Одно из основных направлений деятельности НЦБМТ ФМБА России — создание гуманизированных генно-модифицированных животных для научных и биомедицинских исследований. С использованием классического трансгенеза и плазмидного варианта CRISPR/Cas9-технологии начиная с 2013 года в Центре было получено более 20 линий трансгенных, нокаутных и трансгеннонокаутных животных — мышей-биомоделей. Основными «специализированными» линиями являются гуманизированные трансгенные мыши-биомодели, несущие аллели HLA класса I — HLA-В*, HLA-В**, HLA-В***, HLA-С*, HLA-B*07:02, HLA-С*07:02, HLA-A*02:01, HLA-В*** КО, HLAA** КО, HLA-B**** КО, HLA-С** КО, а также NAT1, NAT2, АСЕ2 hom, hACE2-Tom (HDR-KI), SMN2 (S2), PrPSc, АСЕ2 hom / HLA-C**, β2m мыши KO, PrP КО, STE24 КО, SMN (S6) КО, SMN2 КО, PrP КО / PrPSc, NAT1 KO, NAT2 KO.

В статье анализируются генетические конструкции и методы, с помощью которых получены генномодифицированные животные. Обобщен многолетний опыт применения плазмидного варианта и рассматривается необходимость перехода к рибонуклеопротеиновому комплексу CRISPR/Cas9: высокая эффективность и специфичность, высокая частота целевых модификаций; возможность использования нескольких гРНК; встраивание одной копии HDR-ДНК-матрицы (трансген). Рассматривается возможность замещения импортных реактивов и наборов реагентами отечественного производства.

Проблема поиска эффективной терапии против онкологических заболеваний остается одной из самых острых в современном здравоохранении. Побочные эффекты лекарственных препаратов для химиотерапии зачастую снижают иммунитет и приводят к множественным осложнениям. Целью данной работы являлась оценка протекторных свойств Prunella grandiflora L. по отношению к токсическому и генотоксическому воздействию этопозида на модели Drosophila melanogaster с мутациями в гене dFOXO. Линии мух Oregon-R и Foxo25 культивировались на среде с добавлением этопозида в концентрации 0,04 мкг/мл, 10% спиртового экстракта P. grandiflora и с совместным введением данных компонентов. В ходе работы было установлено, что экстракт P. grandiflora не обладает токсическим действием и проявляет антигенотоксические, геропротекторные и нейропротекторные свойства по отношению к эффектам противоопухолевого препарата этопозида.

Высокочастотные составляющие активности головного мозга (γ-ритмы, свыше 30 Гц) являются ключевыми маркерами когнитивных процессов. Их изучение актуально для диагностики, лечения и профилактики нейродегенеративных заболеваний и обсессивно-компульсивных расстройств, включая шизофрению, эпилепсию, болезнь Альцгеймера и др., а также для разработки и скрининга эффектов лекарственных препаратов. Однако отсутствие серийного производства оборудования с необходимыми для исследования техническими параметрами, готовых инвазивных систем с возможностью анализа высокочастотного диапазона активности головного мозга, а также сложившаяся геополитическая ситуация подтолкнули нас к созданию собственного усилителя биопотенциалов.

В работе представлены результаты исследования минорных биологически активных соединений в составе экстрактов мускуса кабарги сибирской (Moschus moschiferus) методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией высокого разрешения. Проведён качественный и полуколичественный анализ компонентов, включая стероиды, терпеноиды, пептиды и низкомолекулярные органические соединения, обладающие потенциальной фармакологической активностью. Установлено присутствие ряда соединений, ранее не идентифицированных в данном биоматериале, что расширяет представления о химическом составе мускуса кабарги и его возможном применении в биомедицине.

По результатам анализа научной литературы у сибирской кабарги на территории Республики Алтай и в Алтайском крае был зарегистрирован один вид трематод, три вида цестод, девять видов нематод, три вида простейших, два вида эктопаразитов. У других копытных на территории Республики Алтай зарегистрированы такие возбудители, как Fasciola hepatica, парамфистоматиды, цистицерки (личинки), эхинококки (личинки), которые потенциально могут заражать кабаргу. Возбудителей кровепаразитарных болезней у кабарги до настоящее времени не регистрировали. Однако наличие иксодовых клещей — переносчиков трансмиссивных болезней (Dermacentor pictus, D. marginatus, D. silvarum, D. nuttali, Ixodes persulcatus, Haemaphysalis concinna) говорит о возможном заражении ими кабарги. Анализ данных отчетов ветеринарных служб показывает перечень возбудителей, которыми сибирская кабарга имеет потенциальный риск заражения на территории Республики Алтай. Проведенный анализ говорит о наличии пробелов в знаниях о паразитофауне сибирской кабарги на территории Республики Алтай.

Применение Лактоферрина (Лф) на I и II стадиях сахарного диабета 2-го типа (СД2) сначала стабилизировало уровень глюкозы и вес мышей линии db/db, а затем способствовало нормализации этих показателей после отмены. К концу применения Лф на III стадии СД2 эти показатели резко снижались, и животные быстро погибали. Показатель окислительного метаболизма (ПОМ) при введении Лф на I, II и III стадиях СД2 всегда сначала снижался, затем после отмены стабильно находился выше исходного уровня на I и II стадиях СД2, а на III стадии вскоре резко снижался. Соответствующие стресс-адаптивные изменения были выявлены также для клеток крови и костного мозга, развитие которых осуществлялось при участии механизмов программируемой гибели клеток. Лф, используемый для коррекции клинических проявлений СД2, действует как мощный адаптоген и способен оказать адъювантное воздействие на метаболизм и состояние клеток системы крови и костного мозга, но лишь на ранних стадиях при сохранившихся в организме адаптационных резервах.

Одним из проявлений интоксикации соединениями свинца является нейротоксичность. В разработке лекарственных средств для терапии отравлений соединениями свинца большое значение имеет использование современных методик оценки нейротоксического действия. В связи с этим целью нашего исследования являлось изучение особенностей проявлений нейротоксичности свинца в отдаленном периоде с использованием компьютеризированной тестовой системы количественной оценки рефлекса испуга у лабораторных животных TSE Startle Response System (“TSE”, Германия). В качестве тест-системы выбраны аутбредные крысы-самцы массой тела 180–220 г. Животные были рандомизированы на контрольную и экспериментальную группы, последней однократно внутрибрюшинно ввели ацетат свинца в дозе 300 мг/кг. У выживших животных на 3-й и 29-й день проводили оценку сенсорных реакций с использованием нейрофизиологического теста реакции на внезапный стимул Startle Response System. Как в раннем, так и в отдаленном периодах острой интоксикации свинцом были отмечено снижение ответных реакций на световой, шумовой и электроболевой стимулы, что может быть следствием накопления свинца в тканях мозга.

Разработка биопрепаратов на основе генно-инженерных технологий — перспективное направление в области создания вакцин для животноводства, в частности для повышения мясной продуктивности в овцеводстве. Миостатин — негативный регулятор роста скелетных мышц, блокировка действия эндогенного белка иммунизацией животных рекомбинантным миостатином приводит к выработке специфического антительного ответа и приросту мышечной массы. Исследовали влияние трехкратной вакцинации рекомбинантным миостатином на рост ягнят (баранов и овец) в откормочный период в условиях пастбищно-загонного содержания. Было показано, что привесы иммунизированных баранов и овец за 4,5 мес. были выше, чем у животных контрольной группы, в среднем на 4 и 2 кг соответственно. Было отмечено отсутствие падежа в опытной группе и выдвинуто предположение о положительном влиянии примесных белков E. coli в составе рекомбинантной вакцины.

Острые интоксикации пестицидами, гербицидами и инсектицидами на основе ингибиторов холинэстераз составляют до 50% от госпитализаций по причине токсического отравления и приводят либо к продолжительной утрате трудоспособности, либо к инвалидности. Эти соединения преимущественно вызывают дисфункцию холинергической медиаторной системы, однако могут проявлять также нерецепторное действие. Последствиями тяжелых отравлений карбаматами могут быть патологические состояния, возникающие в отдаленном периоде интоксикации, — психоорганический синдром, астенические состояния, нейропатии. В литературе данные о профилактических или лечебных препаратах, препятствующих возникновению таких состояний, отсутствуют. Для разработки эффективных средств фармакологической коррекции необходимо создание адекватных биомоделей отдаленных последствий отравлений, вызванных карбаматами.

В экспериментах на 20 крысах оценены биохимические маркеры органной дисфункции через 6 и 24 ч после моделирования внутренних кишечных свищей. Установлено, что биохимические маркеры органной дисфункции позволяют в ранние сроки после моделирования внутренних кишечных свищей выявить нарушение белково-синтетической функции печени, развитие синдрома цитолиза и холестаза, нарушение функции почек.

В экспериментах на 54 крысах оценено влияние температуры тела во время острой кровопотери на локомоторную и исследовательскую активность животных на 3 и 7 сут постгеморрагического периода. Установлено снижение исследовательской и локомоторной активности у животных, перенесших острую кровопотерю в условиях нормотермии. Острая массивная кровопотеря, выполненная в условиях гипотермии, не оказывает влияния на исследовательскую и локомоторную активность, что может свидетельствовать о нейропротективных механизмах естественного охлаждения.

Представлено сравнительное описание типичных электромиографических паттернов нарушений нервно-мышечной передачи на фоне введения различных холинэргических средств. Результаты исследования пригодны для моделирования патологии периферической нервной системы и проведения доклинических исследований в области нейрофармакологии и нейротоксикологии.

Исследовалось влияние уридина, предшественника метаболического активатора митохондриального калиевого канала, приводящего к защите тканей от гипоксического повреждения при окислительном стрессе у крыс в модели болезни Паркинсона (БП), индуцируемой лактацистином (ЛЦ). Биологичеcкий эффект pегиcтpиpовали цитобиоxимичеcким методом по выявлению физиологичеcкой pегуляции активноcти феpментов в лимфоцитаx на мазке кpови. Измеpяли активноcть cукцинатдегидpогеназы (СДГ), фермента энергообеспечения митохондрий, и лактатдегидрогеназы (ЛДГ), гликолитического фермента. Показано, что уридин в дозе 30 мг/кг в течение 28 дней в модели доклинической стадии (МДС) БП вызывает снижение гиперактивной СДГ до уровня контроля, однако в модели клинической стадии (МКС) уридин не оказывает подобного действия. Что касается фермента гликолиза ЛДГ, то создание доклинической стадии БП характеризуется двукратным увеличением активности этого фермента, а уридин лишь незначительно ее восстанавливает. В модели клинической стадии БП лактоцистин также увеличивает активность СДГ, практически не влияя на активность ЛДГ, в то время как уридин увеличивает активность обоих ферментов.

Выявленное защитное действие уридина в МДС у крыс объясняется восстановлением функциональной активности митохондрий в лимфоцитах при усилении процессов преобладания гликолиза над дыханием и не выявляется в МКС, где, по-видимому, развивается необратимая митохондриальная патология.

Цель работы — повышение качества биологического моделирования патологических состояний на лабораторных животных в интересах разработки новых лекарственных средств.

Рассмотрены методические особенности разработки, верификации и стандартизации новых биомоделей патологических состояний для релевантного и альтернативного биомоделирования, обеспечивающие их соответствие требованиям доказательной медицины. Оптимальность модели должна быть изучена при нескольких уровнях индуцирующего воздействия, а методики исследования — позволять количественно оценивать степень выраженности моделируемого патологического состояния. Верификация новых биологических моделей может быть реализована в процессе их фармакологической валидации с использованием как минимум двух лекарственных средств с известным механизмом действия, оказывающих как активирующее, так и подавляющее патогенетически обусловленное влияние на выраженность исследуемого патологического состояния. Критерием достаточной степени стандартизации модели могут быть высокие показатели внутрилабораторной и прецизионной сходимости результатов моделирования.

Вторичные метаболиты эфиромасличных культур способны оказывать антибактериальное, противовоспалительное и иммуностимулирующее свойства на организм человека и животного. Целью данного исследования являлось изучение иммуномодулирующего действия эфирных масел кориандра посевного и фенхеля обыкновенного на свиньях как моделях, наиболее схожих с физиологическим состоянием человека. Иммунный статус оценивали путем определения экспрессии генов IL-6 и IL-8 в лейкоцитах крови свиней. По результатам исследования выявлено достоверное снижение экспрессии цитокинов в опытных группах по сравнению с контрольной: IL-6 и IL-8 в I группе в 4,69 и 19,31 раза, во II группе — в 9,15 и 3,54 раза. Заключили, что исследуемые эфирные масла обладают иммуномодулирующим эффектом, что позволит животному и человеку более пластично реагировать на раздражения различного генеза.

Цель работы — разработка и исследование экстемпоральной (магистральной) формы 20-гидроксиэкдизона, подготовка форм прописи рецептов. По 20-гидроксиэкдизону и его экстемпоральной форме проведены доклинические исследования, в которых доказана его безвредность (препарат относится к VI классу относительно безвредных веществ по Hodge и к 5-му классу токсичности в соответствии с ГОСТ 32644-2014) и эффективность на модели экспериментальной гипергликемии. На основе 20-гидроксиэкдизона была разработана и исследована его экстемпоральная форма в виде наноструктурного клатратного комплекса с арабиногалактаном с улучшенными фармацевтическими и фармакологическими свойствами. Наноструктурный клатратный комплекс 20-гидроксиэкдизона с арабиноглактаном при массовом соотношении 1:10 был получен в виде мелкодисперсного порошка белого с оттенком светло-жёлтого цвета со средним размером частиц 35,3 нм. Экстемпоральная форма 20-гидроксиэкдизона по уровню биологической доступности превышает в 1,91 раза аналогичное значение исходного соединения. 20-гидроксиэкдизон участвует в фосфатидилинозитол-3-киназном сигнальном пути активации серин-треониновой протеинкиназы В, которая в цитозоле в активированной форме осуществляет фосфорилирование разнообразных белков-субстратов, тем самым модулируя их функции и играя центральную роль в многообразных клеточных процессах. Экстемпоральная форма 20-гидроксиэкдизона позволяет снизить ее дозу, что обеспечивает высокую комплаентность к приему препарата. Низкие дозы принимаемого препарата обеспечивают незначительность вероятности проявления побочных эффектов и быструю их элиминацию в случае проявления таковых. На экстемпоральную форму 20-гидроксиэкдизона была разработана инструкция по медицинскому применению и формы прописи рецептов. Результаты исследований позволяют рекомендовать экстемпоральную форму 20-гидроксиэкдизона для применения в самостоятельной или в комбинированной терапии с другими метаболическими средствами. Обоснованием для практического применения экстемпоральной формы 20-гидроксиэкдизона в качестве метаболического средства является ее физиологическая эффективность и безопасность.

В исследовании оценивали способность трёх новых хромонсодержащих производных аллилморфолина (33a, 33b и 9a) проявлять гипотермическое действие у крыс после однократного введения.

Измерение температуры проводили ректально перед инъекцией, а также через 20, 40 и 60 мин. Установлено, что соединение 33а в дозах 50, 100 и 150 мг/кг, а также соединение 33b в дозе 60 мг/кг способны приводить к снижению температуры тела у крыс относительно контрольной группы. У соединения 9a подобный эффект не выявлен. Эти данные могут указывать на наличие антипсихотического действия у соединений 33a и 33b.

Лечение различными метаболитами метионина в экспериментальных моделях заболеваний печени у животных демонстрирует гепатопротекторные свойства, а профилактическое применение холина обеспечивает интенсивную регенерацию печени. Цель исследования — оценить гепатопротекторное действие холина битартрата у поросят с оценкой экспрессии цитокинов, ассоциированных с гепатобилиарной системой. Объект исследования — свиньи на доращивании в возрасте 45 сут, что соответствует периоду их раннего развития. Применение холина битартрата способствует достоверному снижению экспрессии генов трансформирующего фактора роста β (TGF-β1) и провоспалительного интерлейкина 6 (IL-6), а также обеспечивает достоверное снижение общего холестерина, и в пропорциональном соотношении увеличивается концентрация ЛПВП, что является классическим антиатерогенным фактором.

В настоящем исследовании оценен потенциальный антидепрессивный эффект орнитина аспартата (LOLA) (3 г/кг/сут × 3 мес.) у мышей с алиментарно-токсической моделью неалкогольного стеатогепатита (НАСГ) (n=70). У животных с НАСГ наблюдали значимое снижение предпочтения сахарозы, отражавшее формирование пищевой ангедонии; терапия LOLA обладала значимым антиангедоническим эффектом.

На экспериментальной модели острого респираторного дистресс-синдрома установлено, что в качестве легковоспроизводимых параметров оценки эффективности и безопасности различных схем терапии глюкокортикостероидами могут быть рекомендованы показатели жизнеспособности клеток в бронхоальвеолярной лаважной жидкости, расчетные значения индекса проницаемости аэрогематического барьера, а также другие рутинные цитологические и биохимические показатели.

Исследование направлено на установление изменения показателей суммарной электрической активности головного мозга в условиях превентивного 10-кратного электромагнитного излучения крайне высокой частоты (КВЧ-воздействия) при моделировании ишемии-реперфузии головного мозга у крыс. Показано, что превентивное КВЧ-воздействие оказывает нейропротекторный эффект, проявляющийся в увеличении суммарной электрической активности головного мозга при моделировании ишемии-реперфузии (особенно на этапах ишемии спустя 30 мин и реперфузии на 30-й мин), что соответствует параметрам улучшения организации ритмической активности нервной системы.

Грибы Xylaria polymorpha продуцируют большое разнообразие вторичных метаболитов с уникальной химической структурой и разнообразной биологической активностью. Имеются сведения об антимикробных, антиоксидантных и противовоспалительных свойствах метаболитов Xylaria polymorpha. В настоящем исследовании показано, что экстракт полученной in vitro мицелиальной биомассы Xylaria polymorpha (Pers.) Grev. оказывал гипотензивный эффект, который обусловлен увеличением эластических свойств магистральных артерий (прежде всего корня и восходящего отдела аорты) и улучшением функции эндотелия. Данный процесс сопровождался уменьшением энергетических затрат при сокращении сердца и увеличением функциональных резервов сердечнососудистой системы.

Целью настоящего исследования явилось изучить действие экстрактов гриба Cordyceps militaris (L.) Fr. на показатели сердечно-сосудистой системы — систолическое и диастолическое артериальное давление. Установлено, что введение самцам крыс экстракта полученной in vitro мицелиальной биомассы Cordyceps militaris (L.) Fr. приводило к повышению артериального давления без изменения жесткости сосудистой стенки, при этом увеличивая обменно-энергетические процессы в миокарде и резервные возможности гемодинамики за счет перехода на более благоприятный, анаболический вариант метаболизма и экономный режим функционирования и расходования резервов организма.

Эксперименты выполнены на 35 крысах-самцах Wistar. Металлоорганический координационный полимер, модифицированный оксидом железа и аскорбиновой кислотой (композит), вводили внутрижелудочно здоровым крысам в дозах 25 и 50 мг/кг. Установлено, что при внутрижелудочном введении композита в дозах 25 и 50 мг/кг наблюдается значительное преходящее увеличение концентрации сывороточного железа, что не приводит к нарушению гомеостаза про/антиоксидантов у здоровых животных. Внутрижелудочное введение композита в дозе 25 мг/кг, но не 50 мг/кг, приводит к накоплению в периферической крови лимфоцитов в поздней стадии апоптоза.

Нарушение баланса между продукцией и выведением β-амилоидного пептида (Aβ) из центральной нервной системы (ЦНС) является ключевым звеном в патогенезе болезни Альцгеймера (БА). Человеческий сывороточный альбумин (ЧСА), являясь депо Aβ в периферическом кровотоке, способствует выведению Aβ из ЦНС. ЧСА переносит множество лигандов, потенциально способных оказывать влияние на взаимодействие ЧСА-Aβ. Аналогично это взаимодействие могут модулировать лиганды Aβ. В своей работе мы изучили влияние ряда низкомолекулярных лигандов ЧСА, а также некоторых регуляторных нейровоспалительных белков со сродством к Aβ на взаимодействие ЧСА с мономерной формой Aβ. Найденные нами in vitro эффекты согласуются с клиническими данными и данными, полученными на животных моделях, что демонстрирует применимость нашего подхода при поиске новых соединений для терапии и профилактики БА.