Принципы моделирования заболеваний мозга и их терапии на зебраданио (zebrafish)

Обложка
  • Авторы: Калуев А.В.1,2,3,4,5,6,7,8
  • Учреждения:
    1. Санкт-Петербургский государственный университет
    2. Российский научный центр радиологии и хирургических технологий им. акад. А.М. Гранова
    3. Научно-технологический университет «Сириус»
    4. Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова
    5. Уральский федеральный университет
    6. Новосибирский государственный университет
    7. Научно-исследовательский институт нейронаук и медицины
    8. Московский физико-технический институт
  • Выпуск: Том 20, № 2 (2022)
  • Страницы: 119-122
  • Раздел: Оригинальные исследования
  • Статья получена: 29.08.2022
  • Статья одобрена: 29.08.2022
  • Статья опубликована: 03.10.2022
  • URL: https://journals.eco-vector.com/RCF/article/view/110400
  • DOI: https://doi.org/10.17816/RCF202119-122
  • ID: 110400


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В настоящей вводной статье к тематическому спецвыпуску журнала излагаются актуальность и основные подходы к проблеме моделирования заболеваний мозга на лабораторных рыбах зебраданио — zebrafish (Danio rerio).

Полный текст

Настоящий спецвыпуск журнала «Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии» — первое в России собрание статей по использованию зебраданио (zebrafish, Danio rerio) в нейробиологических и нейрофармакологических исследованиях. Значение зебраданио как модельного организма в биомедицине огромно и продолжает расти. Так, например, сегодня эти рыбы являются вторым (после мышей) наиболее используемым организмом в биомедицинских исследованиях и находят самое широкое применение в нейробиологии и нейрофармакологии — в силу высокой генетической и физиологической гомологии с человеком, удобства генетических манипуляций, низкой затратности содержания и потенциала для высокропризводительного скрининга препаратов. Зебраданио как модельный организм также характеризуют легкость фармакологических и иных экспериментальных манипуляций, наличие полностью секвенированного генома, высокий процент ортологов генов основных болезней человека, быстрое развитие, и богатый поведенческий репертуар, основные домены которого (когнитивный, локомоторный, социальный, аффективный и др.) являются эволюционно консервативными, и подобны таковым у грызунов и человека.

Отмечается также малый размер рыбы, короткий репродуктивный период и большое количество потомства от одного скрещивания (до 102 икринок), которое можно повторять каждые несколько дней. Один из важнейших факторов для изучения эмбриогенеза забраданио — возможность скрининга зародыша на всех стадиях его развития. Все эти факторы делают зебраданио популярным модельным организмом в различных областях нейробиологии [1].

Мозг зебраданио, как и всех костистых рыб, демонстрирует особенности, присущие всем позвоночным. Однако из-за малых размеров, быстрого жизненного цикла и простоты анализа поведения у зебраданио становится возможным создание больших выборок с точными данными, благодаря чему эксперименты, поставленные на этом организме, имеют вес в доклинических исследованиях [2]. Высокое физиологическое сродство с человеком позволяет использовать зебраданио для симуляции различных внешних и внутренних нарушений [3], а также для испытания психоактивных веществ [4, 5]. Модель зебраданио сопоставима с млекопитающими моделями и в токсикологических исследованиях [6], по некоторым данным соответствуя аналогичным моделям млекопитающих на 55–100 % [7].

Отражая глобальные переспективы применения зебраданио в трансляционной нейробиологии, настоящее издание призвано помочь широкому кругу читателей лучше понять принципы использования зебраданио для исследований мозга в норме и при различных патологиях. Важность данного тематического сборника статей связана также и с тем, что зебраданио служит не только идеальным модельным объектом для исследований, но и удобным организмом для образовательных программ, в том числе для проведения практикумов, самостоятельных студенческих проектов, лабораторных занятий и наглядных демонстраций. В будущем на основе этих статей авторами будет подготовлено учебно-методическое издание по моделированию заболеваний мозга на зебраданио.

Представленные статьи носят научно-практический и методический характер и охватывают самый широкий спектр вопросов, соответствуя основным нейроповеденческим доменам в биологической психиатрии: общая двигательная активность и тревожность, социальное поведение, когнитивные тесты, а также другие формы поведения. Каждая статья сборника содержит теоретическую часть, базовые понятия и глоссарий, необходимые для самостоятельного изучения и приложения на практике.

Следует подчеркнуть, что при моделировании расстройств центральной нервной системы перед учеными также стоит сложная задача преодоления разрыва между доклинической моделью и реальным пациентом. Действительно, никакая искусственная система не может полностью отразить все тонкости сложного патофизиологического процесса, а результаты экспериментов на животных далеко не всегда применимы в медицинской практике. Второй большой вызов — это острая необходимость в разработке новых парадигм и подходов в биологической психиатрии, прежде всего — выбор адекватного модельного объекта и теоретическая концептуализация применяемых подходов. Представленные статьи призваны помочь исследователям освоить, возможно, весьма новый для себя объект (зебраданио) и корректно, адекватно и грамотно применить его для решения широкого спектра стоящих перед ними научных задач.

Наконец, при проведении исследований стоит всегда помнить слова замечательного отечественного нейрофармаколога проф. И.П. Лапина: «…один эксперимент — не эксперимент, один тест — не тест, и одна доза — не доза». Поэтому наиболее полную картину наблюдаемых эффектов экспериментатор может получить только путем тщательного анализа данных, полученных с использованием не одного, а нескольких тестов на зебраданио, описанных в данном сборнике статей. Разумеется, воспроизводимость таких данных — еще один важный аспект любого серьезного исследования, и потребует не одно повторение опытов, прежде чем их результаты можно будет считать достоверными и надежными. Первые эксперименты, как правило, далеко не всегда окажутся удачными, но опыт, терпение и повторение позволят в итоге успешно освоить основные принципы работы с этим новым модельным организмом.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Конфликт интересов. Автор декларирует отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источник финансирования. Работа выполнена при поддержке Санкт-Петербургского государственного университета (госзадание, проект № 73026081), Уральского федерального университета и Научно-технологического университета «Сириус».

ADDITIONAL INFORMATION

Competing interests. The author declares that he has no competing interests.

Funding source. This work was supported by the Saint Petersburg State University (State Assignment, Project No. 73026081), Ural Federal University (Novosibirsk) and Sirius University of Science and Technology (Sochi).

×

Об авторах

Алан Валерьевич Калуев

Санкт-Петербургский государственный университет; Российский научный центр радиологии и хирургических технологий им. акад. А.М. Гранова; Научно-технологический университет «Сириус»; Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова; Уральский федеральный университет; Новосибирский государственный университет; Научно-исследовательский институт нейронаук и медицины; Московский физико-технический институт

Автор, ответственный за переписку.
Email: avkalueff@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7525-1950
SPIN-код: 4134-0515
Scopus Author ID: 6603827285

д-р биол. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург; Сочи; Санкт-Петербург; Екатеринбург; Новосибирск; Новосибирск; Москва

Список литературы

  1. Kimmel C.B. Genetics and early development of zebrafish // Trends Genet. 1989. Vol. 5, No. 8. P. 283–288. doi: 10.1016/0168-9525(89)90103-0
  2. Kalueff A.V., Stewart A.M., Gerlai R. Zebrafish as an emerging model for studying complex brain disorders // Trends Pharmacol Sci. 2014. Vol. 35, No. 2. P. 63–75. doi: 10.1016/j.tips.2013.12.002
  3. Burrows D.R.W., Samarut E., Liu J., et al. Imaging epilepsy in larval zebrafish // Eur J Paediatr Neurol. 2020. Vol. 24. P. 70–80. doi: 10.1016/j.ejpn.2020.01.006
  4. Muller T.E., Fontana B.D., Bertoncello K.T., et al. Understanding the neurobiological effects of drug abuse: Lessons from zebrafish models // Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2020. Vol. 100. P. 109873. doi: 10.1016/j.pnpbp.2020.109873
  5. Martin N.R., Plavicki J.S. Advancing zebrafish as a model for studying developmental neurotoxicology // J Neurosci Res. 2020. Vol. 98, No. 6. P. 981–983. doi: 10.1002/jnr.24621
  6. Horzmann K.A., Freeman J.L. Making waves: new developments in toxicology with the zebrafish // Toxicol Sci. 2018. Vol. 163, No. 1. P. 5–12. doi: 10.1093/toxsci/kfy044
  7. Sipes N.S., Padilla S., Knudsen T.B. Zebrafish: as an integrative model for twenty-first century toxicity testing // Birth Defects Res C Embryo Today. 2011. Vol. 93, No. 3. P. 256–267. doi: 10.1002/bdrc.20214

© Калуев А.В., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 65565 от 04.05.2016 г.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах