​Учёные из НИИ биологии Иркутского государственного университета совместно с коллегами из финского Университета Оулу впервые продемонстрировали возможность in-vivo (прижизненного) сканирования физиологического состояния живого организма в стрессовых условиях на примере эндемичных байкальских рачков-амфипод. Результаты исследования были опубликованы в журнале Scientific Reports престижного научного издательства Nature Publishing Group.


биомаркер Общая схема подготовки микроинкапсулированных биомаркеров

Исследователи применили молекулярные оптические сенсоры, заключённые в полупроницаемые микрокапсулы, которые были введены в гемолимфу («кровь») подопытных байкальских рачков-амфипод. В зависимости от того, находился ли рачок в состоянии стресса или в состоянии нормы, изменялся уровень кислотности его гемолимфы, а микроскопические сенсоры очень тонко реагировали на изменения этого уровня.

Изменения флуоресцентного сигнала, зависящие от изменения уровня рН гемолимфы, исследователи непрерывно снимали с помощью базового флуоресцентного микроскопа, сопряжённого со спектрометром.

«Традиционно для того чтобы померить изменение того или иного метаболического параметра у небольших организмов (а это большинство тест-объектов в научных исследованиях), их необходимо умертвить и далее провести соответствующие анализы. Предложенная в работе методика позволяет делать непрерывный скрининг метаболизма, не умерщвляя и не оказывая на организм какого-либо негативного воздействия», – прокомментировал директор НИИ биологии ИГУ, соавтор описанной методики Максим Тимофеев.

Работа выполнена на базе лаборатории экофотоники и биосенсорики, созданной в НИИ биологии ИГУ благодаря гранту Российского научного фонда (РНФ). Исследования в этом направлении ведутся совместно с коллегами из Университета Оулу, а также при поддержке группы профессора Антона Садового из сингапурского Института исследования материалов и инжиниринга A*STAR.

Приглашённый руководитель лаборатории экофотоники и биосенсорики профессор Университета Оулу Игорь Меглинский – один из соавторов метода – рассказал о задачах данного направления своей деятельности: «Водные организмы, особенно эндемичные обитатели озера Байкал чрезвычайно чувствительны к изменению температуры воды, загрязнению её чем-либо, варьирования концентрации кислорода и т.п.

Метаболические изменения этих организмов вполне можно использовать в качестве высокочувствительных стресс-маркеров состояния окружающей среды. Весь вопрос в том, что учёные до сих пор не могут точно понять, когда эти организмы хорошо или плохо себя чувствуют. Разрабатываемые нами методы позволяют считывать то, что чувствуют наши водные друзья.

Сейчас мы уже способны помещать флуоресцентные микросенсоры внутрь водного организма, например, вместе с едой или методом инъекции, и по изменению флуоресценции можем судить о том, как организм реагирует на то или иное внешнее воздействие.

Конечно, мы ещё не в состоянии уловить все гаммы «чувств» (а точнее, изменений биохимических процессов в организме), но уже c высокой степенью точности можем определять реакцию на изменение кислотности, кислорода, температуры и ряда других важнейших показателей метаболизма.

Однако это первые шаги. В дальнейшем мы собираемся использовать специфические наночастицы, графен, возможно, метаматериалы и их комбинации. Пока стараемся понять, как можно использовать новые микросенсоры на основе новых нано- и микроматериалов для изучения стресс-устойчивости флоры и фауны Байкала, ищем новые возможности изучения фундаментальных биологических вопросов, например, старения».

Описанная методика, по мнению авторов исследования, не только существенно расширяет имеющийся инструментарий в области физиологии стресса и экологического мониторинга озера Байкал, но и сможет в ближайшей перспективе лечь в основу целого направления новейших методов, в том числе и для разнообразных биомедицинских и технологических применений.

Анна Горбатова

Источники

Метаболизм рачков-амфипод как маркер экологии Байкала
Наука и технологии РФ (strf.ru), 07/11/2016

Похожие новости

  • 28/02/2017

    Российские биологи исследовали видообразование у байкальских рачков-бокоплавов

    ​Сотрудники факультета биоинженерии и биоинформатики (ФББ) МГУ имени М.В.Ломоносова вместе с коллегами из Байкальского музея СО РАН, Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии и Университета Восточного Теннесси прочитали транскриптомы рачков-богоплавов из озера Байкал и проследили процесс их быстрого видообразования.
    1048
  • 23/08/2017

    Ученые и студенты со всего мира исследуют Байкал

    ​Студенты и ученые из России, Японии и Франции исследуют дно Байкала. Их находка поможет пополнить природные богатства еще на долгие годы. Здесь нет льдов, белых медведей и пингвинов, но для будущих исследователей Арктики Байкал - словно тренировочный полигон.
    715
  • 17/08/2016

    Рем Хлебопрос: не надо строить ГЭС в бассейне Байкала

    ​Доктор физико-математических наук, профессор Сибирского федерального университета Рем Хлебопрос считает, что риск ошибки при строительстве любого промышленного объекта в зоне Байкала полностью ликвидировать невозможно.
    821
  • 07/04/2017

    Три иркутских проекта о Байкале принимают участие в премии «Хрустальный компас»

    ​Три проекта из Иркутской области, связанных с тематикой озера Байкал, участвуют в голосовании национальной премии «Хрустальный компас». Об этом сообщается на сайте премии. Проект «Посади дерево – подари планете жизнь», под эгидой которого на протяжении уже нескольких лет в иркутской реликтовой Кайской роще, а также на острове Ольхон высаживают сосны, представлен в номинации «Лучший социально-информационный проект по сохранению природного и историко-культурного наследия».
    1052
  • 22/06/2017

    Студенты ИРНИТУ представят экологические проекты на Международном форуме «Байкал»

    ​X Международный молодежный форум "Байкал" стартовал 20 июня в Ольхонском районе Иркутской области. В этом году он посвящен Году экологии в России, и одним из крупнейших событий мероприятия стала Всероссийская научно-практическая конференция "Экологические проблемы регионов".
    625
  • 30/08/2016

    Летняя франко-российская школа «К берегам Байкала. Озеро: от пейзажа до концепции»

    ​С 26 по 28 августа в Бурятском государственном университете проходила Международная научная франко-российская школа "К берегам Байкала. Озеро: от пейзажа до концепции". Первая часть школы проходила в Иркутском государственном университете с 22 по 24 августа, 25 августа на базе Байкальского государственного биосферного заповедника и вторая часть школы прошла на базе Бурятского государственного университета с 26 по 28 августа совместно с Университетом Париж-8 (Франция), при поддержке Министерства высшего образования и науки Французской Республики, Российского центра культуры и науки (Париж), Центра франко-российских исследований в Москве.
    1084
  • 09/08/2017

    Немецкие и иркутские ученые изучают воздействие туризма на Ольхон

    ​С 29 июля по 12 августа на острове Ольхон проходит экспедиция сотрудников Института исследования экосистем Кильского университета им. Кристиана Альбрехта.  Участники экспедиции, члены исследовательской группы исследования экосистем и геоархеологии - профессор Ханс-Рудольф Борк, директор Института исследования экосистем, доктор Андреас Мит, аспиранты Янн Вендт и Светлана Хамнуева.
    400
  • 28/11/2016

    ИГУ - опора для исследователей Байкала

    ​Не всякий вуз имеет такое конкурентное преимущество, как Иркутский государственный университет, - близость к уникальному природному объекту мирового уровня, где смыкаются интересы физиков, геологов, географов, археологов и представителей многих других направлений науки.
    649
  • 16/02/2017

    Максим Тимофеев: спирогира покажется нам мелким пустяком по сравнению со строительством ГЭС на Селенге

    Байкал продолжает оставаться в центре внимания общественности в связи с перспективой строительства ГЭС на его главном притоке - реке Селенге, которое планируется в Монголии. О возможных последствиях появления гидроузлов, а также о других проблемах крупнейшего пресного озера планеты в интервью "Интерфакс-Сибирь" рассказал директор НИИ биологии Иркутского государственного университета, профессор Максим Тимофеев.
    1113
  • 14/06/2017

    Сотрудники ИРНИТУ и ВСЕГЕИ будут изучать геологические процессы на Байкале

    ​Сотрудники ИРНИТУ, Всероссийского научно-исследовательского геологического института им. А. П. Карпинского (ВСЕГЕИ, г. Санкт-Петербург) и Лимнологического института СО РАН 13 июня отправились в экспедицию по изучению особенностей проявления опасных геологических процессов, связанных с природной миграцией углеводородов.
    769