Лаборатория молекулярной нейробиологии

Целью исследований и разработок лаборатории является конструирование плазмидных и вирусных векторов, предназначенных для нейробиологических in vitro/in vivo/ex vivo и in utero/ex utero исследований.

В работе используются наиболее перспективные конструкты на основе рекомбинантных аденоассоциированных и лентивирусных векторов. Данные вирусы высокоэффективны для доставки необходимого генетического материала, а использование специфических промоторов позволяет добиться таргетной экспрессии в органеллах, клетках, тканях и органах различного происхождения. Сочетание таких свойств, как низкая иммуногенности со стороны хозяина и специфичная тропность, позволяет использовать вирусные вектора в генной терапии различных заболеваний.

Разрабатываемые плазмидные вектора на основе CRISPR/Cas9 кассеты активно используются для выявления роли отдельно взятых генов как в фундаментальных аспектах, например, в развитии коры головного мозга, так и в прикладных – выявление нейропротекторной роли киназ при ишемических повреждениях.

Наиболее перспективным направлением развития лаборатории является разработка принципиально нового подхода селективной нейропротекции наиболее уязвимых подтипов ГАМКергических нейронов. На основе фундаментальных данных будут разработаны комплексы антиоксидантных ферментов и регуляторов рецепторов, способствующих сохранению биоэнергетики клеток и поддержанию гомеостаза при ишемии-подобных условиях и глутаматной эксайтотоксичности.

В лаборатории проводится:

- дизайн и конструирование плазмидных векторов, в том числе на основе CRISPR/Cas9 кассеты;

- разработка и создание оригинальных аденоассоциированных и лентивирусных конструктов;

- наработка, амплификация и тестирование вирусных конструктов in vitro и in vivo, созданных другими научными группами;

- очистка и концентрирование вирусных частиц для исследований in vivo;

- тестирование плазмидных и вирусных конструктов в различных экспериментальных системах.

Имеющиеся вирусные системы используются:

- для нейровизуализации субклеточных структур, органелл и клеток с помощью конструктов, экспрессирующих флуоресцентные белки eGFP, Tomato, mKate2, mRFP, Venus, YFP;

- для визуализации функционально-значимых нейрональных белков;

- для нейровизуализации функционально-активных процессов мозга в норме и при патологии, например, динамики ионов Са2+ с помощью конструктов, экспрессирующих белки Case12, GCaMP6;

- для оптогенетических и хемогенетических исследований;

- для создания лекарственных препаратов нейропротекторного действия;

- для создания трансгенных постоянных клеточных линий.

Действующие гранты:

Проект РНФ «Поиск механизмов активации и усиления защиты ГАМКергических нейронов мозга от повреждения при ишемии.» № 23-24-00328. 2023-2024.

Реализованные проекты:

Generation of Adeno-associated viral vectors with recombinant hyaluronidase SPAM1 for studying the role of Perineuronal Nets in health and disease (краткосрочный научный проект Short Term Scientific Mission (STSM) в рамках COST (European Cooperation in Science and Technology).
Разработка генно-инженерных технологий для изучения молекулярных механизмов и их коррекции при ишемии (СИ8, 2014 – 2015).
Разработка нейрокогнитивной оптоэлектронной системы стимуляции и синхронизации нейронов мозга (ФЦП, 2014 – 2016).
Уникальная научная установка для исследования информационных процессов в головном мозге с использованием методов оптогенетики (ФЦП, 2014 – 2015).
«Разработка методов, технологий и платформ для исследований функционирования нервных систем на основе создания высокоразрешающей информационной модели кортикальных структур мозга» (ФЦП, 2015 – 2017).
Проект-резидент ЦИР №1/2019 от 15 октября 2019 года «Создание генно-инженерных конструктов на основе вирусных векторов для доставки лекарственных веществ, оценки функционального состояния и моделирования заболеваний».
“Разработка подхода к применению нейротрофического фактора головного мозга для коррекции нейродегенеративных изменений, возникающих при моделировании болезни Альцгеймера”. № 6.6379.2017/8.9. 2017 – 2019.
“Молекулярные механизмы нейропротекторного действия вирусного вектора AAV-Syn-BDNF-еGFP при ишемии и глутаматной токсичности. Выявление иерархии рецепторов, внутриклеточных киназ и кальциевой сигнализации при действии BDNF в нейроглиальных сетях in vitro” № Н-413-99_2020-2021. 2020 – 2021.
«Исследование роли представителей нейронального кинома в реализации адаптационных механизмов ЦНС при воздействии факторов ишемии». №18-75-10071. 2018, продление 2021 – 2022.
Проект Министерства науки и высшего образования «Создание и развитие научного центра мирового уровня «Центр фотоники» (№ Соглашения 075-15-2020-927 от 13 ноября 2020 г.), 2020 – 2024.
Проект РНФ «Идентификация и изучение новых сигнальных каскадов, контролирующих дифференцировку нейронов коры головного мозга» № 22-24-00712, 2022-2023.

Форумы:

23-я выставка научно-промышленного и инновационного потенциала «Будущее России» в рамках международного Digital Summit, 19 – 21 сентября 2018 года
Выставка образцов промышленной продукции нижегородских предприятий, 10 декабря 2018 года

2023

Список публикаций:

Охальников А.Д., Гавриш М.С., Бабаев А.А. Морфологические особенности микроглиальных клеток в мышиной модели болезни Альцгеймера 5xFAD // Гены и Клетки. 2023. 18(4).

2022

Список публикаций:

Gavrish M.S., Urazov M.D., Mishchenko T.A., Turubanova V.D., Epifanova E.A., Krut’ V.G., Babaev A.A., Vedunova M.V., Mitroshina E.V. Overexpression of Brain- and Glial Cell Line-Derived Neurotrophic Factors Is Neuroprotective in an Animal Model of Acute Hypobaric Hypoxia. // Int J Mol Sci. 2022. 23(17):9733.
Kustova A.O., Gavrish M.S., Sergeeva M.A., Avlasenko D.A., Kiseleva A.O., Epifanova E.A., Babaev A.A., Mishchenko T.A., Vedunova M.V. The Influence of Neurotrophic Factors BDNF and GDNF Overexpression on the Functional State of Mice and Their Adaptation to Audiogenic Seizures. // Brain Sci. 2022. 12(8):1039.

2021

Список публикаций:

Bugrova A.E., Strelnikova P.A., Indeykina M.I., Kononikhin A.S., Zakharova N.V., Brzhozovskiy A.G., Barykin E.P., Pekov S.I., Gavrish M.S., Babaev A.A., Kosyreva A.M., Morozova A.Y., Degterev D.A., Mitkevich V.A., Popov I.A., Makarov A.A., Nikolaev E.N. The Dynamics of β-Amyloid Proteoforms Accumulation in the Brain of a 5xFAD Mouse Model of Alzheimer’s Disease. //Int J Mol Sci. 2021. 23(1):27.

Материалы конференций:

Gavrish M.S., Prokhorkina S.V., Babaev A.A. Creation of the adeno-associated viral vector AAV-CMV-AΒ42 for modelling of alzheimer’s disease in vitro. // 3rd International Conference Volga Neuroscience Meeting 2021. P. 11-12.
Гавриш М.С., Жидкова Н.М., Туровская М.В., Бабаев А.А., Тарабыкин В.С., Туровский Е.А. Повышенная экспрессия BDNF подавляет признаки эпилептиформной активности нейронов коры головного мозга гетерозиготных мышей с делецией транскрипционного фактора SIP1 in vitro. // XVII International Congress “Neuroscience for Medicine and Psychology” 2021. P. 104-105.
Жарова А.-М.Д., Гавриш М.С., Бабаев А.А. Конструирование вирусных векторов, содержащих изоформы гена APOE. // 74-я всероссийская с международным участием школа-конференция молодых ученых «Биосистемы: организация, поведение, управление». 2021. С. 79.

2020

Список публикаций:

Mitroshina E.V, Yarkov R.S., Mishchenko T.A., Krut’ V.G., Gavrish M.S., Epifanova E.A., Babaev A.A, Vedunova M.V. Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) Preserves the Functional Integrity of Neural Networks in the β-Amyloidopathy Model in vitro // Front. Cell Dev. Biol. 2020.
Gaidin S.G., Turovskaya M.V., Gavrish M.S., Babaev A.A., Mal’tseva V.N., Blinova E.V., Turovsky E.A. The selective BDNF overexpression in neurons protects neuroglial networks against OGD and glutamate-induced excitotoxicity // International Journal of Neuroscience. 2020. 130(4):363–383.
Turovskaya M.V., Gaidin S.G., Vedunova M.V., Babaev A.A., Turovsky E.A. BDNF Overexpression Enhances the Preconditioning Effect of Brief Episodes of Hypoxia, Promoting Survival of GABAergic Neurons // Neurosci Bull. 2020. 36(7):733-760.

Материалы конференций:

Gavrish M.S., Gaidin S.G., Turovskaya M.V., Turovsky E.A., Babaev A.A. The neuroprotective effect of BDNF overexpression against ischemia (OGD) and glutamate-induced excitotoxicity (GluTox) // XVI International Interdisciplinary Congress “Neuroscience for medicine and psychology” 2020. P. 139.
Митрошина Е.В., Ярков Р.С., Мищенко Т.А., Круть В.Г., Гавриш М.С., Бабаев А.А., Ведунова М.В. Нейротрофический фактор BDNF в коррекции нейродегенеративных изменений при моделировании болезни Альцгеймера // Молекулярные и Биологические аспекты Химии, Фармацевтики и Фармакологии. Сборник тезисов докладов Шестой Междисциплинарной конференции. под редакцией К.В. Кудрявцева и Е.М. Паниной. Москва. 2020. С. 72.

2019

Материалы конференций:

Пономарева А.Н., Гавриш М.С., Бабаев А. А. Создание вирусного вектора, экспрессирующего ген АроЕ // Биосистемы: организация, поведение, управление» 72-я Всероссийская с международным участием школа-конференция молодых ученых. 2019. С. 174.
Уразов М.Д., Астраханова Т.А., Гавриш М.С., Усенко А.В., Мищенко Т.А., Ведунова М.В., Митрошина Е.В. Аденоассоциированные вирусные векторы, несущие гены BDNF и GDNF, в адаптации мышей линии C57Bl6 к повреждающему действию гипоксии in vivo // Сборник тезисов 23-ей Международной Пущинской школы-конференции молодых ученых «БИОЛОГИЯ – НАУКА XXI ВЕКА». 2019. С. 310–311.

2018

Список публикаций:

Mitroshina Е.V., Mishchenko T.A., Usenko A.V., Epifanova E.A., Yarkov R.S., Gavrish M.S., Babaev A.A., Vedunova M.V. AAV-Syn-BDNF-EGFP Virus Construct Exerts Neuroprotective Action on the Hippocampal Neural Network during Hypoxia In Vitro // International Journal of Molecular Sciences. 2018. 19(8):2295.

Материалы конференций:

Gavrish M.S., Epifanova E.A, Babaev A.A. Аdeno–associated viral expression of BDNF in primary neuronal culture // Opera medica et physiologica. 2018. 4(2):15.
Turubanova V.D., Gavrish M.S., Epifanova E.A., Babaev A.A. Creation of Viral Design, Carrying Gene Glynal Neurotrophic Factor (GDNF) // Volga Neuroscience Meeting 2018 Opera medica et physiologica. 2018. 4(2):32.
Yarkov R.S., Krut’ V.G., Mishchenko T.A., Vedunova M.V., Mitroshina E.W., Babaev A.A. The Study of Peculiarities in Morphology and Functional Activity of Primary Hippocampal Cultures Obtained from 5xfad Mouse Embryos in Alzheimer’s Disease Model // Volga Neuroscience Meeting 2018 Opera Med Physiol 2018. 4(2):13.
Круть В.Г., Епифанова Е.А., Князев Д.И., Бабаев А.А. Конструирование генно-инженерного вектора, кодирующего последовательность BACE1 // Материалы VI международной научно-практической конференции «Биотехнология: наука и практика». Актуальная биотехнология. 2018. 3(26):168.
Круть В.Г., Епифанова Е.А., Бабаев А.А. Разработка генно-инженерного вектора, кодирующего последовательность BACE1 // Биосистемы: организация, поведение, управление» 71-я Всероссийская с международным участием школа-конференция молодых ученых. 2018. С. 114.
Гавриш М. С., Тутукова С. А., Епифанова Е. А., Бабаев А. А. Конструирование рекомбинантного аденоассоциированного вектора для доставки целевого гена нейротрофина // БИОЛОГИЯ – НАУКА ХХI ВЕКА: 22-я Международная Пущинская школа-конференция молодых ученых. 2018. С. 71.
Гавриш М. С., Тутукова С. А., Епифанова Е. А., Бабаев А. А. Рекомбинантный аденоассоциированный вектор как способ доставки целевого гена нейротрофина // Биосистемы: организация, поведение, управление» 71-я Всероссийская с международным участием школа-конференция молодых ученых. 2018. С. 58.
Гавриш М.С., Епифанова Е.А., Бабаев А.А. Доставка целевого гена нейротрофина с использованием аденоассоциированного вирусного вектора // Актуальная биотехнология. 2018. 3(26):158.
Митрошина Е.В., Е.А. Епифанова, Т.А. Мищенко, Р.С. Ярков, А.А. Бабаев, Ведунова М.В. Применение вирусного вектора AAV-Syn-BDNF-EGFP как нейропротективного агента при моделировании гипоксии in vitro // Современные технологии в медицине. 2018. 10(2):47-58.