Разработка проблемы механизмов регенерации многоклеточных организмов была и остается в настоящее время одним из наиболее актуальных и перспективных направлений наук о жизни в мировом научном сообществе. Исследование процессов регенерации на различных структурных уровнях организации живых систем – от молекулярного до организменного – отражает интегральный характер тематики. Решение задач, связанных с расшифровкой механизмов восстановления утраченных клеток и тканей, принципиально важно как для развития фундаментальной науки в областях биологии развития, клеточной биологии и вопросов общей биологии (таких как эволюция и биоразнообразие жизни), так и потенциально применимо для решения практических задач биомедицины. Однако в отношении регенерации современные исследования чаще всего проводятся на модельных организмах, продвинутых в филогенетическом отношении (Bilateria).
Использование уникальных моделей, таких как губки – эволюционно древних, с обширными способностями к регенерации, чьи исследования на молекулярно-биологическом уровне только начинаются, позволяет ожидать не только достижения поставленных целей в расшифровке механизмов, но и результатов, способных задать новые точки роста для научных исследований, в том числе в области регенеративной биомедицины. Так, изучение биологии губок уже привело к открытию инновационных хозяйственно-ценных биоматериалов и фармакологически-перспективных веществ. Расшифровка механизмов, управляющих регенерацией, со временем позволит научиться манипулировать этими процессами. Эти знания найдут применение в лечении травм и тканевой/органной инженерии в целях замещения утраченных или пораженных органов.
Конкретная задача в рамках обозначенной научной проблемы состоит в том, чтобы выявить молекулярные механизмы, обеспечивающие репаративную регенерацию у губки Halisarca dujardinii (класс Demospongiae). Почти все губки (за исключением класса Hexactinellida) обладают обширными способностями к регенерации. Ранее нами были описаны клеточные механизмы регенерации у ряда губок, показана экспрессия компонентов сигнальных систем в ходе регенерации. Предполагается с помощью RNA-seq и анализа дифференциальной экспрессии генов, анализа in silico, иммунохимии и гибридизации in situ оценить участие различных молекулярных механизмов в регенерации. Основное внимание будет сфокусировано на путях межклеточной коммуникации и транскрипционных факторах. Сравнение полученных данных со сведениями о механизмах регенерации Bilateria поможет вывести наше понимание логики восстановительных морфогенезов на качественно новый уровень.
1.Borisenko, I., Podgornaya, O. I., & Ereskovsky, A. V. (2019). From traveler to homebody: Which signaling mechanisms sponge larvae use to become adult sponges? In Advances in Protein Chemistry and Structural Biology (Vol. 116, pp. 421–449). Elsevier. https://doi.org/10.1016/bs.apcsb.2019.02.002 IF=3,507
2.Kozin, V. V., Borisenko, I. E., & Kostyuchenko, R. P. (2019). Establishment of the Axial Polarity and Cell Fate in Metazoa via Canonical Wnt Signaling: New Insights from Sponges and Annelids. Biology Bulletin, 46(1), 19–30. https://doi.org/10.1134/S10 62359019 IF=0,392
3.Miroliubov, A. A., Borisenko, I. E., Nesterenko, M. A., Korn, O. M., Lianguzova, A. D., Ilyutkin, S. A., Lapshin, N. E., & Dobrovolskij, A. A. (2019). Muscular system in the interna of Polyascus polygenea and Sacculina pilosella (Cirripedia: Rhizocephala: Sacculinidae). Invertebrate Zoology, 16(1), 48–56. https://doi.org/10.15298/invertzool.16.1.06
4.Borisenko, I. (2020). Stem cell molecular markers in the demosponge Halisarca dujardini. Invertebrate Survival Journal, 17(1), 33. https://doi.org/10.25431/1824-307X/isj.v0i0.32-35 IF=1,115
5.Borisenko, I., & Ereskovsky, A. V. (2020). Components of TGF-beta signaling pathway in the sponge Halisarca dujardini. Invertebrate Survival Journal, 17(1), 28. https://doi.org/10.25431/1824-307X/isj.v0i0.24-31 IF=1,115
6.Miroliubov, A., Borisenko, I., Nesterenko, M., Lianguzova, A., Ilyutkin, S., Lapshin, N., & Dobrovolskij, A. (2020). Specialized structures on the border between rhizocephalan parasites and their host’s nervous system reveal potential sites for host-parasite interactions. Scientific Reports, 10(1), 1128. https://doi.org/10.1038/s41598-020-58175-4 IF=4,38
7.Shunatova, N., & Borisenko, I. (2020). Proliferating activity in a bryozoan lophophore. PeerJ, 8, e9179. https://doi.org/10.7717/peerj.9179 IF=2,984
8.Ereskovsky, A., Borisenko, I. E., Bolshakov, F. V., & Lavrov, A. I. (2021). Whole-Body Regeneration in Sponges: Diversity, Fine Mechanisms, and Future Prospects. Genes, 12(4), 506. https://doi.org/10.3390/genes12040506 IF=4,096
9.Borisenko, I., Bolshakov, F. V., Ereskovsky, A., & Lavrov, A. I. (2021). Expression of Wnt and TGF-Beta Pathway Components during Whole-Body Regeneration from Cell Aggregates in Demosponge Halisarca dujardinii. Genes, 12(6), 944. https://doi.org/10.3390/genes12060944 IF=4,096
10.Rinkevich, B., Ballarin, L., Martinez, P., Somorjai, I., Ben-Hamo, O., Borisenko, I., Berezikov, E., Ereskovsky, A., Gazave, E., Khnykin, D., Manni, L., Petukhova, O., Rosner, A., Röttinger, E., Spagnuolo, A., Sugni, M., Tiozzo, S., & Hobmayer, B. (2022). A pan-metazoan concept for adult stem cells: The wobbling Penrose landscape. Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society, 97, 299–325. https://doi.org/10.1111/brv.12801 IF=6,433
11.Borisenko, I., Daugavet, M., Ereskovsky, A., Lavrov, A., & Podgornaya, O. (2022). Novel protein from larval sponge cells, ilborin, is related to energy turnover and calcium binding and is conserved among marine invertebrates. Open Biology, 12(2), 210336. https://doi.org/10.1098/rsob.210336 IF=6,411