизмов развития и прогрессирования фиброза, в которых руководитель и исполнители проекта задействованы более 5 лет. В ходе работ были получены следующие научные результаты (приведены ссылки на публикации из числа указанных в анкете руководителя или исполнителей): 1) Basalova N. et al., Cells, 2020; Basalova et al.,EMM, in press; 2) Grigorieva O., Dyachkova U., Basalova N., Aleksandrushkina N., Kulebyakina M. et al., Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 2021; 3) Eremichev R., Kulebyakina M., Alexandrushkina N., Basalova N., Grigoryeva O. et al., Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2021; 4) Aleksandrushkina N., IJMS, 2020; Aleksandrushkina N., Grigorieva O. et al., Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 2019; 5) Novoseletskaya E., Grigorieva O., Basalova N., Kulebyakina M. et al., Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2020 6) Eremichev R., Grigorieva O., Aleksandrushkina N., et al, Cell and Tissue Biology, 2018; Еремичев Р., Григорьева О.А. и соавт., Гены и клетки, 2019. В рамках проектов, реализуемых коллективом, были получены новые результаты по влиянию микроРНК, переносимых в составе ВВ, секретируемых МСК, на снижение тяжести блеомицин-индуцированного фиброза легких у мышей, на основании которых был получен патент РФ №2766707 от 15.03.2022 «Средство для лечения фиброза тканей на основе компонентов секретома мезенхимных стромальных клеток, способ получения и применения средства» (стал финалистом конкурса ФИПС «Лучший патент 2022 года»).