ИНСТИТУТ БИОФИЗИКИ КЛЕТКИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИБК РАН)

О подразделении

Основные направления исследований лаборатории клеточных механизмов патологии памяти связаны с изучением фундаментальных процессов в мозге, лежащих в основе развития нейродегенеративных заболеваний, главным образом, болезни Альцгеймера, в отношении которой на сегодняшний день отсутствуют эффективные способы лечения. Работа выполняется как на организменном, так и на молекулярно-клеточном и геномном уровнях с использованием валидных моделей наследственной и спорадической форм БА на мышах, а также на клеточной культуре гиппокампа трансгеннной линии мышей 5xFAD. На этих же моделях БА исследуются последствия блокады мозговых АСЕ2 рецепторов, что позволяет изучать механизмы нейрологических последствий ковидной инфекции при БА. Комплексный подход с анализом поведенческих изменений, включая нарушение памяти и эмоциональной сферы, а также таких клеточных процессов как дыхание, энергобиогенез, нейрогенез, воспаление, апоптоз, дифференцировка, цитотоксичность, метаболическая активность, уровень бета-амилоида и стресс-белков, аутофагия, состояние рецепторов нейромедиаторных систем в нейронах и астроцитах мозга модельных животных позволяет обнаружить новые возможные мишени терапевтического воздействия. Новым инновационным направлением, наряду с разработкой комплексных фармакологических подходов, является органеллотерапия с использованием клеточных элементов-экзосом и митохондрий, выделяемых из разных органов и клеток, включая мезенхимальные стромальные клетки. Экзосомы представляют собой мембранные везикулы, которые выделяются клетками, содержат различные биологически активные молекулы, включая белки, микроРНК, метаболиты и факторы роста, и рассматриваются как элементы межклеточной коммуникации.  Доказана возможность использования неинвазивного интраназального введения этих органелл для их доставки в мозг реципиента.  Интенсивно ведутся исследования сохранности их функциональности и механизмов транслокации в разные типы нервных клеток с оценкой краткосрочных и отставленных эффектов на выживаемость, синаптогенез, апоптоз и состояние эндогенных митохондрий, что является необходимым этапом для внедрения этого метода в клиническую практику. В лаборатории проводятся поисковые исследования по подбору состава «конверсионного коктейля», способствующего трансформации астроцитов в нейроноподобные клетки.

• Создание валидных организменных и клеточных моделей наследственной и спорадической форм болезни Альцгеймера (БА) и последствий ковидной инфекции при данной патологии.
• Наличие батареи поведенческих тестов для выявления патологии памяти  и эффективности фармакологических препаратов («Водный лабиринт Морриса» тесты активного и пассивного избегания, тест «Узнавание нового объекта), развития депрессии и наличия у тестируемых агентов антидепрессантной активности («Тест Порсольта», патологического отсутствия страха, тревожности и наличия в спектре активности тестируемого вещества анксиолитического действия «Приподнятый крестообразный лабиринт», нарушений ориентировочно-исследовательской реакции, двигательной активности, страха и тревожности (тест «Открытое поле»), для выявления психотического состояния и оценки у соединений транквилизаторной активности (апоморфиновый тест «Climbing»), для оценки состояния серотонинергической системы (тест синдрома «сырой собаки»). Поведенческие тесты являются важным инструментом для исследования поведения, эмоционального состояния и выявления в спектре активности тестируемых фапмакологических препаратов специфической активности. Все поведенческие процедуры проводятся с учетом норм этики и соответствуют принципам заботы и защиты лабораторных животных.
• Владение гистологическими и гистоиммунохимическими методами, позволяющими на тонких срезах тканей мозга под микроскопом оценить тканевую морфологию и диагностировать аномалии, а также определять эффективность новых терапевтических агентов. К ним относятся тест Нисля, применяемый для оценки состояния нейронов и таких патологий как кариолизис, цитолиз и пикноз. Использование специфических первичных антител и вторичных флуоресцентных антител позволяет с использованием флуоресцентного микроскопа на срезах мозга или фиксированной культуре оценить наличие изменений нейронов (маркер МАР2), астроглии (маркер GFAP), синаптофизин и т.д., включая маркеры, характерные для мембран мезенхимальных стромальных клеток, экзосом и митохондрий.
• Разнообразные методы, используемые для биохимических исследований. Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР), позволяющий определить наличие наследственных генетических мутаций и заболеваний. Основанный на амплификации конкретных генов и создания большого количества идентичных копий ДНК используется нами для выявления среди 5XFAD мышей носителей 5 генов, характерных для БА. Горизонтальные форезы, такие как агарозный гель-электрофорез, широко используется для разделения и визуализации фрагментов нуклеиновых кислот. Вертикальные форезы используются для разделения белков в образцах. Это позволяет идентифицировать или очистить конкретные белки, определить их размеры, концентрации и изоформы. Иммуноферментный анализ позволяет точно определить присутствие и концентрацию различных биомолекул, включая белки, антитела и антигены, а также биомаркеры, связанны с определенными заболеваниями, в нашем случае с БА. Метод ELISA используется для определения бета-амилоида в мозге и в культуре гиппокампа 5XFAD мышей
• Спектроскопия и флуоресцентная спектроскопия являются мощными методами анализа. Использование спектральных методов с дополнительными используемые в наших исследованиях модификациями, такими как кюветы полного внутреннего отражения, позволяют детектировать чрезвычайно малые количества исследуемых веществ, а также описывать механику различных интеркаляционных комплексообразований и оценивать процессы переноса энергии фотовозбуждения
• Мы проводим исследования на первичных клеточных культурах, источником которых являются органы, ткани или клетки, непосредственно извлеченные из организма, а также мезенхимальные стромальные клетке. Визуализация клеточных процессов может проводиться как на живых культурах с помощью прижизненных цейтраферных съемок с использованием микроскопа Julia, так и с помощью иммуноцитохимических окрасок, позволяющих визуализировать конкретные клетки или молекулы в клеточных культурах. Выживаемость клеток в культуре определяется с использованием дифференцированного флуоресцентного окрашивания красителями Hoechst 33342 (окрашивание ядер живых и мертвых клеток; идентификация апоптотических ядер) и пропидиум йодида (окрашивание ядер мертвых клеток).

Публикации.

Сотрудники.