Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ РАЗВИТИЯ им. Н.К. Кольцова РАН
Koltzov Institute of Developmental Biology of Russian Academy of Sciences

ВАКАНСИИ


15.12.2017 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН (ИБР РАН) объявляет конкурс на замещение должности главного научного сотрудника лаборатории клеточных и молекулярных основ гистогенеза


15.02.2018 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН (ИБР РАН) объявляет конкурс на замещение должности научного сотрудника лаборатории проблем регенерации


15.02.2018 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН (ИБР РАН) объявляет конкурс на замещение должности ведущего научного сотрудника лаборатории эволюции генома и механизмов видообразования


15.02.2018 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН (ИБР РАН) объявляет конкурс на замещение должности ведущего научного сотрудника лаборатории клеточных и молекулярных основ гистогенеза


15.02.2018 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН (ИБР РАН) объявляет конкурс на замещение должности ведущего научного сотрудника лаборатории биохимии процессов онтогенеза (0,5 ставки)


15.02.2018 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН (ИБР РАН) объявляет конкурс на замещение должности научного сотрудника лаборатории нервных и нейроэндокринных регуляций


12.02.2018 Приказ от 12.02.18


31.01.2018 Итоги конкурса (30.01.2018 г.) на замещение должностей научных работников:

29240_.pdf29241_.pdf


16.01.2018 Итоги конкурса (16.01.2018) на замещение должностей научных работников:

28310.pdf28412.pdf28416.pdf28417.pdf28420.pdf

Лаборатория КЛЕТОЧНЫХ И МОЛЕКУЛЯРНЫХ ОСНОВ ГИСТОГЕНЕЗА

Направления исследований

В настоящее время в объединенной лаборатории клеточных и молекулярных основ гистогенеза проводятся исследования по нескольким направлениям, включающим изучение механизмов клеточной дифференцировки и межклеточных взаимодействий, а также закономерностей формирования и функционирования тканевых систем в индивидуальном развитии. Особое внимание уделяется изучению эмбриональных и тканеспецифических стволовых клеток, обеспечивающих формирование организма, а также физиологическую и репаративную регенерацию его тканей и органов.

1. Гистогенез тканей внутренней среды: роль стволовых мезенхимных клеток. Стволовые мезенхимные клетки (МСК) в индивидуальном развитии.


Впервые проведено сравнительное исследование фенотипических особенностей и потенций к дифференцировке пре- и постнатальных генераций МСК (рис. 1). Полученные экспериментальные данные показали, что в ходе индивидуального развития происходит функциональное созревание МСК. На основании выявленных различий в свойствах МСК в зависимости от их локализации и стадии онтогенеза предложена концепция развития организуемой ими кроветворной ниши. В процессе развития МСК приобретают компетентность к дифференцировке в специфические клеточные компоненты ниши, вследствие чего меняется качество кроветворного микроокружения (рис. 2). Это приводит к формированию популяции дефинитивных стволовых кроветворных клеток, способствуя их переходу от активного размножения в печени зародыша к состоянию покоя и самоподдержания в зрелом костном мозге.

В лаборатории проводятся также исследования спонтанного миогенеза в немышечных органах, которые показали присутствие предшественников скелетно-мышечной дифференцировки в пренатальном развитии в печени, селезенке, кишечнике, тимусе.


Рис. 1. Источники и функции мезенхимных стромальных клеток


Рис. 2. Мезенхимные стромальные клетки и развитие кроветворной ниши в онтогенезе

Рис. 3. CD90 в МСК из печени 14-суточных зародышей крысы


Рис. 4. Эпителиальная колония в первичной культуре клеток зародышевой печени крысы. Иммуноцитохимическое окрашивание на панцитокератин



Рис. 5. Дифференцировка МСК костного мозга крысы в индукционных средах:

а – остеогенез, б – адипогенез


Рис. 6. Хондрогенез в эктопическом трансплантате печени 16-суточного зародыша крысы

Рис. 7. Спонтанный миогенез в культуре зародышевой печени крысы:

а – окрашивание азур-эозином,

б – иммуноцитохимическое окрашивание на Myf-5


Не исключено, что существование миогенных предшественников в неорганотипической локаликации возможно благодаря МСК, которые создают для них соответствующее микроокружение. Исследована способность МСК участвовать миогенезе и показано, что МСК в условиях in vitro усиливают миогенную активность мышечных клеток посредством паракринного влияния, обладая, однако, слабыми миогенными потенциями и способностью участвовать в формировании миотуб путем слияния.

В настоящее время начаты исследования участия МСК в регенерации на моделях восстановления мышечной ткани после повреждения. Уникальные свойства МСК (способность к регуляции многих клеточных функций путем паракринного влияния) и их способность участвовать в регуляции репаративного процесса на всех его стадиях – воспаления, пролиферации и ремоделирования позволяют рассматривать их как инструмент тканевой инженерии in vivo, стимулирующий регенерацию тканей за счет внутренних резервов. В этой связи весьма перспективны исследования участия МСК в регенерации на разнообразных экспериментальных моделях, активации их паракринной функции и повышения эффективности доставки МСК и кондиционированной ими среды в область повреждения.

Коллектив:
  • ДОМАРАЦКАЯ Елена Ивановна,
    д.б.н., зав. лаб.
  • БРОДСКИЙ Всеволод Яковлевич
    г.н.с. д.б.н. профессор
  • ЗАХАРОВА Людмила Алексеевна
    г.н.с. д.б.н. профессор
  • УРЫВАЕВА Ирина Васильевна
    г.н.с. д.б.н.
  • МАКАРЕНКО Ирина Георгиевна
    в.н.с. к.б.н.
  • ПАЮШИНА Ольга Викторовна
    с.н.с. д.б.н.
  • ГОРДЕЕВА Ольга Федоровна
    с.н.с. д.б.н.
  • МЕЛЬНИКОВА Виктория Ильинична
    с.н.с. к.б.н.
  • БУТОРИНА Нина Николаевна
    с.н.с. к.б.н.
  • ИЗВОЛЬСКАЯ Марина Сергеевна
    н.с. к.б.н.
  • ШЕВЕЛЕВА Ольга Николаевна
    н.с. к.б.н.
  • ВОРОНОВА Светлана Николаевна
    н.с. к.б.н.
  • ТОРТУНОВА Татьяна Алексеевна
    ст.лаб..
  • ЛИФАНЦЕВА Надежда Валерьевна
    ст. лаб.
  • МАЙОРОВА Татьяна Дмитриевна
    ст. лаб.
  • ШАРОВА Виктория Сергеевна
    ст. лаб.
  • РАМАЗАНОВА Сабина Гамзатовна
    асп.



Елена Ивановна Домарацкая

Заведующий лабораторией, д.б.н.
Тел. 8-499-135-87-80
edomar@mail.ru




Ольга Викторовна Паюшина
старший научный сотрудник,
доктор биологических наук.
payushina@mail.ru




Нина Николаевна Буторина
старший научный сотрудник,
кандидат биологических наук.
nnbut@mail.ru




Ольга Николаевна Шевелева
научный сотрудник,
кандидат биологических наук.
on_sheveleva@mail.ru




Татьяна Алексеевна Тортунова
старший лаборант.
edomar@mail.ru




Сабина Гамзатовна Рамазанова
аспирант.
edomar@mail.ru


2. Прямые межклеточные взаимодействия в онтогенезе (В.Я. Бродский)


Под руководством профессора В.Я. Бродского в совместных работах с группой эмбриофизиологии (лаб. проблем регенерации) выявлен механизм прямых межклеточных взаимодействий. В исследованиях клеточных культур и in vivo в экспериментах на крысах определены сигнальные факторы и цепь процессов в цитоплазме, приводящих к кооперации клеток в ритмах разных функций. Обнаружены нарушения кооперации клеток соответственно с изменениями межклеточной среды при старении и получены первые данные о возможности компенсации изменений.

На оригинальной модели на примерах кинетики синтеза белка в печени и в популяции кератиноцитов кожи в опытах in vitro и in vivo показана значимость прямых межклеточных взаимодействий в регуляции активности органа. Впервые выявлены сигнальные факторы кооперации клеток как положительные, организующие активность клеток, так и отрицательные, дезорганизующие клеточную популяцию; среди них катехоламины – серотонин, норадреналин, дофамин, их фармакологические производные, а также мелатонин и ганглиозиды. В качестве ключевого фактора организации клеточных популяций рассматривается фосфорилирование белков, что объясняет некоторые стороны действия используемых в клинике мелатонина, фенилэфрина, дофамина и открывает перспективу поиска лекарств-организаторов.






Всеволод Яковлевич Бродский
главный научный сотрудник,
доктор биологических наук, профессор.
Тел. 8-499-135-70-09
brodsky.idb@bk.ru

3. Исследование развития проводящих систем мозга (И.Г. Макаренко)


С помощью метода транспорта карбоцианиновых красителей исследованы наиболее ранние эмбриональные стадии развития аксональных связей мозга. Полученные результаты являются уникальными и не имеют аналогов в мировой литературе. Обобщены данные по развитию трактов мамиллярных тел (мамиллотегментального, мамиллярной ножки и мамиллоталамического). Полученные факты дают представление о фундаментальных процессах и сроках формирования связей между различными отделами мозга.


Рис. 8. A, B: тракты мамиллярных тел (МВ) на сагиттальных срезах плода крысы (Е 19) выявленные с помощью DiI на 19 день пренатального развития (mth – мамиллоталамический; mtg – мамиллотегментальный).
С: конфокальные изображения растущего конца мамиллоталамического тракта, многочисленные волокна которого имеют конусы роста, представленные с большим увеличением на рисунках D и E. Масштаб 200 μm для A, 80 μm для В; 20 μm для С и 8 μm для D и E.


Рис. 9.
Конфокальное изображение терминальных ветвлений аксонов мамиллоталамического тракта в антеровентральном ядре таламуса на 10 день постнатального развития.

Рис. 10.
Отдельная терминальная кисточка на периферии антеровентрального ядра таламуса




Ирина Георгиевна Макаренко
ведущий научный сотрудник,
кандидат биологических наук.
Тел. 8-499-135-70-09
imakarenk@mail.ru

4. Исследование молекулярно-генетических механизмов поддержания плюрипотентного статуса эмбриональных стволовых клеток млекопитающих и человека (Гордеева О.Ф.)


На основании исследований линий нормальных плюрипотентных стволовых и малигнизированных тератокарциномных клеток мыши сформулирована концепция о ключевых факторах, которые регулируют различные фазы плюрипотентного статуса. Впервые показано, что базовый (ground state) и первичный (primed state) статус плюрипотентности клеток млекопитающих ассоциирован с паттернами экспрессии генов, специфических для линии половых клеток. Обнаружены различия в специфических профилях раково-тестикулярных антигенов в нормальных плюрипотентных и опухолевых клетках, которые позволяют выявить трансформированные клетки в культивируемых популяциях in vitro.

Впервые показано, что механизмы сигнальной регуляции самообновления и дифференцировки клеток в базовом и первичном статусах плюрипотентности значительно различаются вследствие различий в уровнях эндогенной экспрессии генов, кодирующих факторы TGFβ1, BMP4, FGF2, а также ActivinA.

Анализ динамики роста и дифференцировки плюрипотентных стволовых и тератокарциномных клеток мыши и человека in vivo после трансплантации иммунодефицитным и иммунокомпетентным животным-реципиентам позволил определить ключевые параметры, влияющие на формирование экспериментальных опухолей. Эти данные могут быть применены для разработки новых эффективных методов лечения тератокарцином и стандартизованных методов тестирования онкогенного потенциала производных плюрипотентных стволовых клеток.

На основе комплексных исследований роста и дифференцировки плюрипотентных стволовых клеток в 3D-системах in vitro установлены факторы, влияющие на динамику дифференцировки и морфогенеза эмбриоидных тел и их устойчивость к повреждающим факторам, что позволяет использовать разработанные модели ранних стадий развития млекопитающих для оценки эмбриотоксичности.


Ольга Федоровна Гордеева
старший научный сотрудник,
доктор биологических наук.
Тел. 8-499-135-87-80
olgagordeeva@yandex.ru


5. Клеточный цикл гепатоцитов при регенерации печени (И.В. Урываева)


Исследования последних нескольких лет продолжают традиции изучения клеточного цикла в связи с особенностями метаболизма разных тканей при пролиферации дифференцированных функционирующих клеток. Активными участниками исследований проблемы взаимоотношений специальных функций и клеточного цикла, а также развития полиплоидии в печени, клетках пигментного эпителия сетчатки, миоцитах сердца были сотрудники лаборатории цитологии В.М. Фактор, Т.Л. Маршак, А.М. Арефьева, Г.В. Делоне.

Современный уровень изучения индуцированной пролиферации определяется открытием у человека и позвоночных нового класса генов, контролирующих в клеточном цикле переход G0/G1. В первом после выхода из состояния покоя периоде G1 происходит переключение путей выработки энергии. Экспрессия гена G0S2, контролирующего переход G0/G1, выявлена в метаболически активных тканях - в жировой, печени - и в гематопоетических клетках.

В проводимых сейчас исследованиях было обнаружено, что в гепатоцитах регенерирующей печени белок Ki67, универсальный маркер клеточного цикла, не экспрессируется в G1-периоде первого индуцированного цикла (переход G0/G1), но выявляется затем в повторных митотических циклах (переход M/G1). Предполагается, что ограничения экспрессии белка Ki67 в первой после индукции G1-фазе связаны с резкой перестройкой на этом этапе регенерации метаболизма пролиферирующих гепатоцитов.





Ирина Васильевна Урываева
главный научный сотрудник,
доктор биологических наук.
Тел. 8-499-135-70-09
uryvaeva39@mail.ru

6. Становление иммунной системы в онтогенезе: роль протеасом, нейро- и иммуномедиаторов. Взаиморегуляция развития нервной и иммунной систем


Основным научным направлением исследований является изучение клеточных и молекулярных механизмов регуляции развития иммунной и репродуктивной систем млекопитающих в норме и при патологических состояниях. Совместно с лабораторией биохимии процессов онтогенеза (ранее лаб. биохимии) и сотрудниками института цитологии и генетики СО РАН были исследованы роль протеасом и нейропептида аргинин-вазопрессина (АВП) в развитии иммунной системы и противоопухолевом иммунитете. Получены новые оригинальные данные об участии иммунных протеасом в становлении процессов селекции и дифференцировки Т-лимфоцитов в тимусе крыс уже в перинатальном онтогенезе


Рис. 11. Увеличение содержания иммунных протеасом (субъединиц LMP7 и LMP2) в эмбриональном тимусе. (Мельникова с соавт., 2008; Melnikova et al., 2009).

Исследования особенностей иммунной системы в условиях дефицита циркулирующего АВП у мутантных крыс линии Brattleboro показали, что у них наблюдаются ранняя инволюция тимуса и селезенки, снижение численности лимфоцитов в крови, нарушения в развитии клеточного и гуморального иммунитета (Хегай с соавт., 2003; Захарова, 2010). В то же время у крыс этой линии ярко выражен противоопухолевый иммунитет. Имплантация карциносаркомы Walker 25 или гепатомы Зайделя крысам Brattleboro приводит к снижению роста опухолей и полной их регрессии через месяц после имплантации. Регрессия опухолей сопровождается увеличением экспрессии иммунных протеасом, антигенов ГКГ класса I и численности субпопуляций Т-лимфоцитов в селезенке


Рис. 12.
Влияние дефицита аргинин-вазопрессина (АВП) на противоопухолевый иммунитет.

Это приводит к повышению иммуногенности опухолей и их уничтожению системой адаптивного иммунитета (Zakharova et al., 2011; Мельникова с соавт., 2014).

Получены новые данные о молекулярных механизмах и клеточных основах формирования и функционирования иммунной системы млекопитающих. Показан высокий уровень экспрессии рецепторов к нейрогормонам - гонадотропин-рилизинг гормону (ГРГ) и серотонину в тимусе плодов на 17-й день эмбрионального развития. Блокада рецепторов селективными антагонистами в период наиболее их высокой экспрессии приводит к нарушениям в развитии Т-системы иммунитета в тимусе плодов и изменениям в функционировании Т-лимфоцитов у половозрелого потомства крыс


Рис. 13. Возрастная динамика экспрессии рецепторов ГРГ в развивающемся тимусе крыс и их функциональная активность. (Мельникова с соавт., 2012, 2015).

При введении антагонистов половозрелым особям изменения в развитии иммунного ответа либо не наблюдаются, либо кратковременные. ГРГ включается в регуляцию Т-клеточного иммунитета уже в пренатальном онтогенезе (Zakharova et al., 2000). Достаточно высокие концентрации ГРГ, сопоставимые с его содержанием в гипоталамусе, обнаружены в тимусе и периферической крови плодов крыс, тогда как в крови половозрелых особей он практически отсутствует (Zakharova et al., 2005). По-видимому, ГРГ может контролировать становление и функционирование иммунной системы как через гипоталамо-гипофизарную систему, так и осуществлять аутокринную или паракринную регуляцию. Совокупность полученных данных свидетельствует, что в эмбриональном развитии ГРГ и серотонин контролируют развитие тимуса, а экспрессия рецепторов к этим сигнальным молекулам на тимоцитах плодов предполагает возможность их непосредственного влияния на эти клетки.

Иммунная система, в свою очередь, оказывает влияние на развитие ГРГ-продуцирующей системы, как в норме, так и при воспалительных процессах, вызванных вирусной или бактериальной инфекцией (Zakharova, Izvolskaia, 2012). Нами была разработана модель пренатального инфицирования крыс и мышей эндотоксином грамотрицательных бактерий липополисахаридом (ЛПС). ЛПС, введенный на ранних сроках беременности, подавляет начальные этапы дифференцировки ГРГ нейронов и их миграцию из назальной области в мозг у плодов крыс и мышей, и как следствие, нарушается становление репродуктивной системы (Шарова с соавт., 2011). Активация иммунной системы матери ЛПС вызывает как у матери, так и плодов повышенную экспрессию провоспалительных цитокинов, интерлейкина 6, лейкемия ингибирующего фактора и белка хемотаксиса моноцитов, подавляющих интраназальную миграцию ГРГ-нейронов в мозг. У интактных животных по ходу миграции нейронов в мозг выявлены рецепторы к этим цитокинам и периферину также выстилающему путь миграции нейронов


Рис. 14. Рецепторы к ИЛ-6 и ЛИФ в регуляции миграции ГРГ нейронов на ранних сроках развития у плодов мышей. (Sharova et al., 2015).

Появление ГРГ-нейронов в переднем мозге с опозданием может изменять формирование необходимых аксональных связей в гипоталамусе, что приводит к нарушениям в функционировании гипоталамо-гипофизарно-репродуктивной системы и подавлению репродуктивной способности самцов и самок (Izvolskaia et al., 2016). Таким образом, иммунная и нейроэндокринная системы способны эффективно осуществлять взаиморегуляцию различными сигнальными молекулами и их рецепторами уже на начальных этапах своего развития.


Рис. 15. Взаимные регуляторные влияния нейроэндокринной и иммунной систем в онтогенезе млекопитающих.



Людмила Алексеевна Захарова
(Liudmila A. Zakharova),
главный научный сотрудник, доктор биологических наук, профессор.
Тел. 8-499-135-87-80
zakharova-l@mail.ru




Виктория Ильинична Мельникова
(Victoria I.Melnikova)
старший научный сотрудник, кандидат биологических наук.
v_melnikova@mail.ru




Марина Сергеевна Извольская
(Marina S. Izvolskaya)
научный сотрудник.
izvolskaya@hotmail.com




Светлана Николаевна Воронова
(Svetlana N. Voronova)
научный сотрудник.
svetvor@mail.ru




Надежда Валерьевна Лифанцева
(Nadezhda V. Lifanceva)
старший лаборант
lifanceva@yandex.ru




Виктория Сергеевна Шарова
(Victoria S. Sharova)
старший лаборант
sarovav@mail.ru