Трансляционная нейробиология зебраданио (Danio rerio)

Полный текст

Зебраданио (zebrafish, Danio rerio) — небольшая пресноводная костная рыба, которая сегодня всё более активно применяется в биомедицинских исследованиях, в том числе в нейробиологии и биологической психиатрии. По числу использованных в год животных на сегодня зебраданио является вторым (после мышей) модельным объектом в биомедицине. Значимость данной модели также обусловлена простотой её использования в эксперименте, низкой стоимостью, консервативностью физиологии рыб, достаточно высокой генетической гомологией с людьми (70%), быстрым развитием, а также потенциалом высокопроизводительного биоскрининга препаратов и генетических мутаций.

На основании 15-летнего опыта экспериментальной работы лаборатории в докладе сформулированы принципы применения зебраданио в исследованиях ряда патологий мозга (острого и хронического стресса, тревоги, депрессии и др.) и изучении их молекулярных механизмов. Рассмотрены существующие поведенческие модели для изучения патогенеза центральной нервной системы (ЦНС), а также приведены новые собственные данные о важной роли зебраданио в нейробиологических исследованиях памяти. Также продемонстрирована успешность мультидисциплинарной интеграции моделей на зебраданио с новейшими методами биологических исследований молекулярной биологии, биоинформатики, омиксных технологий и методов химической биологии. Например, при хроническом стрессе поведенческие аффективные синдромы взрослых зебраданио сопровождаются изменением нейрохимии (метаболизма серотонина и дофамина в теленцефалоне), а также изменениями мозговой экспрессии генов рецепторов нейротрансмиттеров, ряда глиальных биомаркерных генов, а также цитоскелетных генов и генов, кодирующих про- и противовоспалительные цитокины.

Особо рассмотрены нейроиммунные и эпигенетические процессы при патогенезе ЦНС на моделях зебраданио, а также изменения в экспрессии апоптотических генов в мозге рыб. В докладе также приведены собственные данные по применению систем искусственного интеллекта (ИИ) для изучения поведения зебраданио, в том числе при действии широкого спектра нейротропных препаратов, включая анксиолитики, антидепрессанты, психостимулянты и галлюциногены, рассмотрена трансляционная релевантность таких данных.

Зебраданио является стратегическим и перспективным модельным организмом для исследований в области трансляционной нейробиологии, а также для создания новых моделей патогенеза ЦНС и поиска новых лекарственных средств для лечения широкого спектра заболеваний мозга человека. Следует особо подчеркнуть важность исследований патогенеза заболеваний ЦНС на зебраданио, эволюционная консервативность и простота лабораторного применения которых успешно выявляют новые биомаркеры, механизмы сложных гетерогенных заболеваний мозга, а также потенциальные мишени для их коррекции. При этом особенности биологии и нейрофизиологии зебраданио позволяют решать дополнительные экспериментальные задачи, тем самым дополняя сведения, полученные в более традиционных экспериментальных (животных) моделях на грызунах.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Об авторах

А. В. Калуев

Санкт-Петербургский государственный университет; Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова Министерства здравоохранения Российской Федерации; Российский научный центр радиологии и хирургической технологии им. акад. А.М. Гранова Министерства здравоохранения Российской Федерации; Научно-исследовательский институт нейронаук и медицины; Московский физико-технический институт; Научно-технологический университет «Сириус»; Уральский федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: avkalueff@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург; Санкт-Петербург; Новосибирск; Долгопрудный; Краснодарский край; Екатеринбург

M. M. Котова

Научно-технологический университет «Сириус»

Email: avkalueff@gmail.com
Россия, Краснодарский край

Д. С. Галстян

Санкт-Петербургский государственный университет; Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова Министерства здравоохранения Российской Федерации; Российский научный центр радиологии и хирургической технологии им. акад. А.М. Гранова Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: avkalueff@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

T. O. Колесникова

Научно-технологический университет «Сириус»

Email: avkalueff@gmail.com
Россия, Краснодарский край

Список литературы

Дополнительные файлы