На данный момент сферами интереса лаборатории являются трансляционная нейробиология и биологическая психиатрия, среди которых особенно выделяются разработка и изучение новых моделей заболеваний центральной нервной системы, создание новых скрининговых платформ, поиск и определение эффектов существующих фармакологических препаратов, трансляция патологических механизмов между видами.
Особый интерес в работе лаборатории представляет использование Danio rerio, как ключевого модельного организма. Зебраданио (Danio rerio) является перспективным организмом для исследования различных патологий центральной нервной системы, включая комплексные психические расстройства, такие как депрессия и шизофрения. Высокая физиологическая и генетическая гомология, а также простота устройства нервной системы, обеспечивают высокую эффективность использования данного организма в доклиническом скрининге психоактивных веществ, а также позволяет изучать эволюционно консервативные для позвоночных патогенетические элементы расстройств центральной нервной системы. Лаборатория является одной из ведущих в мире и России по данному направлению деятельности.
Также, в лаборатории разрабатываются и внедряются в практику новые модели расстройств ЦНС и поведенческие тесты, включая модели депрессии, тест на поведение схожее с «отчаянием», нейродегенеративные модели. Изучается возможность использования индивидуальных характеристик организмов для подбора оптимального метода терапии (персонализированная медицина). В этом году лаборатория занималась решением таких задач как: Психофармакологическое фенотипирование хронических эффектов новых синтезированных препаратов нейропротекторного свойства и исследование эффектов водного экстракта Amanita muscaria на поведение Danio rerio.
Таким образом, в рамках исследования по НИР, лаборатория способствуют созданию новых лекарственных средств для лечения психических и неврологических расстройств, как путем изучения патогенеза заболеваний мозга, так и путем поиска и тестирования новых эффективных соединений.
На данный момент лаборатория занимается исследованием функций мозга при различных психических и неврологических заболеваниях, а также определением новых препаратов, полезных при данных заболеваниях.
Особый интерес в работе лаборатории представляет использование небольшой костной рыбы Danio rerio в своих работах. Зебраданио (Danio rerio) является перспективным организмом для исследования различных нарушений центральной нервной системы, включая такие заболевания как депрессия и шизофрения. Высокое сходство органов с человеческими, а также простота устройства нервной системы, обеспечивают высокую эффективность использования данного организма для поиска новых препаратов, а также изучения патологий. Лаборатория является одной из ведущих в мире и России по данному направлению деятельности.
Основными направлениями научных исследований в лаборатории в 2021 году были:
• Исследование функций рецепторов следовых аминов TAAR у Danio rerio
По данному пункту были получены следующие результаты:
1. Селективные агонисты TAAR1 RO5166017, RO5203648, RO5073012 оказывают противотревожное действие на поведение Danio rerio в тесте темно-светлого аквариума.
2. Селективные агонисты TAAR1 RO5166017, RO5203648, RO5073012 оказывают антисоциальное действие на поведение Danio rerio в тесте на построение косяка.
3. RO5203648 увеличивает экспрессию противовоспалительного генов htr1a и drd2b в мозге зебраданио, не оказывая влияния на экспрессию генов sert и dat
4. RO5166017 и RO5073012 не оказывают воздействие на экспрессию генов htr1a и drd2b
Таким образом может быть сделан вывод о том, что RO5166017, RO5203648, RO5073012 могут являться перспективными препаратами для коррекции нейробиологических нарушений в области тревожного поведения. В тоже время, только RO5203648 оказывает выраженное влияние на экспрессию ключевых генов рецепторов мозга, связанных с тревожным поведением, что говорит о перспективе его дальнейших испытаний.
• Исследование нейропротекторных препаратов на Danio rerio.
По данному пункту были получены следующие результаты:
1. Модель диабетовой нейродегенерации приводит к выраженным нарушениям памяти, тревожного поведения, локомоторной функции и генной экспрессии нейровоспалительных и нейродегенерационных маркеров, что подтверждает ее валидность в качестве модели нейродегенерации
2. ОК8-10 оказывают наиболее выраженный эффект на восстановление когнитивных способностей зебраданио в модели диабетовой нейродегенерации, увеличивая время, проводимое в светлой части аквариума и/или время латентного периода выхода в темную часть. Кинуреновая кислота, выступающая положительным контролем, оказала схожее воздействие в модели.
3. ОК8-10 также оказывают выраженное противотревожное действие в модели, что выражается в увеличении времени, проводимого рыбой в верхней половине аквариума в тесте незнакомого аквариума. Аналогично, кинуреновая кислота оказала противотревожное воздействие в данном тесте.
4. ОК6 и ОК10 оказались эффективными препаратами для снятия локомоторных нарушений, оказав выраженное стимулирующее воздействие на моторику (как и кинуреновая кислота).
5. При этом ОК8-10, скополамин и кинуреновая кислота оказывают выраженный эффект на экспрессию генов нейровоспаления и нейродегенерации в модели диабетовой нейродегенерации, восстанавливая экспрессию различных генов. Интересно, что скополамин, выступающий негативным контролем в исследовании, обладает схожими эффектами на экспрессию генов зебраданио, что может быть связано с его антидепрессантным эффектом, наблюдающимся в клинических исследованиях. В тоже время, его поведенческие эффекты полностью соответствовали ожидаемым в модели, ухудшая основные исследуемые показатели.
Таким образом, на данный момент, наиболее перспективными веществами для дальнейших исследований в области нейропротекции являются ОК8-10. Они предложены нашей группой в качестве препаратов коррекции нейродегенерации для дальнейших доклинических исследований. Следует также отметить, что данный спектр веществ имеет профиль активности крайне близкий к кинуреновой кислоте и необходимо дальнейшее сравнительное исследование препаратов для определения потенциала дальнейшего исследования препаратов линейки. На данный момент запланированы дальнейшие исследования данных веществ, в том числе на других моделях и тестах.
• Исследование механизмов нейродегенерации у Danio rerio.
По данному пункту были получены следующие результаты:
1. В модели травматического поражения мозга зебраданио на 14 день после травмы развивается устойчивый тревого- и депрессо-подобный фенотип с выраженной гиполокомоцией.
2. На 14 день после моделирования травматического поражения мозга у зебраданио наблюдается снижение нейрохимических показателей связанных с серотонинергической системой, а также повышение норэпинефрина, но отсутствуют изменения в дофаминергической системе. Такие эффекты могут быть связаны с локализацией поражений (т.е. с предпочтительным поражением конкретных типов нейронов), а также с аффективным патогенезом.
Таким образом, определена общая специфика патогенеза травматического поражения мозга зебраданио с точки зрения поведения и нейрохимических показателей, что будет способствовать разработке новых лекарственных средств и ускорению процесса определения препаратов нейропротекторного спектра.
• Разработка новых моделей депрессии на Danio rerio.
По данному пункту были получены следующие результаты:
1. Модель повреждения обонятельных луковиц зебраданио приводит к развитию нарушений социального поведения спустя 14 дней после повреждения обонятельных луковиц.
2. Зебраданио не проявляют тревожность спустя 14 дней после повреждения обонятельных луковиц в тесте темно-светлого аквариума, хотя раннее было показано, наличие тревожного поведения в данной модели в тесте незнакомого аквариума. Это может говорить о меньшей чувствительности теста темно-светлого аквариума.
3. Спустя 14 дней после повреждения обонятельных луковиц у зебраданио наблюдается нарушения в серотонергической системе, в т.ч. снижение уровня серотонина и 5-HIAA, что подтверждает важность модели для изучения аффективной патологии. В тоже время, не наблюдается нарушений уровня норэпинефрина, дофамина и его метаболитов DOPAC и HVA.
4. Полученные данные свидетельствуют о потенциале использования данной модели как модели аффективных патологий, схожей с моделью удаления обонятельных луковиц у грызунов.
В тоже время, требуются дальнейшие исследования для установления более четкой поведенческой и фармакологической валидности модели.
• Исследование ноотропных препаратов на Danio rerio.
По данному проекту были получены следующие результаты:
1. MV-005 может оказывать на зебраданио противотревожное воздействие, по результатам тестирования в тесте незнакомого аквариума 700 мг/л вещества в течение 20 минут, что может являться негативным фактором, для дальнейших исследований его в качестве ноотропного средства.
2. MV-006 не оказало воздействия на поведение зебраданио в тестах незнакомого аквариума, темно-светлого аквариума и построения косяка в дозировке 700 мг/л в течение 20 минут, что говорит о высоком потенциале использования вещества в качестве ноотропного средства, при учете положительных результатов тестирования на когнитивные функции.
Таким образом, по результатам исследования было принято решение не продолжать изучение MV-005, а сконцентрироваться на других препаратах данной линейки веществ, в т.ч. MV-006
Основными направлениями научных исследований в лаборатории в 2022 году выступили:
• Психофармакологическое фенотипирование хронических эффектов препаратов нейропротекторного свойства
По данному пункту были получены следующие результаты:
1. Хроническое воздействие 0,2 мг/л 24H-NBOMe(F) (14 дней) оказывает на Danio rerio противотревожное воздействие в тесте незнакомого аквариума, тогда как 34H-NBF, 34H-NBCl и 34H-NBOMe(F) оказались поведенчески-инертными в этом тесте при этой концентрации.
2. При этом, хроническое воздействие 24H-NBOMe(F) и 34H-NBOMe(F) и частично 34H-NBCl (но не 34H-NBF) вызывают выраженное истощение запасов моноаминов в мозге зебраданио, что может говорить о моноамин-рилизинг подобном эффекте препаратов.
Таким образом, успешно определен общий поведенческий и нейрофармакологический профиль хронического воздействия 4 новыми, потенциально нейропротекторными веществами, что будет способствовать их дальнейшему тестированию, а также разработке других веществ нейропротекторного спектра.
• Психофармакологическое фенотипирование этноботанического препарата РФ
По данному пункту были получены следующие результаты:
1. Острое воздействие экстрактом Amanita muscaria вызывает у зебраданио выраженный гиполокомоторный эффект в тесте незнакомого аквариума, что может быть связано с седативными и гипнотическими свойствами экстракта
2. Amanita muscaria оказывает слабовыраженный противотревожный эффект на поведение зебраданио в тесте незнакомого аквариума, что может также связано с седативными свойствами препарата.
Таким образом, подтвержден схожий с клиническими данными человека эффект Amanita muscaria на Danio rerio, что говорит о возможности дальнейшего исследования эффектов данного этноботанического препарата.
На данный момент сферами интереса лаборатории являются трансляционная нейробиология и биологическая психиатрия. Основными направлениями научных исследований в лаборатории в 2022 году выступили:
• Психофармакологическое фенотипирование хронических эффектов препаратов нейропротекторного свойства
По данному пункту были получены следующие результаты:
1. Хроническое воздействие 0,2 мг/л 24H-NBOMe(F) (14 дней) оказывает на Danio rerio противотревожное воздействие в тесте незнакомого аквариума, тогда как 34H-NBF, 34H-NBCl и 34H-NBOMe(F) оказались поведенчески-инертными в этом тесте при этой концентрации.
2. При этом, хроническое воздействие 24H-NBOMe(F) и 34H-NBOMe(F) и частично 34H-NBCl (но не 34H-NBF) вызывают выраженное истощение запасов моноаминов в мозге зебраданио, что может говорить о моноамин-рилизинг подобном эффекте препаратов.
Таким образом, успешно определен общий поведенческий и нейрофармакологический профиль хронического воздействия 4 новыми, потенциально нейропротекторными веществами, что будет способствовать их дальнейшему тестированию, а также разработке других веществ нейропротекторного спектра.
• Психофармакологическое фенотипирование этноботанического препарата РФ
По данному пункту были получены следующие результаты:
1. Острое воздействие экстрактом Amanita muscaria вызывает у зебраданио выраженный гиполокомоторный эффект в тесте незнакомого аквариума, что может быть связано с седативными и гипнотическими свойствами экстракта
2. Amanita muscaria оказывает слабовыраженный противотревожный эффект на поведение зебраданио в тесте незнакомого аквариума, что может также связано с седативными свойствами препарата.
Таким образом, подтвержден схожий с клиническими данными человека эффект Amanita muscaria на Danio rerio, что говорит о возможности дальнейшего исследования эффектов данного этноботанического препарата.
Таким образом все поставленные на данном этапе задачи были выполнены. На сегодня многие вопросы трансляционных биопсихиатрических и нейробиологических исследований остаются неизвестными и проводимые исследования отвечают на эти вопросы согласно высочайшим мировым стандартам. Дальнейшее развитие этой тематики может привести к разработкам ряда принципиально новых лекарственных средств. Продолжение данной работы будет иметь прямое практическое применение в плане разработки новых фармакологических агентов для терапии заболеваний мозга и других нарушений, и, таким образом, иметь важное технико-экономическое и социальное значение. В рамках реализации следующего периода НИР планируется публикация 20 статей в журналах индексируемых WoS/Scopus. Следует также отметить, что высокий уровень публикационной активности лаборатории в международных журналах обеспечивает крайне эффективное использование средств государственного задания и конкурентоспособность российской науки в международной области. Использование Danio rerio, как нового модельного организма, позволяет определить эволюционно-консервативные черты патологии, что будет способствовать эффективной трансляции данных в доклинические и клинические исследования.
1. Хроническое воздействие 0,2 мг/л 24H-NBOMe(F) (14 дней) оказывает на Danio rerio противотревожное воздействие в тесте незнакомого аквариума, тогда как 34H-NBF, 34H-NBCl и 34H-NBOMe(F) оказались поведенчески-инертными в этом тесте при этой концентрации.
2. При этом, хроническое воздействие 24H-NBOMe(F) и 34H-NBOMe(F) и частично 34H-NBCl (но не 34H-NBF) вызывают выраженное истощение запасов моноаминов в мозге зебраданио, что может говорить о моноамин-рилизинг подобном эффекте препаратов.
3. Острое воздействие экстрактом Amanita muscaria вызывает у зебраданио выраженный гиполокомоторный эффект в тесте незнакомого аквариума, что может быть связано с седативными и гипнотическими свойствами экстракта
4. Amanita muscaria оказывает слабовыраженный противотревожный эффект на поведение зебраданио в тесте незнакомого аквариума, что может также связано с седативными свойствами препарата.
