Научная деятельность

Научная работа на кафедре клеточной биологии и генетики ведется по нескольким основным направлениям:

1. Цитологический и генетический мониторинг состояния промысловых видов двустворчатых моллюсков Японского моря: На протяжении последних лет выполняются исследования в области цитологии, гистологии, иммунологии, физиологии, паразитологии, токсикологии, цитогенетики морских гидробионтов, имеющих важное хозяйственное значение. Проводится поиск гистологических, цитофизиологических и иммунологических биомаркеров состояния здоровья двустворчатых моллюсков.

На основе полученных данных разработаны и успешно апробированы технологии, которые призваны снизить производственный риск и способствовать повышению эффективности воспроизводства водных биоресурсов и объектов аквакультуры. Для выявления патологических состояний органов и тканей разработан и успешно применен метод количественной оценки гистопатологических изменений. Показано, что гемолимфа обладает высокой чувствительностью к различным факторам и объективно отражает физиологический статус животных. Для ряда моллюсков, имеющих промысловое значение (анадара Броутона, корбикула японская, гребешок приморский, гребешок Свифта, мия японская) или представляющих интерес в качестве биоиндикаторов (модиолус курильский), установлены границы вариативности ключевых морфологических и функциональных параметров гемолимфы с учетом влияния ряда генетических, физиологических и экологических факторов: размера генома, продолжительности и образа жизни, возраста животных, стадии полового цикла, температурного режима, наличия инфекций, уровня антропогенной нагрузки и т.д. На основе полученных данных разработан метод быстрой и эффективной оценки состояния здоровья моллюсков и среды их обитания.

Ожидаемыми научными результатами станет получение данных морфологического и цитогенетического статуса клеточной популяции иммунной системы морских гидробионтов при стрессовых воздействиях, смоделированных в эксперименте. Будет показана зависимость клеточных, гуморальных и цитогенетических параметров гемолимфы моллюсков от уровня хронического загрязнения водной среды, гистологических патологий и паразитических инвазий. Мониторинг состояния генома в природных и культивируемых популяциях позволит выявить неблагополучные районы обитания коммерчески значимых видов в Японском море, прогнозировать массовые эпизоотии и составить рекомендации для размещения и рационального ведения аквакультурного хозяйства на Дальнем Востоке.

Финансирование работы: раздел в гранте РНФ 14-50-00034.

2. Гены гормона роста рыб: структура, эволюция, биотехнология: Проводится изучение генов гормона роста рыб различных промысловых видов для снижения производственных рисков и повышения эффективности воспроизводства водных биоресурсов.

Выделены и охарактеризованы гены гормона роста у тихоокеанского гольца (проходной мальмы), содержащие 6 эзонных (кодирующих белок – гормон роста) и 5 интронных (некодирующие последовательности участка), а также промотрная зона, включающая регуляторные элементы. Такая генетическая конструкция наработана в препаративных количествах, необходимых для трансгенеза, что в дальнейшем позволит получить нескольких трансгенных линий рыб и описать их характеристики (скорость роста, устойчивость к заболеваниям и др.). Благодаря дополнительному гену гормона роста модифицированная рыба растёт гораздо быстрее, достигает большей массы тела и более эффективно использует корма.

В случае получения линии рыб с более продуктивными характеристиками будут получены патенты на эти линии и разработаны рекомендации для перевода этих линий в аквакультурные хозяйства.

Финансирование работы: инициативная.

3. Молекулярная эволюция, филогенетика и систематика: На протяжении многих лет изучаются геномы важных групп морских беспозвоночных, рыб, их паразитов с целью выяснения филогенетических взаимодействий, разрешения систематических вопросов и решения онтогенетических проблем.

Произведена оценка состояния генома важных групп морских беспозвоночных и рыб. Анализ маркерных нуклеотидных последовательностей применен как с целью филогенетических реконструкций, так и для выявления генных мутаций онтогенетического масштаба, в том числе в связи с проблемами онкогенеза.

Получены морфологические и молекулярные данные для двенадцати видов трематод, паразитирующих в лососевых и кефалевых рыбах Приморского края. Пять видов являются новыми для науки, остальные обнаружены для российского Дальнего Востока впервые. Молекулярные данные помещены в международную базу данных NCBI. Применение технологий ПЦР и секвенирования ДНК позволяет с высокой точностью идентифицировать изученные виды трематод в рыбах естественных водоемов, а также в искусственных коллекторах, что в несколько раз ускоряет процесс обнаружения и идентификации паразитов.

Финансирование работы: грант РНФ 17-74-20074.

4. Исследование ультраструктурных и молекулярных механизмов формирования внутренних органов при автотомии, регенерации и бесполом размножении у иглокожих: На протяжении многих лет исследуются клеточные и молекулярные механизмы формирования внутренних органов при автотомии, регенерации и бесполом размножении у иглокожих. Исследования механизмов регенерации и трансформации клеток в процессе восстановительного морфогенеза у иглокожих дают возможность решать фундаментальные проблемы теории регенерации и биологии развития, а также имеют практическое значение для разработки новых подходов к усилению способности к регенерации у млекопитающих и получению клеточного материала для биомедицинских целей.

Проведен сравнительный анализ механизмов формирования внутренних органов у иглокожих при различных типах регенерации. Сравнительный анализ восстановительных морфогенезов гомологичных органов у представителей наиболее древней группы типа Иглокожих, морских лилий, и наиболее молодой, голотурий, показал определенную эволюционную динамику способности и механизмов регенерации.

Идентифицированы гены различных сигнальных путей, изучена их экспрессия в норме и при регенерации у голотурий.

В настоящее время начало и в дальнейшем планируется продолжение изучения транскриптомов различных групп иглокожих в норме и при регенерации.

Финансирование работы: раздел в гранте РНФ 14-50-00034.

5. Соматическая полиплоидия в гистогенезах животных: На протяжении многих лет проводится изучение феномена соматической полиплоидии (кратного умножения генома в отдельных тканях организма) в тканях беспозвоночных животных. Исследуются как механизмы процесса на клеточном, тканевом и молекулярном уровне, так и распространение полиплоидных клеток с целью выяснения закономерностей проявления феномена.

Изучены закономерности формирования и эволюции полиплоидных гистогенезов (развития тканей с участием гигантских полиплоидных клеток) у некоторых групп моллюсков. Показано, что стабильный признак соматической полиплоидии в тех или иных анатомических системах может являться дополнительным критерием при решении спорных вопросов филогении и систематики гастропод. Предложено универсальное общебиологическое толкование явления соматической полиплоидии с позиций теории олигомеризации: полиплоидная клетки рассматривается как эндоклон (термин автора), а полиплоидные гистогенезы как арогенные (ароморфные) и аллогенные (идиоадаптивные) факторы тканевой эволюции. Проведены масштабные исследования по полиплоидии опухолевых клеток.

Планируется дальнейшее изучение молекулярных механизмов процесса для выяснения тонких процессов регуляции пролиферации и дифференцировки у разных групп животных.

Финансирование работы: инициативная.