| Аннотация |
Мы успешно решили научную проблему Проекта 2022 г и охарактеризовали пространственно-временные паттерны экспрессии ключевых молекулярных маркеров нейрогенеза в развитии брюхоногого моллюска Lymnaea stagnalis (ганглионарный тип), и голотурии Eupentacta fraudatrix (ламеллярный тип). Это удалось сделать благодаря применению комплекса подходов, отработанных и адаптированных нашим коллективом на новых объектах: мультиплексной флуоресцентной in situ гибридизации на основе гибридизационной цепной реакции (HCR-ISH) в совмещении с лазерной сканирующей конфокальной микроскопией, экспериментальной эмбриологией и морфологическим анализом. Наши основные находки: 1) обнаружены широкие зоны с продолжительной экспрессией пронейрогенных факторов (SoxB1, SoxB2) у L. stagnalis, что указывает на «транскрипционную неотению» у общего предка брюхоногих и головоногих моллюсков, способствовавшую эволюции сложного мозга; 2) впервые локализованы закладки основных центральных нервных структур у L. stagnalis и E. fraudatrix; 3) вклад миграции клеток в нейрогенез обоих видов оказался существеннее, чем предполагалось ранее. Кроме того, разработан метод культивирования эмбрионов L. stagnalis вне яйцевой оболочки, открывающий перспективы применения методов экспериментальной эмбриологии и редактирования генома, ранее недоступных для пресноводных моллюсков. В продолжении проекта мы планируем расширить наше исследование на локальный нейрогенез, происходящий в стенках формирующейся пищеварительной трубки, в эпителии ротовой полости и кишечника – стоматогастрической нервной системе - который практически не изучен. Обладая уникальным инструментом для визуализации экспрессии комплекса маркеров (HCR-ISH), мы планируем подробно исследовать экспрессию ортологов пронейрогенных факторов (SoxB1, SoxB2, SoxC), а также маркеров нейробластов и зрелых нейронов (Ngn, NeuroD, Delta, Brn1/2/4, Elav, Syt) в процессе формирования буккальных ганглиев и нервной сети кишечника у L. stagnalis, а также производных стенки архентерона у E. fraudatrix. Дополнительно будет исследована экспрессия транскрипционных факторов (FoxA, Bra, Dachshund, Engrailed) и компонентов сигнальных путей (Hedgehog, Wnt), которые участвуют в процессах изгибания клеточного пласта и клеточной миграции, непосредственно связанных с нейрогенезом у позвоночных, но в значительной степени остающихся малоизученными у беспозвоночных. Мы также проверим возможность направленной регуляции дифференцировки нейроэндокринных клеток, изучив влияние серотонина и дофамина на их выход в финальную дифференцировку. Для этого мы используем уникальную модель нейроэндокринных клеток личинок морского ежа, имеющих молекулярно-генетические характеристики, сходные с β-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы у позвоночных, и обладающих спонтанным полиморфизмом. Выявленные молекулярные механизмы локального нейрогенеза у филогенетически далёких друг от друга животных покажут эволюционно пластичные и консервативные черты в развитии автономной нервной системы в органах, участвующих в пищеварении или координирующих функционирование локальных железистых тканей (например, поджелудочной железы). Результаты проекта могут внести вклад в разработку новых терапевтических подходов к лечению заболеваний, связанных с нарушением дифференцировки локальной нервной сети и иннервации желудочно-кишечного тракта, возникающими в процессе развития. Результаты проекта выходят за рамки исключительно фундаментальной экспериментальной биологии. Разработанные методы и технологии могут быть использованы в биомедицинских исследованиях, при мониторинге состояния водоемов и усовершенствовании технологии очистки воды, в производстве экологически безопасных удобрений, при разработке автоматизированных систем культивирования водных организмов. Полученные фундаментальные знания о нейрогенезе будут использованы в образовательных программах для студентов и аспирантов в области биологии и экологии.
|
