Основные направления научной деятельности
Научная деятельность лаборатории ведется в нескольких направлениях, связанных с изучением молекулярных механизмов развития заболеваний человека. Новое направление работы лаборатории– исследование молекулярных механизмов развития патологических состояний вследствие возникновения мутаций в генах, продукты которых участвуют в защите клеток от последствий оксидативного стресса. В качестве основного модельного объекта для проведения исследований используются рыбы D. rerio, в геном которых вносятся изменения с помощью системы редактирования CRISPR/Cas9 и трансгенеза, опосредованного транспозоном Tol2. Проводимые исследования профинансированы фондом РНФ (проект № 25-14-00373 «Роль белков TLDC в защите от окислительного стресса и клеточной гибели»).
В планах лаборатории – создание и исследование линий генетически модифицированных рыб, нокаутных по генам семейства TLDC, изучение возможности использования созданных линий в качестве моделей генетических заболеваний человека, ассоциированных с мутациями в генах этого семейства. В данный момент отработаны протоколы микроинъекций в икру D. rerio, получены рыбы поколения F0, трансгенные по GFP, протестирован протокол применения системы редактирования CRISPR/Cas9 для получения нокаутных рыб, показана работоспособность применяемого протокола. Результаты этих экспериментов представлены на рисунках.
Эмбрион D. rerio в возрасте 96 часов после микроинъекции вектора, содержащего плечи для Tol2 транспозиции и ОРС GFP. Плазмиду вводили в икру совместно с РНК Tol2 транспозазы. Изображение получено с помощью системы EVOS
Другим направлением работы лаборатории является исследование транскрипционного фактора POU2F1/Oct1 и его роли в возникновении и развитии онкологических заболеваний человека. Транскрипционный фактор POU2F1/Oct-1 принадлежит к семейству ДНК-связывающих регуляторов транскрипции высших эукариот, содержащих домен POU.
Аналогичный домен присутствует в Oct-4, который является мастер-регулятором, поддерживающим плюрипотентность эмбриональных стволовых клеток. Oct-1/POU2F1 также играет важнейшую роль в регуляции жизнедеятельности клетки, являясь ключевым регулятором активации и подавления специфичных для развития генов на стадии дифференцировки. Дисфункция Oct-1/POU2F1 приводит к нарушениям развития и малигнизации клетки.
Ещё одно направление работы направлено на изучение регуляции сигнального пути Hippo при гемопоэзе и в гематопоэтических опухолевых клетках. Сигнальный путь Hippo регулирует развитие органов и их размер, регенерацию тканей и апоптоз и играет центральную роль в поддержании тканевого гомеостаза, а его нарушения связаны с образованием опухолей.
Основные научные достижения
В работах лаборатории было показано, что Oct-1 присутствует в клетках человека в виде семейства как убиквитарных, так и тканеспецифических изоформ, которые образуются за счет транскрипции с альтернативных промоторов и имеют разные функции в регуляции экспрессии генов.
Показано, что паттерны экспрессии изоформ Oct-1 изменяются во время дифференцировки гемопоэтических клеток-предшественников. Показана важная роль изоформ на различных стадиях дифференцировки. Таким образом, изоформы Oct-1 осуществляют тонкую регуляцию работы генов при дифференцировке В-клеток, а нарушение их баланса может привести к потере нормальной функции и способствовать росту раковых опухолей.
Показано, что концентрация Oct-1L высока в развивающихся клетках крови (HPC) и В-клетках, что указывает на ее роль в поддержании идентичности В-клеток. Избыточная экспрессия Oct-1L в В-клетках подавляет гены, необходимые для правильной дифференцировки, что потенциально приводит к образованию незрелых, быстро делящихся клеток. Высокий уровень Oct-1L выявляется в линиях опухолевых В- лимфобластов, что делает Oct-L потенциальной мишенью для терапии В-клеточного рака.
Открыта и описана изоформа Oct-1Z, специфичная для приматов, которая у человека экспрессируется в основном в коре головного мозга. Показан механизм ее образования в эволюции за счет вставки транспозона Tigger2 в ген POU2F1. Показано, что структура транскрипта Oct-1Z (содержащего uORF) в норме подавляет его трансляцию, однако в различных стрессовых условиях обеспечивает значительное увеличение синтеза Oct-1Z, который активирует гены, контролирующие защиту от стресса.
Показано, что ингибирование киназ MST1/2, ключевых молекулы сигнального пути Hippo, может оказаться эффективным способом лечения гематологических опухолей. Оно снижает жизнеспособность гемопоэтических В- и Т-клеток раковых клетках (но не эпителиальных клеток), блокирует клеточный цикл и вызывает гибель клеток путем апоптоза, некроптоза и аутофагии и подавляет экспрессию ключевых регуляторов клеточного цикла в клетках Namalwa.