Предполагается, что проект позволит оптимизировать подходы к долгосрочному хранению половых клеток.

Проект уже получил поддержку консорциума «Научное и инновационное пространство Восточной Азии» и РФФИ, и реализуется лабораторией «Экстремальная биология» КФУ совместно с коллективами Университета Кумамото (Япония) и Университета Махидол (Бангкок, Тайланд).

Первый этап исследований рассчитан на три года. Известно, что над сохранением генетических ресурсов птиц, находящихся под угрозой исчезновения, исследователи работают путем индукции образования плюрипотентных стволовых клеток (iPSC).

Дело в том, что недавние достижения в области биологии стволовых клеток обещают революционизировать сохранение животных. Это дает надежду, что исчезающие генетические ресурсы могут быть сохранены.

«Одна из особенностей птиц - способность останавливать эмбриогенез при понижении температуры вокруг эмбриона, - рассказывает руководитель НИЛ «Экстремальная биология» КФУ Олег Гусев. - Это подразумевает наличие очень "ловкого" механизма воздействия на организм посредством температурного режима. Понимание этого - очень интересная научная задача. В отличие от других теплокровных видов, такие скачки температуры не оказывают вредного влияния на эмбрионы птиц, и поэтому полученные знания помогут оптимизировать подходы к долгосрочному хранение половых клеток».

По словам исследователя, получение полноценных половых клеток из iPS, и iPS в целом для разных видов животных - одна из наиболее практико-ориентированных тематик. К сожалению, в случае птиц данная область находится в зачаточном состоянии. Отработанная на нескольких видах птиц методика получения iPS и их дифференцировки позволит создавать биобанки плюрипотентных клеток различных видов для их сохранения путем генерации половых клеток.

Совместный проект основывается на длительной коллаборации КФУ и японских институтов, одним из результатов которого стало создание атласа экспрессии регуляторных элементов генома в развитии эмбрионов птиц.

Работа коллективов взаимодополняющая: японские коллеги разрабатывают видоспецифичные методы перепрограммирования клеток, коллектив из Тайланда - получает клетки редких видов птиц, а коллектив КФУ – проводит анализ активности генома в процессе перепрограммирования клеток, а также изучает генетическую регуляцию спячки у эмбрионов.

Для справки.

Коллектив НИЛ Экстремальная биология КФУ специализируется на изучении уникальных организмов и вопросов спячки и гипометаболизма. Так, исследователями проводится изучение ряда животных с уникальными особенностями, одним из которых является соня-полчок. Период спячки этого животного достигает 11 месяцев в году. Такая инициация гипометаболического состояния очень удобна как модель для будущего применения знаний о спячке. Один из главных вопросов, на который отвечают исследователи – почему за такой длительный период, пока животное спит, не происходит атрофии мышечной массы? Сравнивая геномные данные сони и других млекопитающих, ученые выделяют особые изменения в составе, структуре и активности генов, которые влияют на такую устойчивость.

Кроме того, совместно с японскими коллегами исследователи изучают феномен торпора (или оцепенения) – это гипометаболическое состояние, в которое способны впадать обычные лабораторные мыши без понижения температуры окружающей среды. Т.е. это, наверно, самое близкое к тому, что было бы безопасно и применимо к человеку. Исследуя изменения работы генов в мышах во время торпора – ученые видят сигнальные белки-транскрипционные факторы, которые активируют такую адаптацию. Удивительно, но даже на несколько часов такого торпора активируется особая генетическая программа. Коллеги из университета Цукуба и РИКЕНА недавно обнаружили особый участок мозга мыши, воздействие на который вызывает торпор.

Вершина "экстремальности" в спячке – это феномен ангидробиоза, когда организм не просто засыпает, а полностью прекращает метаболическую активность. Ученые КФУ изучают африканского комара-звонца, личинки которого полностью высыхают на солнце, а потом, при следующем дожде, оживают. Проводя геномные и биохимические эксперименты, исследователи вычленяют гены, которые отвечают за такую устойчивость. Многие из них есть только у этого комара, и продукты таких генов позволяют многократно увеличивать устойчивость клеток к обезвоживанию, что является заделом для создания сухих биобанков. Одно из активных направлений тут – хранение половых клеток ценных видов животных.