Жизнь без воды: криптобиоз беспозвоночныхкак модель для разработки технологии консервациибиоматериала нового поколения
- Авторы: Шагимарданова ЕИ1, Шарипова МР1, Ризванов АА1, Захаров ИС1, Гусев ОА1
-
Учреждения:
- Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань
- Выпуск: Том 7, № 3 (2012)
- Страницы: 185-189
- Раздел: Статьи
- Статья получена: 11.01.2023
- Статья опубликована: 15.09.2012
- URL: https://genescells.ru/2313-1829/article/view/121721
- DOI: https://doi.org/10.23868/gc121721
- ID: 121721
Цитировать
Полный текст
![Открытый доступ](https://genescells.ru/lib/pkp/templates/images/icons/text_open.png)
![Доступ закрыт](https://genescells.ru/lib/pkp/templates/images/icons/text_unlock.png)
![Доступ закрыт](https://genescells.ru/lib/pkp/templates/images/icons/text_lock.png)
Аннотация
генной и тканевой инженерии делают биологический материал различного происхождения важным терапевтическим
инструментом в клинической практике. Сохранение жизнеспособности клеток в настоящее время достигается их
замораживаем при -80°С или в жидком азоте. Технология
криозаморозки является дорогостоящей и имеет значительные ограничения при транспортировке биоматериала.
Альтернативой криотехнологии может служить сохранение
биологического материала в обезвоженном состоянии при
комнатной температуре. Существует ряд организмов, способных выживать при полной потере воды. Знание механизмов, лежащих в основе толерантности к обезвоживанию, позволит разработать технологии хранения молекул,
клеток и органов млекопитающих в обезвоженном состоянии для их дальнейшего использования в медицине, фармакологии и биотехнологии
Ключевые слова
Об авторах
Е И Шагимарданова
Казанский (Приволжский) федеральный университет, КазаньКазанский (Приволжский) федеральный университет, Казань
М Р Шарипова
Казанский (Приволжский) федеральный университет, КазаньКазанский (Приволжский) федеральный университет, Казань
А А Ризванов
Казанский (Приволжский) федеральный университет, КазаньКазанский (Приволжский) федеральный университет, Казань
И С Захаров
Казанский (Приволжский) федеральный университет, КазаньКазанский (Приволжский) федеральный университет, Казань
О А Гусев
Казанский (Приволжский) федеральный университет, КазаньКазанский (Приволжский) федеральный университет, Казань
Список литературы
- Julca I., Alaminos M., González-López J. et al. Xeroprotectants for the stabilization of biomaterials. Biotechnol. Adv. 2012; in press.
- Wakayama T., Yanagimachi R. Development of normal mice from oocytes injected with freeze-dried spermatozoa. Nat. Biotechnol. 1998; 16(7): 639-41.
- Loi P., Matzukawa K., Ptak G. et al. Nuclear transfer of freezedried somatic cells into enucleated sheep oocytes. Reprod. Domest. Anim. 2008; 43: 417-22.
- Quan G.B., Han Y., Liu M.X. et al. Addition of oligosaccharide decreases the freezing lesions on human red blood cell membrane in the presence of dextran and glucose. Cryobiology 2011; 62(2): 135-44.
- Zhou X.L., Zhu H., Zhang S.Z. et al. Freeze-drying of human platelets: influence of intracellular trehalose and extracellular protectants. Cryo. Letters. 2006; 27: 43-50.
- Ono T., Mizutani E., Li C. et al. Nuclear transfer preserves the nuclear genome of freeze-dried mouse cells. J. Reprod. Dev. 2008; 54(6): 486-91.
- García de Castro A., Tunnacliffe A. Intracellular trehalose improves osmotolerance but not desiccation tolerance in mammalian cells. FEBS Lett. 2000; 487(2): 199-202.
- Eroglu A., Russo M.J., Bieganski R et al. Intracellular trehalose improves the survival of cryopreserved mammalian cells. Nat. Biotechnol. 2000; 18(2): 163-7.
- Lynch A.L., Slater N.K. Influence of intracellular trehalose concentration and pre-freeze cell volume on the cryosurvival of rapidly frozen human erythrocytes. Cryobiology 2011; 63(1): 26-31.
- Buchanan S.S., Pyatt D.W., Carpenter J.F. Preservation of differentiation and clonogenic potential of human hematopoietic stem and progenitor cells during lyophilization and ambient storage. PLoS One 2010; 5(9): 12518.
- Guo N., Puhlev I., Brown D.R. et al. Trehalose expression confers desiccation tolerance on human cells. Nat. Biotechnol. 2000; 18(2): 168-71.
- Chakraborty N., Menze M.A., Elmoazzen H. et al. Trehalose transporter from African chironomid larvae improves desiccation tolerance of Chinese hamster ovary cells. Cryobiology 2012; 64(2): 91-6
- Elliott G.D., Liu X.H., Cusick J.L. et al. Trehalose uptake through P2X7 purinergic channels provides dehydration protection. Cryobiology 2006; 52(1): 114-27.
- Eroglu A., Lawitts J.A., Toner M. Quantitative microinjection of trehalose into mouse oocytes and zygotes, and its effect on development. Cryobiology 2003; 46(2): 121-34.
- Hubel A., Darr T.B. Passive loading of tregalose into cells. Cryobiology 2000; 45: 227.
- Chakraborty N., Biswas D., Parker W. et al. A role for microwave processing in the dry preservation of mammalian cells. Biotechnol. Bioeng. 2008; 100(4): 782-96.
- Clegg J.S. Cryptobiosis - a peculiar state of biological organization. Comp. Biochem. Physiol. B. 2001; 128: 613-24.
- Rebecchini L., Altiero T., Guidetti R. Anhydrobiosis: the extreme limit of dessication tolerance. Invert. Surv. J. 2007; 4: 65-81.
- Nelson D.R. Current status of the tardigrada: evolution and ecology. Integr. Comp. Biol. 2002; 42: 652-59.
- Watanabe M. Anhydrobisis in invertebrated. Appl. Entom. Zool. 2006; 41: 15-31.
- Watanabe M., Kikawada T., Minagawa N. et al. Mechanism allowing an insect to survive complete dehydration and extreme tempetatures. 2002. J. Exp. Biol. 205: 2799-802.
- Cornette R., Kikawada T. The induction of anhydrobiosis in the sleeping chironomid: current status of our knowledge. IUBMB Life 2011; 63(6): 419-29.
- Watanabe M., Kikawada T., Okuda T. Increase of internal ion concentration triggers trehalose synthesis associated with cryptobiosis in larvae of Polypedilum vanderplanki. J. Exp. Biol. 2003; 206: 2281-6.
- Carpenter J.F., Crowe J.H. An infrared spectroscopic study of the interactions of carbohydrates with dried proteins. Biochemistry 1989; 28(9): 3916-22.
- Oku K., Watanabe H., Kubota M. et al. NMR and quantum chemical study on the OH...pi and CH...O interactions between trehalose and unsaturated fatty acids: implication for the mechanism of antioxidant function of trehalose. J. Am. Chem. Soc. 2003; 125(42): 12739-48.
- Berjak P., Farrant J.M., Pammenter N.W. Seed desiccationtolerance mechanism. In: Jenks M.A., and Wood A.J., editors. Plant Desiccation Tolerance. Blackwell, Oxford; 2007. p 151-92.
- Gusev O., Cornette R., Kikawada T. et al. Expression of heat shock protein-coding genes associated with anhydrobiosis in an African chironomid Polypedilum vanderplanki. Cell Stress & Chaperones 2011; 16(1): 81-90.
- Schill R.O., Steinbruck G.H., Kohler H.R. Stress gene (hsp70) and quantitative expression in Milnesium tardigradum (Tardigrada) during active and cryptobitic stages. J. Exp. Biol. 2004; 207:1607-13.
- Liang P., MacRae T.H. The synthesis of a small heat shock/ alpha-crystallin protein in Artemia and its relationship to stress tolerance during development. Dev. Biol. 1999; 207: 445-56.
- Reuner A., Hengherr S., Brahim M. et al. Stress responce in tardigrades: differential gene expression of molecular shaperones. Cell Stress Chaperones 2010; 15: 423-30.
- Hong-Bo S., Zong-Suo L., Ming-An S. LEA proteins in higher plants: structure, function, gene expression and regulation. Colloids Surf B Biointerfaces 2005; 45(3-4): 131-5.
- Browne J., Tunnacliffe A., Burnell A. Plant desiccation gene found in a nematode. Nature 2002; 416: 38.
- Hand S.C., Menze M.A., Toner M. et al. LEA proteins during water stress: not just for plants anymore. Annu. Rev. Physiol. 2011; 73: 115-34.
- Tunnacliffe A., Wise M. The continuing conundrum of the LEA proteins. Naturwissenschaften 2007; 94: 791-812.
- Goyal K., Walton L.J., Tunnacliffe A. LEA proteins prevent protein aggregation due to water stress. Biochem. J. 2005; 338: 151-7.
- Cornette R., Kanamori Y., Watanabe M. et al. Identification of anhydrobiosis-related genes from an expressed sequence tag database in the cryptobiotic midge Polypedilum vanderplanki (diptera; chironomidae). J. Biol. Chem. 2010: 285: 35889-99.
- Schokraie E., Hotz-Wagenblatt A., Warnken U. et al. Proteomic analysis of tardigrades: towards a better understanding of molecular mechanisms by anhydrobiotic organisms. PlosOne 2010; 5:e9502.
- Gusev O., Nakahara Y., Vanyagina V. et al. Anhydrobiosisassociated nuclear DNA damage and repair in the sleeping chironomid: Linkage with radioresistance. PLoS ONE 2010; 5(11): e14008.
- Jenks M.A., Wood A.J. Plant desiccation tolerance. Ames, Iowa: Blackwell Pub; 2007.
- Reardon W., Chakrabortee S., Pereira T.G. et al. Expression profiling and cross-species RNA interference (RNAi) of desiccationinduced transcripts in the anhydrobiotic nematode Aphelenchus avenaue. BMC Mol. Biol. 2010; 11: 6.
- Gladyshev E., Meselson M. Extreme resistance of bdelloid rotifers to ionizing radiation. PNAS USA 2008; 105: 5139-44.
- Newmann S., Reuner A., Brummer F. et al. DNA damage in storage cells of anhydrobiotic tardigrades. Comp. Biochen. Physiol. Mol. Integr. Physiol. 2009; 153: 425-29.
- Cashio P., Lee T.V., Bergmann A. Genetic control of programmed cell death in Drosophilla melanogaster. Semin. Cell Dev. Biol. 2005; 16: 225-35.
- Natan D., Nagler A., Arav A. Freeze-drying of mononuclear cells derived from umbilical cord blood followed by colony formation. PLoS One 2009; 4(4): e5240.
- Sasnoor L.M., Kale V.P., Limaye L.S. Prevention of apoptosis as a possible mechanism behind improved cryoprotection of hematopoietic cells by catalase and trehalose. Transplantation 2005; 80(9): 1251- 60.
- Sasnoor L.M., Kale V.P., Limaye L.S. A combination of catalase and trehalose as additives to conventional freezing medium results in improved cryoprotection of human hematopoietic cells with reference to in vitro migration and adhesion properties. Transfusion 2005; 45(4): 622-33.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)