Исследование ключевых параметров клеток мозга на ранних стадиях развития ишемического инсульта.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-15-01175

НазваниеИсследование ключевых параметров клеток мозга на ранних стадиях развития ишемического инсульта.

Руководитель Билан Дмитрий Сергеевич, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №18 - Конкурс 2017 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-101 - Экспериментальная медицина

Ключевые слова инсульт головного мозга, ишемия-реперфузия, нейроны, астроциты, генетически кодируемые флуоресцентные индикаторы, флуоресцентная микроскопия

Код ГРНТИ34.15.43

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Инсульт головного мозга является важнейшей проблемой современного человечества. По данным Всемирной Организации Здравоохранения инсульт уверенно занимает вторую позицию в списке причин преждевременной смертности населения по всему миру после ишемической болезни сердца. Кроме того, это заболевание является одной из самых распространенных причин инвалидности. По данным статистики не более 10 – 13% людей, перенесших инсульт, полностью выздоравливают, остальные умирают или становятся инвалидами. При этом эффективная терапия лечения или мероприятия по профилактике инсульта до сих пор отсутствуют. Исследование патологических процессов тканей мозга, сопровождающих развитие инсульта, является важнейшей задачей современной фундаментальной науки. На сегодняшний день нам мало что известно о клеточных процессах, протекающих в мозге при развитии этой патологии. Основные результаты в этой области были получены, как правило, в системах in vitro на экстрактах тканей. Однако инсульт имеет очень сложную патофизиологию, затрагивающую различные системы организма. Поэтому крайне важны исследования инсульта на моделях in vivo. Генетически кодируемые флуоресцентные индикаторы являются современным и высоковостребованным подходом в исследованиях многих биологических процессов. Они позволяют регистрировать внутриклеточные параметры в режиме реального времени в живых системах любого уровня сложности от отдельных компартментов клетки до тканей целостных организмов. Подобные индикаторы имеют белковую природу, их молекулы, как правило, состоят из сенсорной части, которая специфично взаимодействует с исследуемым клеточным параметром, и флуоресцентной части, которая визуализирует эти взаимодействия. За последние годы генетически кодируемые индикаторы приобрели широкую популярность во всем мире в качестве надежного, во многих случаях безальтернативного метода исследования. В рамках настоящего Проекта с помощью генетически кодируемых индикаторов мы впервые исследуем in vivo динамику некоторых важнейших показателей клеток мозга при ишемическом инсульте на ранних стадиях развития. Для этого в кору головного мозга крыс мы инъецируем аденоассоциированные вирусы, кодирующие индикаторы для регистрации пероксида водорода (Н2О2), рН, соотношений НАД+/НАДН и GSSG/2GSH. При развитии инсульта у этих животных, вызванного окклюзией средней мозговой артерии, с помощью флуоресцентной микроскопии мы сможем наблюдать через краниальное окно динамику интересующих внутриклеточных процессов в коре головного мозга в режиме реального времени. Более того, экспрессируя индикаторы в нейронах и астроцитах, мы сможем сравнить динамику важных биологических параметров в разных клетках мозга при одних и тех же патологических условиях. Это исследование будет проведено впервые в мире. Однако далеко не все внутриклеточные процессы можно исследовать с помощью генетически кодируемых индикаторов, поскольку на сегодняшний день многие еще не созданы. Поэтому в наших исследованиях внутриклеточных процессов мозга при ишемии мы также будем применять классические подходы биохимического анализа тканей. В частности, мы определим соотношения НАДФ+/НАДФН и GSSG/2GSH, выясним, как изменяется биосинтез жирных кислот и холестерола, определим окислительные повреждения белкового и липидного составов мозговой ткани. Мы также выясним, как изменится динамика и объем поражения ишемического инсульта при ингибировании некоторых ключевых белков антиоксидантной системы защиты клеток. Вероятность возникновения инсульта и степень тяжести его последствий у людей коррелируют с возрастом. Пожилые люди находятся в группе риска. При этом исследования патологии инсульта на моделях животных разных возрастных групп проводятся крайне редко. Не исключено, что патогенез может иметь отличия в тканях мозга молодых и старых животных. Мы проведем наши in vivo исследования на животных разных возрастных групп.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Шохина А.Г., Костюк А.И., Ермакова Ю.Г., Панова А.С., Староверов Д.Б., Егоров Е.С., Баранов М.С., Качински Д.М., Бэль Г.Ж., Белоусов В.В., Билан Д.С. Red fluorescent redox-sensitive biosensor Grx1-roCherry Redox Biology (год публикации - 2018)
10.1016/j.redox.2018.101071

2. Костюк А.И., Панова А.С., Билан Д.С., Белоусов В.В. Redox biosensors in a context of multiparameter imaging Free Radical Biology and Medicine, 128 (2018),23-39 (год публикации - 2018)
10.1016/j.freeradbiomed.2018.04.004

3. Костюк А.И., Котова Д.А., Демидович А.Д., Панова А.С., Кельмансон И.В., Белоусов В.В., Билан Д.С. Изменение ключевых параметров метаболизма липидов в тканях мозга крыс при перманентной ишемии Вестник РГМУ (год публикации - 2018)

4. Чугунова А., Лосева Е., Мазин П., Митина А., Новолаев Т., Билан Д., Вишнякова П., Марей М., Головина А., Серебрякова М., Плетнев Ф., Рубцова М., Майер В., Ванюшкина А., Хайтович Ф., Белоусов В., Высоких М., Сергеев П., Донцова О. LINC00116 codes for a mitochondrial peptide linking respiration and lipid metabolism Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 116(11): 4940–4945 (год публикации - 2019)
10.1073/pnas.1809105116

5. Субач О.М., Куницына Т.А., Минеева О.А., Лазуткин А.А., Безряднов Д.В., Барыкина Н.В., Петкевич К.Д., Ермакова Ю.Г., Билан Д.С., Белоусов В.В., Анохин К.В., Ениколопов Г.Н., Субач Ф.В. Slowly Reducible Genetically Encoded Green Fluorescent Indicator for In Vivo and Ex Vivo Visualization of Hydrogen Peroxide International Journal of Molecular Sciences, 20(13), 3138 (год публикации - 2019)
10.3390/ijms20133138

6. Костюк А.И., Демидович А.Д., Котова Д.А., Белоусов В.В., Билан Д.С. Circularly Permuted Fluorescent Protein-Based Indicators: History, Principles, and Classification International Journal of Molecular Sciences, 20(17), 4200 (год публикации - 2019)
10.3390/ijms20174200

7. Почечуев М.С., Ланин А.А., Кельмансон И.В., Билан Д.С., Котова Д.А., Чеботарев А.С., Тарабыкин В., Федотов А.Б., Белоусов В.В., Желтиков А.М. Stain-free subcellular-resolution astrocyte imaging using third-harmonic generation. Optics Letters, 44(12), 3166-3169 (год публикации - 2019)
10.1364/OL.44.003166

8. Ланин А.А., Почечуев М.С., Чеботарев А.С., Кельмансон И.В., Билан Д.С., Котова Д.А., Тарабыкин В.С., Иванов А.А., Федотов А.Б., Белоусов В.В., Желтиков А.М. Cell-specific three-photon-fluorescence brain imaging: neurons, astrocytes, and gliovascular interfaces Optics Letters (год публикации - 2019)

9. Кельмансон И.В., Почечуев М.С., Котова Д.А., Костюк А.И., Панова А.С., Бородинова А.А., Федотов И. В., Ланин А.А., Мартынов Г.Н., Балабан П.М., Федотов А.Б., Желтиков А.М., Белоусов В.В., Билан Д. С. In vivo регистрация динамики изменения рН в тканях головного мозга крыс при ишемическом инсульте ВСЕРОССИЙСКАЯ МУЛЬТИКОНФЕРЕНЦИЯ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ "БИОТЕХНОЛОГИЯ - МЕДИЦИНЕ БУДУЩЕГО" Новосибирск, 29 июня-02 июля 2019 г. (год публикации - 2019)

10. Д. С. Билан, И. В. Кельмансон, В. В. Белоусов Влияние типа анестезии и условий прокрашивания тканей мозга красителем 2,3,5-трифенилтетразолием хлористым (ТТХ) на оценку ишемического повреждения мозга крыс на ранних стадиях патогенеза. Вестник РГМУ (год публикации - 2017)

11. Д. С. Билан, В. В. Белоусов In vivo imaging of hydrogen peroxide with HyPer probes. Antioxidants & Redox Signaling (год публикации - 2017)

Публикации

11. Д. С. Билан, В. В. Белоусов In vivo imaging of hydrogen peroxide with HyPer probes. Antioxidants & Redox Signaling (год публикации - 2017)

Публикации

11. Д. С. Билан, В. В. Белоусов In vivo imaging of hydrogen peroxide with HyPer probes. Antioxidants & Redox Signaling (год публикации - 2017)