КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 20-64-47011
НазваниеРазработка подходов к использованию D-лактата для раннего определения патологических процессов, ассоциированных с бактериофлорой, у рыб в аквакультуре
Руководитель Борвинская Екатерина Витальевна, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет" , Иркутская обл
Конкурс №47 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации (междисциплинарные проекты)»
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-209 - Биотехнология (в том числе бионанотехнология)
Ключевые слова аквакультура, имплантируемые сенсоры, оптические сенсоры, рыбы, форель
Код ГРНТИ62.00.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Увеличение выпуска продукции аквакультуры является важным условием поддержки продовольственной безопасности России и обеспечения социально-экономического развития регионов. Особенно перспективно развитие аквакультуры для Северо-Западного региона и Сибири, в связи с благоприятными условиями среды для выращивания ценных пород лососевых рыб. В настоящее время лидирующие позиции по садковому форелеводству занимает Республика Карелия, поставляющая на внутренний рынок более 80% товарной форели, производимой в Российской Федерации. В целях экономической эффективности производства выращивание рыб производится в садках в условиях максимальной плотности посадки рыб на единицу площади, что приводит к травматизации, стрессу и, как следствие, ослаблению иммунитета рыб. Поэтому, своевременное и эффективное предупреждение эпизоотий в водоёмах является одним из ключевых факторов устойчивого функционирования форелеводческих предприятий. Соответственно, важной задачей является разработка эффективных технологий ранней индикации наличия и определения природы патологических состояний рыб, которые способствуют обоснованному принятию решения о применении препаратов для лечения и профилактики инфекционных заболеваний рыб.
D-лактат — это специфический метаболит, выделяемый, в основном, нормофлорой желудочно-кишечного тракта животных, а также некоторыми патогенными видами бактерий, в то время как позвоночные его практически не производят. При нарушении естественного баланса микрофлоры D-лактат микробного происхождения накапливается, проникает в кровь и затем распространяется по внутренним средам организма. Это делает содержание D-лактата в крови или межклеточной среде перспективным маркером развития специфических патологий, ассоциированных с бактериальным заражением внутренних сред организма, и нарушения естественного баланса микрофлоры кожи и желудочно-кишечного тракта.
Значение D-лактата в данном качестве хорошо изучено для человека и ряда видов млекопитающих, однако перспективы его использования для рыб остаются полностью неоценёнными. В то же время, именно в случае промышленной аквакультуры, когда процедура анализа состояния каждой особи должна быть максимально простой и дешёвой, D-лактат, проникающий в среды организма в высокой концентрации, может оказаться оптимальным маркером патогенеза бактериального происхождения.
Предлагаемый междисциплинарный проект ставит своей целью восполнить данный пробел и не только исчерпывающе охарактеризовать значение D-лактата в качестве маркера патологических процессов у рыб, но и предложить ряд дешёвых и удобных методик определения его содержания в тканях животных, в том числе не требующих забора биологических образцов за счёт использования передовых имплантируемых сенсоров. Параллельное проведение обоих исследований обеспечит наибольший синергический эффект за счёт объединения усилий и опыта специалистов из различных областей.
В рамках проекта, выполняемого в Петрозаводском государственном университете по отрасли знаний "Сельскохозяйственные науки", будет произведён комплекс анализов и масштабных контролируемых экспериментов, которые позволят оценить взаимосвязь между уровнем D-лактата и здоровьем культивируемой форели Oncorhynchus mykiss. Задачей этого проекта является теоретическое обоснование применения D-лактата как показателя состояния микрофлоры и составление руководства по интерпретации результатов разрабатываемых тестов на D-лактат. В условиях экспериментального дисбаланса нормальной микрофлоры рыб под действием неоптимальных значений биотических (состав корма, инфицирование патогеном) и абиотических (температурный режим) факторов среды, типичных для форелеводческих хозяйств, будет определено содержание D-лактата и его корреляция с показателями иммунитета и неспецифической резистентности рыб. Также будет произведена оценка уровня D-лактата у рыб с признаками инфекционных заболеваний на форелеводческих хозяйствах Республики Карелия, что позволит определить возможность применения D-лактата в качестве одного из маркеров для дифференциальной экспресс-диагностики заболеваний вирусной, грибковой и бактериальной природы.
В свою очередь, в ходе выполнения проекта в Иркутском государственном университете по отрасли знаний "Биология и науки о жизни" будет разработана линейка разноплановых инструментов, основывающихся на различных принципах действия, для обеспечения возможности регулярного контроля D-лактата у рыб непосредственно на ферме. Эти инструменты будут включать три типа имплантируемых сенсоров и два типа тест-полосок, чья чувствительность к D-лактату будет обеспечена хирально селективной ферментативной реакцией или распознаванием дрожжами. При этом использование имплантируемых сенсоров создаст возможность постоянного анализа внутренних сред организма без повышения стоимости при увеличении частоты измерений, в то время как практическое внедрение тест-полосок может быть наиболее быстрым. Отличительной особенностью одного из разрабатываемых типов имплантируемых сенсоров также станет уникальная возможность обнаружения кратковременных максимумов содержания D-лактата, происходящих в периоды, когда оператором не производится регистрация показаний сенсоров или отбор образцов крови.
Предлагаемый проект напрямую соответствует направлению Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации «Н4 Переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству, разработка и внедрение систем рационального применения средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений и животных, хранение и эффективная переработка сельскохозяйственной продукции, создание безопасных и качественных, в том числе функциональных, продуктов питания».
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Борвинская Е.В., Гурков А.Н., Щапова Е.П., Мутин А.Д., Тимофеев М.А.
Histopathological analysis of zebrafish after introduction of non-biodegradable polyelectrolyte microcapsules into the circulatory system
PeerJ, 2021 May 5;9:e11337 (PMID: 33996284; PMCID: PMC8106396) (год публикации - 2021)
10.7717/peerj.11337
2. Назарова А.А., Щапова Е.П., Гурков А.Н., Борвинская Е.В., Тимофеев М.А. Изучение иммуного ответа амфипод на полиакриламидный гель в первичной культуре гемоцитов Сборник тезисов VII Международной конференции молодых ученых: биофизиков, биотехнологов, молекулярных биологов и вирусологов — 2020, АНО «Иннов. центр Кольцово». — Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2020. - С. 105-106 (год публикации - 2020)
3.
Назарова А.А., Гаврилова М.А., Борвинская Е.В.
Testing polyacrylamide gel as the carrier for yeast biosensors
FEBS Open Bio, T. 11 (S1.), стр. 275-276. (год публикации - 2021)
10.1002/2211-5463.13205
4.
Ржечицкий Я.А., Гурков А.Н., Болбат Н.Б., Щапова Е.П., Назарова А.А., Тимофеев М.А., Борвинская Е.В.
Adipose Fin as a Natural "Optical Window" for Implantation of Fluorescent Sensors into Salmonid Fish
Animals, Animals 2022, 12(21), 3042 (год публикации - 2022)
10.3390/ani12213042
5.
Щапова Е.П., Титов Е.А., Гурков А.Н., Назарова А.А., Тимофеев М.А.
Durability of Implanted Low-Density Polyacrylamide Hydrogel Used as a Scaffold for Microencapsulated Molecular Probes inside Small Fish
Polymers, Polymers 2022, 14, 3956 (год публикации - 2022)
10.3390/polym14193956
6.
Борвинская Е., Матросова С., Суховская И., Дроздова П., Титов Е., Аникиенко И., Лубяга Ю., Гурков А., Тимофеев М.
Tissue reaction to low-density polyacrylamide gel as a carrier for microimplants in the adipose fin of rainbow trout
Gels, Gels. 2023. Vol. 9, No 8. Article number 629. (год публикации - 2023)
10.3390/gels9080629
7.
Назарова А., Гурков А., Ржечицкий Я., Щапова Е., Мутин А., Саранчина А., Дягилева А., Болбат Н., Кривошапкин П., Тимофеев М.
Turn a shrimp into a firefly: monitoring tissue pH in small crustaceans using an injectable hydrogel sensor with infrared excitation and visible luminescence
Photonics, Photonics. 2023. V. 10, No 6. 697 (год публикации - 2023)
10.3390/photonics10060697
8.
Индосова Е., Золотовская Е., Саранчина А., Дроздова П.
Exploring the perspectives of using the D-lldR protein from Pseudomonas fluorescens as a biosensor for D-lactic acid in vitro
Molecular Biology of the Cell, Molecular Biology of the Cell. 2023. Vol. 33. Is.2. B28/P2427. (год публикации - 2023)
10.1091/mbc.E22-12-0555
9.
А.Н. Гурков, Е.П. Щапова, Я.А. Ржечицкий, Е.В. Борвинская, А.А. Назарова, А.А. Дягилева, М.А. Тимофеев
Возможности имплантируемых оптических сенсоров для мониторинга pH в различных органах водных животных
Развитие жизни в процессе абиотических изменений на Земле: материалы IV Всероссийской научно-практической конференции, посвящённой 30-летнему юбилею Байкальского музея СО РАН, 25-29 сентября 2023 г., пос. Листвянка, Иркутская область /, Развитие жизни в процессе абиотических изменений на Земле: материалы IV Всероссийской научно-практической конференции, посвящённой 30-летнему юбилею Байкальского музея СО РАН, 25-29 сентября 2023 г., пос. Листвянка, Иркутская область – С. 188-190 (год публикации - 2023)
10.24412/cl-34446-2023-4-188-190
10. П. Дроздова, А. Гурков, А. Саранчина, А. Власевская, Е. Золотовская, М. Тимофеев, Е. Борвинская Transcriptional response of Saccharomyces cerevisiae to lactic acid enantiomers Applied Microbiology and Biotechnology (год публикации - 2024)
Публикации
1.
Борвинская Е.В., Гурков А.Н., Щапова Е.П., Мутин А.Д., Тимофеев М.А.
Histopathological analysis of zebrafish after introduction of non-biodegradable polyelectrolyte microcapsules into the circulatory system
PeerJ, 2021 May 5;9:e11337 (PMID: 33996284; PMCID: PMC8106396) (год публикации - 2021)
10.7717/peerj.11337
2. Назарова А.А., Щапова Е.П., Гурков А.Н., Борвинская Е.В., Тимофеев М.А. Изучение иммуного ответа амфипод на полиакриламидный гель в первичной культуре гемоцитов Сборник тезисов VII Международной конференции молодых ученых: биофизиков, биотехнологов, молекулярных биологов и вирусологов — 2020, АНО «Иннов. центр Кольцово». — Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2020. - С. 105-106 (год публикации - 2020)
3.
Назарова А.А., Гаврилова М.А., Борвинская Е.В.
Testing polyacrylamide gel as the carrier for yeast biosensors
FEBS Open Bio, T. 11 (S1.), стр. 275-276. (год публикации - 2021)
10.1002/2211-5463.13205
4.
Ржечицкий Я.А., Гурков А.Н., Болбат Н.Б., Щапова Е.П., Назарова А.А., Тимофеев М.А., Борвинская Е.В.
Adipose Fin as a Natural "Optical Window" for Implantation of Fluorescent Sensors into Salmonid Fish
Animals, Animals 2022, 12(21), 3042 (год публикации - 2022)
10.3390/ani12213042
5.
Щапова Е.П., Титов Е.А., Гурков А.Н., Назарова А.А., Тимофеев М.А.
Durability of Implanted Low-Density Polyacrylamide Hydrogel Used as a Scaffold for Microencapsulated Molecular Probes inside Small Fish
Polymers, Polymers 2022, 14, 3956 (год публикации - 2022)
10.3390/polym14193956
6.
Борвинская Е., Матросова С., Суховская И., Дроздова П., Титов Е., Аникиенко И., Лубяга Ю., Гурков А., Тимофеев М.
Tissue reaction to low-density polyacrylamide gel as a carrier for microimplants in the adipose fin of rainbow trout
Gels, Gels. 2023. Vol. 9, No 8. Article number 629. (год публикации - 2023)
10.3390/gels9080629
7.
Назарова А., Гурков А., Ржечицкий Я., Щапова Е., Мутин А., Саранчина А., Дягилева А., Болбат Н., Кривошапкин П., Тимофеев М.
Turn a shrimp into a firefly: monitoring tissue pH in small crustaceans using an injectable hydrogel sensor with infrared excitation and visible luminescence
Photonics, Photonics. 2023. V. 10, No 6. 697 (год публикации - 2023)
10.3390/photonics10060697
8.
Индосова Е., Золотовская Е., Саранчина А., Дроздова П.
Exploring the perspectives of using the D-lldR protein from Pseudomonas fluorescens as a biosensor for D-lactic acid in vitro
Molecular Biology of the Cell, Molecular Biology of the Cell. 2023. Vol. 33. Is.2. B28/P2427. (год публикации - 2023)
10.1091/mbc.E22-12-0555
9.
А.Н. Гурков, Е.П. Щапова, Я.А. Ржечицкий, Е.В. Борвинская, А.А. Назарова, А.А. Дягилева, М.А. Тимофеев
Возможности имплантируемых оптических сенсоров для мониторинга pH в различных органах водных животных
Развитие жизни в процессе абиотических изменений на Земле: материалы IV Всероссийской научно-практической конференции, посвящённой 30-летнему юбилею Байкальского музея СО РАН, 25-29 сентября 2023 г., пос. Листвянка, Иркутская область /, Развитие жизни в процессе абиотических изменений на Земле: материалы IV Всероссийской научно-практической конференции, посвящённой 30-летнему юбилею Байкальского музея СО РАН, 25-29 сентября 2023 г., пос. Листвянка, Иркутская область – С. 188-190 (год публикации - 2023)
10.24412/cl-34446-2023-4-188-190
10. П. Дроздова, А. Гурков, А. Саранчина, А. Власевская, Е. Золотовская, М. Тимофеев, Е. Борвинская Transcriptional response of Saccharomyces cerevisiae to lactic acid enantiomers Applied Microbiology and Biotechnology (год публикации - 2024)
Публикации
1.
Борвинская Е.В., Гурков А.Н., Щапова Е.П., Мутин А.Д., Тимофеев М.А.
Histopathological analysis of zebrafish after introduction of non-biodegradable polyelectrolyte microcapsules into the circulatory system
PeerJ, 2021 May 5;9:e11337 (PMID: 33996284; PMCID: PMC8106396) (год публикации - 2021)
10.7717/peerj.11337
2. Назарова А.А., Щапова Е.П., Гурков А.Н., Борвинская Е.В., Тимофеев М.А. Изучение иммуного ответа амфипод на полиакриламидный гель в первичной культуре гемоцитов Сборник тезисов VII Международной конференции молодых ученых: биофизиков, биотехнологов, молекулярных биологов и вирусологов — 2020, АНО «Иннов. центр Кольцово». — Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2020. - С. 105-106 (год публикации - 2020)
3.
Назарова А.А., Гаврилова М.А., Борвинская Е.В.
Testing polyacrylamide gel as the carrier for yeast biosensors
FEBS Open Bio, T. 11 (S1.), стр. 275-276. (год публикации - 2021)
10.1002/2211-5463.13205
4.
Ржечицкий Я.А., Гурков А.Н., Болбат Н.Б., Щапова Е.П., Назарова А.А., Тимофеев М.А., Борвинская Е.В.
Adipose Fin as a Natural "Optical Window" for Implantation of Fluorescent Sensors into Salmonid Fish
Animals, Animals 2022, 12(21), 3042 (год публикации - 2022)
10.3390/ani12213042
5.
Щапова Е.П., Титов Е.А., Гурков А.Н., Назарова А.А., Тимофеев М.А.
Durability of Implanted Low-Density Polyacrylamide Hydrogel Used as a Scaffold for Microencapsulated Molecular Probes inside Small Fish
Polymers, Polymers 2022, 14, 3956 (год публикации - 2022)
10.3390/polym14193956
6.
Борвинская Е., Матросова С., Суховская И., Дроздова П., Титов Е., Аникиенко И., Лубяга Ю., Гурков А., Тимофеев М.
Tissue reaction to low-density polyacrylamide gel as a carrier for microimplants in the adipose fin of rainbow trout
Gels, Gels. 2023. Vol. 9, No 8. Article number 629. (год публикации - 2023)
10.3390/gels9080629
7.
Назарова А., Гурков А., Ржечицкий Я., Щапова Е., Мутин А., Саранчина А., Дягилева А., Болбат Н., Кривошапкин П., Тимофеев М.
Turn a shrimp into a firefly: monitoring tissue pH in small crustaceans using an injectable hydrogel sensor with infrared excitation and visible luminescence
Photonics, Photonics. 2023. V. 10, No 6. 697 (год публикации - 2023)
10.3390/photonics10060697
8.
Индосова Е., Золотовская Е., Саранчина А., Дроздова П.
Exploring the perspectives of using the D-lldR protein from Pseudomonas fluorescens as a biosensor for D-lactic acid in vitro
Molecular Biology of the Cell, Molecular Biology of the Cell. 2023. Vol. 33. Is.2. B28/P2427. (год публикации - 2023)
10.1091/mbc.E22-12-0555
9.
А.Н. Гурков, Е.П. Щапова, Я.А. Ржечицкий, Е.В. Борвинская, А.А. Назарова, А.А. Дягилева, М.А. Тимофеев
Возможности имплантируемых оптических сенсоров для мониторинга pH в различных органах водных животных
Развитие жизни в процессе абиотических изменений на Земле: материалы IV Всероссийской научно-практической конференции, посвящённой 30-летнему юбилею Байкальского музея СО РАН, 25-29 сентября 2023 г., пос. Листвянка, Иркутская область /, Развитие жизни в процессе абиотических изменений на Земле: материалы IV Всероссийской научно-практической конференции, посвящённой 30-летнему юбилею Байкальского музея СО РАН, 25-29 сентября 2023 г., пос. Листвянка, Иркутская область – С. 188-190 (год публикации - 2023)
10.24412/cl-34446-2023-4-188-190
10. П. Дроздова, А. Гурков, А. Саранчина, А. Власевская, Е. Золотовская, М. Тимофеев, Е. Борвинская Transcriptional response of Saccharomyces cerevisiae to lactic acid enantiomers Applied Microbiology and Biotechnology (год публикации - 2024)
Публикации
1.
Борвинская Е.В., Гурков А.Н., Щапова Е.П., Мутин А.Д., Тимофеев М.А.
Histopathological analysis of zebrafish after introduction of non-biodegradable polyelectrolyte microcapsules into the circulatory system
PeerJ, 2021 May 5;9:e11337 (PMID: 33996284; PMCID: PMC8106396) (год публикации - 2021)
10.7717/peerj.11337
2. Назарова А.А., Щапова Е.П., Гурков А.Н., Борвинская Е.В., Тимофеев М.А. Изучение иммуного ответа амфипод на полиакриламидный гель в первичной культуре гемоцитов Сборник тезисов VII Международной конференции молодых ученых: биофизиков, биотехнологов, молекулярных биологов и вирусологов — 2020, АНО «Иннов. центр Кольцово». — Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2020. - С. 105-106 (год публикации - 2020)
3.
Назарова А.А., Гаврилова М.А., Борвинская Е.В.
Testing polyacrylamide gel as the carrier for yeast biosensors
FEBS Open Bio, T. 11 (S1.), стр. 275-276. (год публикации - 2021)
10.1002/2211-5463.13205
4.
Ржечицкий Я.А., Гурков А.Н., Болбат Н.Б., Щапова Е.П., Назарова А.А., Тимофеев М.А., Борвинская Е.В.
Adipose Fin as a Natural "Optical Window" for Implantation of Fluorescent Sensors into Salmonid Fish
Animals, Animals 2022, 12(21), 3042 (год публикации - 2022)
10.3390/ani12213042
5.
Щапова Е.П., Титов Е.А., Гурков А.Н., Назарова А.А., Тимофеев М.А.
Durability of Implanted Low-Density Polyacrylamide Hydrogel Used as a Scaffold for Microencapsulated Molecular Probes inside Small Fish
Polymers, Polymers 2022, 14, 3956 (год публикации - 2022)
10.3390/polym14193956
6.
Борвинская Е., Матросова С., Суховская И., Дроздова П., Титов Е., Аникиенко И., Лубяга Ю., Гурков А., Тимофеев М.
Tissue reaction to low-density polyacrylamide gel as a carrier for microimplants in the adipose fin of rainbow trout
Gels, Gels. 2023. Vol. 9, No 8. Article number 629. (год публикации - 2023)
10.3390/gels9080629
7.
Назарова А., Гурков А., Ржечицкий Я., Щапова Е., Мутин А., Саранчина А., Дягилева А., Болбат Н., Кривошапкин П., Тимофеев М.
Turn a shrimp into a firefly: monitoring tissue pH in small crustaceans using an injectable hydrogel sensor with infrared excitation and visible luminescence
Photonics, Photonics. 2023. V. 10, No 6. 697 (год публикации - 2023)
10.3390/photonics10060697
8.
Индосова Е., Золотовская Е., Саранчина А., Дроздова П.
Exploring the perspectives of using the D-lldR protein from Pseudomonas fluorescens as a biosensor for D-lactic acid in vitro
Molecular Biology of the Cell, Molecular Biology of the Cell. 2023. Vol. 33. Is.2. B28/P2427. (год публикации - 2023)
10.1091/mbc.E22-12-0555
9.
А.Н. Гурков, Е.П. Щапова, Я.А. Ржечицкий, Е.В. Борвинская, А.А. Назарова, А.А. Дягилева, М.А. Тимофеев
Возможности имплантируемых оптических сенсоров для мониторинга pH в различных органах водных животных
Развитие жизни в процессе абиотических изменений на Земле: материалы IV Всероссийской научно-практической конференции, посвящённой 30-летнему юбилею Байкальского музея СО РАН, 25-29 сентября 2023 г., пос. Листвянка, Иркутская область /, Развитие жизни в процессе абиотических изменений на Земле: материалы IV Всероссийской научно-практической конференции, посвящённой 30-летнему юбилею Байкальского музея СО РАН, 25-29 сентября 2023 г., пос. Листвянка, Иркутская область – С. 188-190 (год публикации - 2023)
10.24412/cl-34446-2023-4-188-190
10. П. Дроздова, А. Гурков, А. Саранчина, А. Власевская, Е. Золотовская, М. Тимофеев, Е. Борвинская Transcriptional response of Saccharomyces cerevisiae to lactic acid enantiomers Applied Microbiology and Biotechnology (год публикации - 2024)