IN VIVO ИССЛЕДОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В НОРМЕ И ПАТОЛОГИИ С ПОМОЩЬЮ ГЕНЕТИЧЕСКИ КОДИРУЕМЫХ БИОСЕНСОРОВ

Билан Дмитрий Сергеевич1,2
Костюк А.И.1,2, Панова А.С.1,2, Кельмансон И.В.1,2, Котова Д.А.1, Иванова А.Д.1, Шохина А.Г.1,2, Раевский Р.И.1, Сергеева А.Д.1,3, Васильев А.В.1, Почечуев М.С.3, Ланин А.А.3, Федотов И.В.3, Федотов А.Б.3, Тосунян М.А.4, Мессенс Й.4, Таувин М.5., Фриз С.5, Желтиков А.М.3, Белоусов В.В.1,2,6
1 – Институт биоорганической химии. им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова, Москва;
2 – Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова, Москва;
3 – Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва;
4 – Brussels Center for Redox Biology, Брюссель, Бельгия;
5 – Center for Interdisciplinary Research in Biology, Collège de France, Париж, Франция;
6 – Федеральный центр мозга и нейротехнологий, Москва
d.s.bilan@gmail.com

Генетически кодируемые биосенсоры на основе флуоресцентных белков широко популярны в современных исследованиях. Такой биосенсор представляет собой белковую молекулу, состоящую, как правило, из сенсорного и флуоресцентного доменов. При взаимодействии сенсорного домена с исследуемым параметром клетки (например, с определенным метаболитом, сигнальной молекулой, ионом) происходят конформационные изменения молекулы, что отражается на ее спектральных свойствах. Таким образом, динамика флуоресцентного сигнала отражает динамику исследуемого параметра в наблюдаемой системе. Биосенсор кодируется геном, поэтому подобные молекулярные инструменты легко могут быть направлены практически в любые типы клеток, а также в ткани различных модельных организмов. 
Наша лаборатория занимается разработкой подобных молекулярных инструментов, а также исследованием с их помощью биохимических процессов в системах in vivo. В частности, мы исследовали динамику ацидоза и продукцию активных форм кислорода в клетках мозга крыс линии SHR при ишемическом инсульте с первых секунд с момента начала патогенеза. Для реализации этой цели в ткань головного мозга крыс были инъецированы вирусные частицы AAV9, несущие ген соответствующего биосенсора. Одновременно с инъекцией вируса в область заражения имплантировали оптические волокна, через которые регистрировали флуоресцентный сигнал в клетках с помощью сконструированной оптической установки. Рыба Danio rerio является еще одним объектом нашей лаборатории. Особи D. rerio с экспрессией гена биосенсора в тканях могут быть получены при создании трансгенных линий или с помощью инъекции соответствующей мРНК в эмбрионы. С использованием данного модельного объекта мы исследуем in vivo динамику различных редокс-параметров клеток при воспалительных процессах, гипоксии/реоксигенации и некоторых других патологических состояниях.
Генетически кодируемые биосенсоры являются мощным современным инструментарием для регистрации биологических процессов in vivo, что открывает новые возможности для решения широкого спектра задач в медико-биологических исследованиях.   

При поддержке грантов РНФ 17-15-01175, РФФИ 21-34-70031, Министерства науки и высшего образования 075-15-2019-1933.  
 

Для цитирования

Билан Д.С., Костюк А.И., Панова А.C., Кельмансон И.В., Котова Д.A., Иванова А.Д., Шохина А.Г., Раевский Р.И., Сергеева А.Д., Васильев А.В. , Почечуев М.С., Ланин А.А., Федотов И.В., Федотов А.Б., Тосунян М.А., Мессенс Й., Таувин М., Фриз С., Желтиков А.М., Белоусов В.В. IN VIVO ИССЛЕДОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В НОРМЕ И ПАТОЛОГИИ С ПОМОЩЬЮ ГЕНЕТИЧЕСКИ КОДИРУЕМЫХ БИОСЕНСОРОВ. Тезисы Девятой конференции специалистов по лабораторным животным Rus-LASA. https://doi.org/10.29296/2618723X-RusLASA2021-16

Вас может заинтересовать