Лаборатория клеточной дифференциации

Научный руководитель: д.б.н., профессор РАН Е.В. Пущина

Лаборатория клеточной дифференциации занимается вопросами нейрональной пластичности, конститутивного и рапаративного нейрогенеза у Тихоокеанских лососей. Сейчас все чаще рыбы становятся актуальными модельными объектами для исследования взрослого нейрогенеза, поскольку в их мозге сохраняется большое количество нейрогенных зон (16 и более), по сравнению с мозгом человека (у которого только 2 зоны). Тихоокеанские лососи являются интересным объектом исследования, поскольку сохраняют признаки эмбриональной структуры мозга, в частности большое количество нейроэпителиальных клеток в ходе онтогенеза. Другой интересной особенностью является наличие большого количества клеток радиальной глии, которые считаются нейральными стволовыми клетками взрослых животных, поскольку эти клетки не только участвуют во взрослом нейрогенезе, но также и способны модулировать поведение животных.  Таким образом, это направление исследований включает изучение биологии НСК эмбрионального и взрослого типов, а также участие этих клеток в процессе регенерации, стрессовых расстройств, а также модуляции поведенческой активности.

В сотрудничестве с Санкт-Петербургским отделением РАН и Санкт-Петербургским государственным университетом проводятся:

• исследование взрослого нейрогенеза у позвоночных животных,
• исследование репаративного нейрогенеза мозга рыб,
• исследование биологии нейральных стволовых клеток взрослого и эмбрионального типов в мозге позвоночных Тихоокеанских лососей, а также использование аденоассоциированных вирусов в исследовании кальциевой активности нейронов и глии в мозге молоди лососей при модуляции поведения.

Для поиска нейронов, участвующих в переключении поведенческих состояний, в нашей лаборатории будет использована прижизненная кальциевая визуализация для изучение кальциевой динамики отдельных клеток во время поведенческой активности молоди кеты Oncorhynchus keta. Поскольку астроциты влияют на активность нейронов (Bazargani and Attwell, 2016), мы также получили изображение глиальных клеток у молоди Тихоокеанской кеты, которые мы называем радиальными астроцитами (тип клеток, ранее также упоминаемый у рыбок данио как радиальная астроглия) (Grupp et al., 2010). Эти клетки имеют апикально-базальную проекцию и кустистые отростки, похожие на радиальную глию млекопитающих и астроциты (Lyons and Talbot, 2014). Взаимодействия между астроцитами и нейронами в настоящее время являются предметом тщательного изучения. Астроциты могут реагировать на активность нейронов увеличением внутриклеточного кальция, а также влиять на другие нейроны с помощью различных механизмов (Bazargani and Attwell, 2016), таких как высвобождение нейромедиаторов (Araque et al., 2014) или модулирование внеклеточной концентрации калия (Wang et al., 2015). Они играют существенную роль в контроле состояний нейронных сетей, выполняют пространственную и временную интеграцию и могут модулировать медленные сдвиги в состояниях мозга (Araque et al., 2014) такие как, сон и судороги (Kjaerby et al., 2017, Verdugo et al., 2019). Сигналы кальция в астроцитах запускаются с помощью сенсорного сигнала и поведения (Ma et al., 2016, Paukert et al., 2014). Астроциты, таким образом, могут модулировать функцию контура и поведение (Cui et al., 2018, Yu et al., 2018). Они могут улучшать воспоминания (Adamsky et al., 2018), интегрирует нейронные сигналы с течением времени (Deemyad et al., 2018), реагирует на нейромодуляторы, включая норадреналин (Ma et al., 2016, Paukert et al., 2014), и служат посредниками между нейромодуляторами и нейронами (Ma et al., 2016). Эти результаты повышают вероятность того, что астроциты играют дополнительные роли, обычно приписываемые нейронам, в частности быстрое переключение поведенческих состояний у рыб.

Информацию подготовила д.б.н. Пущина Е.В.