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 23-16-00247

НазваниеРНК-интерференция генов микроспоридий одомашненных насекомых: поиск мишеней, конструирование эффекторных молекул и подавление развития патогенов в организме насекомого-хозяина.

Руководитель Долгих Вячеслав Васильевич, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений" , г Санкт-Петербург

Конкурс №80 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-203 - Ветеринария

Ключевые слова одомашненные насекомые, медоносная пчела, шелковичный червь, микроспоридии, Vairimorpha ceranae, Nosema bombycis, ферменты репликации, РНК-интерференция, количественный ПЦР, клетки насекомых, гетерологичная экспрессия, устойчивость к инфекции

Код ГРНТИ68.39.43 68.39.45


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Разведение одомашненных и полезных насекомых сопровождается развитием многочисленных инфекций. Наиболее опасными и широко распространенными возбудителями микроспоридиозов тутового шелкопряда Bombyx mori и медоносной пчелы Apis melifera являются микроспоридии Nosema bombycis и Vairimorpha ceranae. B рамках предыдущего проекта РНФ мы сконструировали рекомбинантные антитела, подавляющие рост этих паразитов. К сожалению, опубликованная немецкими исследователями в 2014 году методика конструирования трансгенных пчел не имеет пока широкого применения из-за необходимости трудоемкого получения трансгенных маток. В данном проекте планируется использовать другой подход для защиты пчел от нозематоза, основанный на РНК-интерференции генов паразита. В качестве мишени для молекул двуцепочечной РНК (дцРНК) предлагается использовать гены ферментов, участвующих в репликации паразитического генома. Биоинформационный анализ транскрипционно активных генов репликации V. сeranae будет использован для поиска фрагментов в виде малых интерферирующих РНК (миРНК) с высокой предсказанной эффективностью интерференции. Для создания молекул дцРНК протяженностью около 300 п.н. (эффективный размер для подавления генов насекомых при кормлении дцРНК) мы планируем использовать фрагменты, свободные от последовательностей, опасных с точки зрения побочного воздействия на экспрессию генов человека. Молекулы дцРНК будут состоять из безопасных для человека фрагментов, а сохранение эффективного размера будет достигнуто за счет слияния одних и тех же фрагментов без увеличения их разнообразия. Синтезированные in vitro молекулы дцРНК будут добавлены в сахарный сироп для кормления пчел. Согласно литературным данным, такой подход является достаточно эффективным для этих насекомых. Ингибирование экспрессии генов-мишеней и развитие микроспоридий в зараженных насекомых будет оценено с помощью количественного ПЦР и подсчета формируемых спор паразита. Планируется также подобрать условия для наработки наиболее эффективных молекул дцРНК в бактериях Е. coli и их выделения. Для оценки возможности практического использования фрагментов дцРНК планируется оценить сохранность их активности в сахарном сиропе. Возможность их добавления в осенние и зимние подкормки для защиты пчелиных семей планируется оценить позже вне рамок данного проекта. При работе с патогеном шелковичного червя следует учесть известную высокую активность нуклеаз, быстро разрушающих дцРНК в средней кишке и гемолимфе чешуекрылых насекомых. В тоже время, для шелкопряда существует техническая возможность по встраиванию отобранных последовательностей в геном насекомого. Исходя из этого, мы планируем провести описанный выше анализ последовательностей гомологичных генов репликации микроспоридии N. bombycis, а также анализ особенностей их экспрессии в ходе заражения клеточных культур совки Spodoptera frugiperda линии Sf9 спорами этого паразита. На основе отобранных фрагментов транскрипционно активных генов N. bombycis будут созданы конструкции для их экспрессии в клетках Sf9 в виде формирующих шпильку миРНК. Липофекция клеточных культур созданными плазмидами и их заражение спорами N. bombycis позволят оценить влияние дцРНК на развитие патогена с помощью молекулярных методов детекции, разработанных при выполнении предыдущего проекта. Одновременно с экспериментами по РНК-интерференции, будет сконструирована кассета для экспрессии отобранных последовательностей, а также отобранных ранее рекомбинантных антител в клетках B. mori. Для встраивания в геном шелкопряда, (1) кассета будет фланкирована повторами транспозона piggyBac совки Trichoplusia ni, (2) будет создана конструкция для ко-экспрессии транспозазы этой совки. Инъекция плазмид в пребластодермальные яйца B. mori позволит отобрать гусениц со встроенной в их геном экспрессирующей кассетой и с участием коллег из Ставропольской научно-исследовательской станции шелководства получить следующие поколения шелкопряда для анализа их устойчивости к микроспоридиозу.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


 

Публикации

1. Долгих В.В., Сендерский И.В., Тимофеев С.А., Игнатьева А.Н., Шухалова А.Г., Байазыт К-Д.К., Фадеев Р.Р., Кудрявцева Ю.С. Молекулярные стратегии борьбы с микроспоридиями Nosema bombycis и Vairimorpha ceranae, внутриклеточными паразитами шелковичного червя и медоносной пчелы. VII Съезд Паразитологического Общества: итоги и актуальные задачи. 16-20 октября. 2023 г. Тезисы докладов КарНЦ РАН, Петрозаводск, нет (год публикации - 2023)

2. Шухалова А.Г. , Сендерский И.В., Долгих В.В. Внутриклеточное развитие микроспоридии Nosem bombycis в клеточной линии Sf9 Сборник тезисов X Всероссийского молодежного научного форума с международным участием “Open Science 2023”, 15–17 ноября 2023 года, ПИЯФ имени Б.П. Гонстантитнова г. Гатчина., нет (год публикации - 2023)

3. Фадеев Р.Р., Кудрявцева Ю.С., Байазыт К-Д.К., Шухалова А.Г., Долгих В.В. Оптимизация метода выделения двуцепочечной РНК, синтезированной в бактериях E. coli HT115 (DE3) Сельскохозяйственная биология, Сельскохозяйственная биология, 2024, том 59, № 3, с. 460-472. (год публикации - 2024)
10.15389/agrobiology.2024.3.460rus

4. Байазыт К.Д.К., Сендерский И. В., Тимофеев С. А., Долгих В. В. РАЗРАБОТКА ПОДХОДОВ ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ МИКРОСПОРИДИИ NOSEMA BOMBYCIS В КЛЕТКАХ НАСЕКОМЫХ ЛИНИИ SF9 С ПОМОЩЬЮ РНК ИНТЕРФЕРЕНЦИИ. Материалы IX Молодежной школы-конференции по молекулярной и клеточной биологии Института цитологии РАН, Материалы IX Молодежной школы-конференции по молекулярной и клеточной биологии Института цитологии РАН, С.-Петербург, 15–18 октября 2024 г. – СПб. : Астерион, 2024. – 332 с. – DOI: 10.53115/9785001885320 (год публикации - 2024)

5. Сендерский И.В., Долгих В.В., Исматулаева Д.А., Мирзаходжаев Б.А., Никитина А. П., Панкратов Д.Л. Treatment of microsporidium Nosema bombycis spores with the new antiseptic M250 helps to avoid bacterial and fungal contamination of infected cultures without affecting parasite polar tube extrusion. Microorganisms, Microorganisms 2024, 12(1), 154. (год публикации - 2024)
10.3390/microorganisms12010154

6. Долгих В.В., Игнатьева А.Н., Румянцева А.С., Тимофеев С.А., Фадеев Р.Р., Байазыт К.Д.К First evaluation of the Vairimorpha (Nosema) ceranae genome’s DNA replication genes as targets for RNA interference-mediated suppression of the honey bee Apis mellifera nosemosis. PROTISTOLOGY, Dolgikh V.V., Ignatieva A.N., Rumiantseva A.S., Timofeev S.A., Fadeev R.R., Bayazyt K.D.K. First evaluation of the Vairimorpha (Nosema) ceranae genome’s DNA replication genes as targets for RNA interference-mediated suppression of the honey bee Apis mellifera nosemosis Protistology 19 (1): 3–14 (2025) | doi:10.21685/1680-0826-2025-19-1-1 (год публикации - 2025)
10.21685/1680-0826-2025-19-1-1

7. Сендерский И.В., Долгих В.В., Изматулаева Д.А., Мизраходжаев Б.А. Infection and long-term cultivation of Nosema bombycis in Sf9 cell culture Вестник защиты растений (год публикации - 2026)

8. Фадеев Р.Р., Тимофеев С.А., Сендерский И.В., Долгих В.В. GC Content and thermal stability of double-stranded RNA: Fragments of Microsporidia Vairimorpha ceranae and Nosema bombycis AT-rich genes are sensitive to standard heat reatment. International Journal of Molecular Sciences., Fadeev R.R., Timofeev S.A., Senderskiy, I.V., Dolgikh, V.V. 2025. GC Content and thermal stability of double-stranded RNA: Fragments of Microsporidia Vairimorpha ceranae and Nosema bombycis AT-rich genes are sensitive to standard heat reatment. Int. J. Mol. Sci. 2025, 26, 10270. doi: 10.3390/ijms262110270 (год публикации - 2025)
10.3390/ijms262110270

9. Тимофеев С.А., Долгих В.В., Соколова Ю.Я. Insect immunity against microsporidia Journal of Invertebrate Pathology, Timofeev, S. A., Dolgikh, V. V., & Sokolova, Y. Y. (2025). Insect immunity against microsporidia. Journal of invertebrate pathology, 213, 108426. https://doi.org/10.1016/j.jip.2025.108426 (год публикации - 2025)
10.1016/j.jip.2025.108426

10. Долгих В.В., Игнатьева А.Н., Румянцева А.С., Фадеев Р.Р., Тимофеев С.А., Байазыт К. The efficacy of RNA interference against the microsporidia Vairimorpha ceranae in honeybees Apis mellifera. Can it be enhanced to the level of antiviral and anti-mite activity of Remebee-I and Vadescana dsRNA? PROTISTOLOGY. (год публикации - 2026)

11. Долгих В.В., Сендерский И.В., Игнатьева А.Н., Румянцева А.С., Байазыт К.К., Тимофеев С.А., Фадеев Р.Р. Особенности РНК-интерференции у паразитических простейших и эффективность использования двуцепочечных РНК для борьбы с микроспоридиозами одомашненных насекомых Материалы Конгресса исследователей симбиотических систем 6-11 октября 2025 года, г. Москва. Москва: ИПЭЭ РАН., Долгих В.В., Сендерский И.В., Игнатьева А.Н., Румянцева А.С., Байазыт К.К., Тимофеев С.А., Фадеев Р.Р. Особенности РНК-интерференции у паразитических простейших и эффективность использования двуцепочечных РНК для борьбы с микроспоридиозами одомашненных насекомых. Материалы Конгресса исследователей симбиотических систем 6-11 октября 2025 года, г. Москва. Москва: ИПЭЭ РАН. С 118 (год публикации - 2025)

12. Фадеев Р.Р., Долгих В.В. ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ВЫДЕЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ ДВУЦЕПОЧЕЧНОЙ РНК, ГЕТЕРОЛОГИЧНО ЭКСПРЕССИРОВАННОЙ В БАКТЕРИЯХ В ESCHERICHIA COLI HT115(DE3) Сборник тезисов 28-й Пущинской школы-конференции молодых ученых с международным участием «Биология - наука XXI века», Пущино, 21–24 апреля 2025 года. – Пущино, Фадеев, Р. Р., Долгих В.В. Оптимизация методов выделения и очистки двуцепочечной РНК, гетерологично экспрессированной в бактериях в Escherichia coli HT115(DE3) / Сборник тезисов 28-й Пущинской школы-конференции молодых ученых с международным участием «Биология - наука XXI века», Пущино, 21–24 апреля 2025 года. – Пущино: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук", 2025. – С. 136. (год публикации - 2025)


Аннотация результатов, полученных в 2024 году
При рассмотрении вопроса об эффективности РНКи у микроспоридий следует учитывать, что многие виды паразитов утратили компоненты этого пути при адаптации к внутриклеточному развитию. Исходя из литературных данных о возможности ингибирования развития микроспоридии V. ceranae в пчелах низкими концентрациями дцРНК (40 нг и 1,8 мкг на мл сиропа, Rodríguez-García et al., 2018; He et al., 2021), что особенно важно для их дальнейшего практического использования, мы начали кормление зараженных насекомых дцРНК-фрагментами генов репликации паразита в концентрации 1 мкг / мл сиропа и в 2023 году получили разницу в интенсивности развития паразита для разных вариантов. Однако уже при первом заражении пчел этого года данный результат не повторился. Оказалось, что споры, выделенные из разных пчел одной зараженной группы, имеют разную инфекционность, что может быть связано с различной степенью их зрелости. Поскольку первые опыты 2024 г. показали, что эффективность РНКи V. ceranae не столь высока, как мы полагали в 2023 г., на следующем этапе были приняты меры по ее усилению: (1) увеличение числа малых интерферирующих РНК (миРНК) в составе дцРНК за счет искусственного синтеза химерных генов, несущих более 10 фрагментов (21-23 п. н.) с высокой эффективностью РНКи, предсказанной программами GenScript's siRNA Target Finder и BLOCK-iT™ RNAi Designer в 5 генах репликации паразита; (2) увеличение концентрация дцРНК в сиропе до 2 мкг / мл в случае синтеза молекул in vitro и до 10 мкг / мл при наработке их в бактериях E. coli, (3) заражение пчел спорами V. ceranae через день после начала кормления дцРНК, (4) ежедневная замена раствора дцРНК на свежеприготовленный. Несмотря на это, количественный ПЦР-анализ транскриптов белка оболочки споры SWP32 патогена, нормализованный относительно транскриптов гена актина пчелы, не показал значительного подавления развития паразита на протяжении развития инфекционного процесса (в течение 16-20 дней после заражения). Такой же результат был получен и при достаточно дорогостоящем кормлении пчел синтетическими дцРНК в концентрации 10 мкг / мл сиропа. Значительного снижения развития V. ceranae на протяжении всей инфекции удалось добиться лишь при увеличении концентрации дцРНК до 20 мкг/мл сиропа в случае кормления пчел слитыми миРНК дельта субъединицы ДНК полимеразы. Второй результат в подавлении инфекции показали фрагменты топоизомеразы II и хеликазы. Однако в случае слитых мРНК лигазы и суммарной дцРНК, несущей фрагменты миРНК нескольких генов репликации V. ceranae, наблюдалось даже более интенсивное чем в контроле развитие патогена. Подсчет числа спор в пчелах на 20-й день после заражения для наиболее контрастных вариантов (миРНК-фрагменты дельта субъединицы и лигазы) показал разницу в доле зараженных особей в 9 раз, числе спор на пчелу в 18 раз, а на зараженную пчелу в 2 раза. Относительно низкая эффективность использования РНКи для борьбы с нозематозом пчел может быть связана с использованием нами разновозрастных насекомых, взятых из улья для имитации условий обработки семей на пасеках. В исследованиях с низкой дозой дцРНК (Rodrı́guez-Garcı́a et al., 2018; He et al., 2021) использовали пчел, выращенных в стерильных лабораторных условиях. Влияние условий содержания пчел и содержимого кишечника, а также общей уникальной редукции функционального аппарата клетки паразита на эффективность РНКи требуют дальнейшего изучения. Для повышения эффективности РНКи и дополнительной защиты дцРНК в кишечнике пчел в рамках данного проекта планируется использование наночастиц. В случае микроспоридии Nosema bombycis, опасного патогена шелковичного червя, мы сразу приступили к изучению эффективности РНКи на уровне клетки хозяина (линия Sf9). Поскольку в 2023 г. липофекция Sf9 даже высокой дозой дцРНК (10 мкг / 0.2 мл клеточной культуры) не привела к подавлению внутриклеточного развития N. bombycis, в этом году мы приступили к гетерологичной экспрессии эффекторных молекул в зараженной клетке. Первые эксперименты с использованием мини-генов для гетерологичной экспрессии малых формирующих шпильку РНК (мшРНК, 21-23 п.н.) и вектора pIBU6-1, представляющего собой модифицированную плазмиду pIB/V5-His c встроенным промотором U6 РНК-полимеразы III, также не привели к успеху. Однако дальнейшая модификация полилинкера pIBU6-1 так, чтобы вновь встроенный сразу за U6 сайт рестриктазы BamHI обеспечил наличие нуклеотида G в стартовой позиции +1 нового вектора pIBU6-2 для активной работы промотора, привела к положительному результату. Клонирование в pIBU6-2 пятнадцати мини-фрагментов из пяти генов репликации N. bombycis для формирования шпилечных структур показало эффективность некоторых вариантов в подавлении развития паразита в мшРНК-экспрессирующих трансформантах. Ингибирующий эффект проявлялся в (1) сохранении морфологических свойств зараженной культуры, свойственных незараженным клеткам, (2) росте доли жизнеспособных клеток, (3) значительном снижение числа спор и доли зараженных клеток. Полученный результат позволяет приступить к экспериментам по стабильной или индуцируемой заражением экспрессии эффекторных молекул в клетках гусениц шелковичного червя. Для гетерологичной экспрессии в клетках Sf9 более протяженных дцРНК, мы создали плазмиду pIB-2p с разнонаправленными экспрессирующими кассетами из векторов pIB/V5-His и рIEX4, предварительно заменив в них полилинкеры. Для проверки накопления дцРНК в трансформантах, фрагмент дельта субъединицы ДНК полимеразы N. bombycis (541 п.н.) был встроен в две противоположно направленные кассеты. Липофекция Sf9, отбор трансформантов, выделение РНК, удаление одноцепочечной РНК (оцРНК) РНКазой If, расплетание оставшейся РНК при 65 С или 95 С, синтез кДНК и ПЦР-анализ с дельта-специфичными праймерами подтвердили накопление в клетках дцРНК, устойчивой к РНКазе If и расплетаемой не при 65 С, как оцРНК, а при 95 С. Это открывает широкие перспективы использования pIB-2p для РНКи и целенаправленного выключения генов паразита и хозяина в данной системе.

 

Публикации

1. Долгих В.В., Сендерский И.В., Тимофеев С.А., Игнатьева А.Н., Шухалова А.Г., Байазыт К-Д.К., Фадеев Р.Р., Кудрявцева Ю.С. Молекулярные стратегии борьбы с микроспоридиями Nosema bombycis и Vairimorpha ceranae, внутриклеточными паразитами шелковичного червя и медоносной пчелы. VII Съезд Паразитологического Общества: итоги и актуальные задачи. 16-20 октября. 2023 г. Тезисы докладов КарНЦ РАН, Петрозаводск, нет (год публикации - 2023)

2. Шухалова А.Г. , Сендерский И.В., Долгих В.В. Внутриклеточное развитие микроспоридии Nosem bombycis в клеточной линии Sf9 Сборник тезисов X Всероссийского молодежного научного форума с международным участием “Open Science 2023”, 15–17 ноября 2023 года, ПИЯФ имени Б.П. Гонстантитнова г. Гатчина., нет (год публикации - 2023)

3. Фадеев Р.Р., Кудрявцева Ю.С., Байазыт К-Д.К., Шухалова А.Г., Долгих В.В. Оптимизация метода выделения двуцепочечной РНК, синтезированной в бактериях E. coli HT115 (DE3) Сельскохозяйственная биология, Сельскохозяйственная биология, 2024, том 59, № 3, с. 460-472. (год публикации - 2024)
10.15389/agrobiology.2024.3.460rus

4. Байазыт К.Д.К., Сендерский И. В., Тимофеев С. А., Долгих В. В. РАЗРАБОТКА ПОДХОДОВ ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ МИКРОСПОРИДИИ NOSEMA BOMBYCIS В КЛЕТКАХ НАСЕКОМЫХ ЛИНИИ SF9 С ПОМОЩЬЮ РНК ИНТЕРФЕРЕНЦИИ. Материалы IX Молодежной школы-конференции по молекулярной и клеточной биологии Института цитологии РАН, Материалы IX Молодежной школы-конференции по молекулярной и клеточной биологии Института цитологии РАН, С.-Петербург, 15–18 октября 2024 г. – СПб. : Астерион, 2024. – 332 с. – DOI: 10.53115/9785001885320 (год публикации - 2024)

5. Сендерский И.В., Долгих В.В., Исматулаева Д.А., Мирзаходжаев Б.А., Никитина А. П., Панкратов Д.Л. Treatment of microsporidium Nosema bombycis spores with the new antiseptic M250 helps to avoid bacterial and fungal contamination of infected cultures without affecting parasite polar tube extrusion. Microorganisms, Microorganisms 2024, 12(1), 154. (год публикации - 2024)
10.3390/microorganisms12010154

6. Долгих В.В., Игнатьева А.Н., Румянцева А.С., Тимофеев С.А., Фадеев Р.Р., Байазыт К.Д.К First evaluation of the Vairimorpha (Nosema) ceranae genome’s DNA replication genes as targets for RNA interference-mediated suppression of the honey bee Apis mellifera nosemosis. PROTISTOLOGY, Dolgikh V.V., Ignatieva A.N., Rumiantseva A.S., Timofeev S.A., Fadeev R.R., Bayazyt K.D.K. First evaluation of the Vairimorpha (Nosema) ceranae genome’s DNA replication genes as targets for RNA interference-mediated suppression of the honey bee Apis mellifera nosemosis Protistology 19 (1): 3–14 (2025) | doi:10.21685/1680-0826-2025-19-1-1 (год публикации - 2025)
10.21685/1680-0826-2025-19-1-1

7. Сендерский И.В., Долгих В.В., Изматулаева Д.А., Мизраходжаев Б.А. Infection and long-term cultivation of Nosema bombycis in Sf9 cell culture Вестник защиты растений (год публикации - 2026)

8. Фадеев Р.Р., Тимофеев С.А., Сендерский И.В., Долгих В.В. GC Content and thermal stability of double-stranded RNA: Fragments of Microsporidia Vairimorpha ceranae and Nosema bombycis AT-rich genes are sensitive to standard heat reatment. International Journal of Molecular Sciences., Fadeev R.R., Timofeev S.A., Senderskiy, I.V., Dolgikh, V.V. 2025. GC Content and thermal stability of double-stranded RNA: Fragments of Microsporidia Vairimorpha ceranae and Nosema bombycis AT-rich genes are sensitive to standard heat reatment. Int. J. Mol. Sci. 2025, 26, 10270. doi: 10.3390/ijms262110270 (год публикации - 2025)
10.3390/ijms262110270

9. Тимофеев С.А., Долгих В.В., Соколова Ю.Я. Insect immunity against microsporidia Journal of Invertebrate Pathology, Timofeev, S. A., Dolgikh, V. V., & Sokolova, Y. Y. (2025). Insect immunity against microsporidia. Journal of invertebrate pathology, 213, 108426. https://doi.org/10.1016/j.jip.2025.108426 (год публикации - 2025)
10.1016/j.jip.2025.108426

10. Долгих В.В., Игнатьева А.Н., Румянцева А.С., Фадеев Р.Р., Тимофеев С.А., Байазыт К. The efficacy of RNA interference against the microsporidia Vairimorpha ceranae in honeybees Apis mellifera. Can it be enhanced to the level of antiviral and anti-mite activity of Remebee-I and Vadescana dsRNA? PROTISTOLOGY. (год публикации - 2026)

11. Долгих В.В., Сендерский И.В., Игнатьева А.Н., Румянцева А.С., Байазыт К.К., Тимофеев С.А., Фадеев Р.Р. Особенности РНК-интерференции у паразитических простейших и эффективность использования двуцепочечных РНК для борьбы с микроспоридиозами одомашненных насекомых Материалы Конгресса исследователей симбиотических систем 6-11 октября 2025 года, г. Москва. Москва: ИПЭЭ РАН., Долгих В.В., Сендерский И.В., Игнатьева А.Н., Румянцева А.С., Байазыт К.К., Тимофеев С.А., Фадеев Р.Р. Особенности РНК-интерференции у паразитических простейших и эффективность использования двуцепочечных РНК для борьбы с микроспоридиозами одомашненных насекомых. Материалы Конгресса исследователей симбиотических систем 6-11 октября 2025 года, г. Москва. Москва: ИПЭЭ РАН. С 118 (год публикации - 2025)

12. Фадеев Р.Р., Долгих В.В. ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ВЫДЕЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ ДВУЦЕПОЧЕЧНОЙ РНК, ГЕТЕРОЛОГИЧНО ЭКСПРЕССИРОВАННОЙ В БАКТЕРИЯХ В ESCHERICHIA COLI HT115(DE3) Сборник тезисов 28-й Пущинской школы-конференции молодых ученых с международным участием «Биология - наука XXI века», Пущино, 21–24 апреля 2025 года. – Пущино, Фадеев, Р. Р., Долгих В.В. Оптимизация методов выделения и очистки двуцепочечной РНК, гетерологично экспрессированной в бактериях в Escherichia coli HT115(DE3) / Сборник тезисов 28-й Пущинской школы-конференции молодых ученых с международным участием «Биология - наука XXI века», Пущино, 21–24 апреля 2025 года. – Пущино: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук", 2025. – С. 136. (год публикации - 2025)


Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Микроспоридии – группа близких к грибам внутриклеточных паразитов, описанных у представителей почти всех типов животных и человека. Поскольку большинство видов микроспоридий развивается в членистоногих и, в частности, в насекомых, неудивительно что два представителя этой группы Vairimorpha ceranae и Nosema bombycis являются высоко вирулентными патогенами таких одомашненных насекомых как медоносная пчела Apis mellifera и тутовый шелкопряд Bombyx mori. Приступая к выполнению проекта, мы наделялись на высокую эффективность системы РНКи у микроспоридий, поскольку уже были опубликованы результаты ряда исследований по этому вопросу. В качестве основных мишеней для РНКи мы выбрали группу генов, кодирующих ферменты репликации геномной ДНК этих паразитов, поскольку ДНК-полимеразы вирусов являются высокоэффективными мишенями для ингибирования их репликации, а микроспоридии во многом похожи на вирусов ( облигатный внутриклеточный паразитизм, метаболическая зависимость от живой клетки-хозяина, уникальные механизмы инвазии). Однако выполненные к концу 2024 года первые 5 экспериментов с использованием (1) оригинальных, синтезированных in vitro дцРНК фрагментов генов репликации патогена пчел V. ceranae в концентрации 1 мкг на мл сахарного сиропа; (2) синтезированных in vitro химерных фрагментов, состоящих из малых интерферирующих РНК (миРНК или siRNA) с предсказанной высокой РНК-интерферирующей активностью в концентрациях 2 и 10 мкг/мл; (3) наработанных в бактериях E. coli HT115 (DE3) химерных фрагментов в концентрациях 10 и 20 мкг/мл показали отсутствие влияния обработки на развитие инфекции. Последний эксперимент с наиболее высокой концентрацией дцРНК был повторен в 2025 году и его результат был также отрицательным. Возможной причиной отсутствия ингибирующего эффекта при кормлении зараженных насекомых дцРНК могло оказаться использование в этих эксперимент взрослых рабочих пчел, взятых из улья. Мы начали исследования с разновозрастными пчелами, чтобы приблизить условия эксперимента к условиям обработки пчелиных семей на пасеках. В то же время, практически все описанные в литературе эксперименты были выполнены с использованием только что вылупившихся из расплода молодых пчел. Во многом, популярность такого подхода среди исследователей связана с приблизительно одинаковым возрастом изучаемых насекомых и неспособностью молодых пчел ужалить исследователя в течении двух первых дней после вылупления, что позволяет проводить их индивидуальное заражение . Для корректного сопоставления наших результатов и литературных данных в 2025 году мы также начали эксперименты с только что вылупившимися молодыми пчелами. При этом, в отличии от других исследователей, мы попробовали не только заражать их индивидуально, но и содержать каждую пчелу в отдельной маленькой клетке для пчелиных маток. Несмотря на то, что смертность этих социальных насекомых была немного выше при их раздельном содержании, чем при групповом, мы впервые показали достоверное негативное влияние дцРНК и РНКи на развитие инфекции в кишечнике пчел. Влияние 23 вариантов обработки молодых пчел разными вариантами дцРНК в различных концентрациях, включая фрагменты, чья V. ceranae-ингибирующая активность уже была показана другими исследователями, было оценено с помощью подсчета числа спор в кишечниках зараженных насекомых. Несмотря на то, что мы не смогли снизить продукцию спор в зараженных кишечниках молодых пчел более чем в 2 раза и эффективность подавления инфекции в целом следует признать низкой, ряд полученных результатов свидетельствуют о потенциальной возможности дальнейшего повышения эффективности РНКи в отношении этого патогена. В экспериментах с молодыми пчелами мы показали, что этого можно добиться за счет (1) снижения концентрации дцРНК в сахарном сиропе, (2) конструирования химерных молекул, состоящих из миРНК с предсказанной высокой активностью в отношении гена-мишени, (3) снижения уровня транскрипции некоторых генов хозяина. При проведении экспериментов с клетками Sf9, зараженными микроспоридией N. bombycis, основное внимание в 2025 году было уделено гетерологичной экспрессии малых шпилечных РНК (мшРНК или shRNA) под контролем промотора U6 для РНК-полимеразы III совки S. frugiperda. В результате анализа влияния 35 вариантов мшРНК, специфичных к генам паразита и хозяина нам удалось показать снижении в 4-5 раз уровня транскрипции гена, кодирующего белок Аргонавт хозяина при экспрессии специфичной к нему мшРНК и получить данные о замедление роста паразита при долгосрочном культивировании трансформированных соответствующей плазмидой и зараженных клеток линии Sf9. Первые предварительные данные о N. bombycis-ингибирующей активности получены и для мшРНК, специфичной к гену Bcl-2-подобного белка хозяина, потенциально способного ингибировать процессы апоптоза в зараженной клетке. Однако, мы пока мы не смогли показать достоверное подавления развития инфекции в зараженных N. bombycis клетках Sf9 при экспрессии мшРНК, специфичных к различным генам паразита. Отрицательные результаты были получены и при проведении экспериментов, связанных с ингибированием развития N. bombycis c помощью дцРНК фрагментов, доставляемых в зараженные клетки с помощью липофекции или гетерологично экспрессируемых при их трансформации соответствующими плазмидами. Возможное объяснение последнего результата может быть связано с литературными данными о том, что поступающая в клетки Sf9 дцРНК накапливается в эндосомах и не подвергается дальнейшему процессингу (Yoon, J.-S., Gurusamy, D., Palli, S.R. 2017. Accumulation of dsRNA in endosomes contributes to inefficient RNA interference in the fall armyworm, Spodoptera frugiperda, Insect Biochemistry and Molecular Biology. 90: 53-60). В этом случае хорошо известная устойчивость чешуекрылых к РНКи может быть обусловлена не только действием высокоактивных нуклеаз в кишечнике и гемолимфе, но и “барьерами“, действующими на клеточном уровне.

 

Публикации

1. Долгих В.В., Сендерский И.В., Тимофеев С.А., Игнатьева А.Н., Шухалова А.Г., Байазыт К-Д.К., Фадеев Р.Р., Кудрявцева Ю.С. Молекулярные стратегии борьбы с микроспоридиями Nosema bombycis и Vairimorpha ceranae, внутриклеточными паразитами шелковичного червя и медоносной пчелы. VII Съезд Паразитологического Общества: итоги и актуальные задачи. 16-20 октября. 2023 г. Тезисы докладов КарНЦ РАН, Петрозаводск, нет (год публикации - 2023)

2. Шухалова А.Г. , Сендерский И.В., Долгих В.В. Внутриклеточное развитие микроспоридии Nosem bombycis в клеточной линии Sf9 Сборник тезисов X Всероссийского молодежного научного форума с международным участием “Open Science 2023”, 15–17 ноября 2023 года, ПИЯФ имени Б.П. Гонстантитнова г. Гатчина., нет (год публикации - 2023)

3. Фадеев Р.Р., Кудрявцева Ю.С., Байазыт К-Д.К., Шухалова А.Г., Долгих В.В. Оптимизация метода выделения двуцепочечной РНК, синтезированной в бактериях E. coli HT115 (DE3) Сельскохозяйственная биология, Сельскохозяйственная биология, 2024, том 59, № 3, с. 460-472. (год публикации - 2024)
10.15389/agrobiology.2024.3.460rus

4. Байазыт К.Д.К., Сендерский И. В., Тимофеев С. А., Долгих В. В. РАЗРАБОТКА ПОДХОДОВ ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ МИКРОСПОРИДИИ NOSEMA BOMBYCIS В КЛЕТКАХ НАСЕКОМЫХ ЛИНИИ SF9 С ПОМОЩЬЮ РНК ИНТЕРФЕРЕНЦИИ. Материалы IX Молодежной школы-конференции по молекулярной и клеточной биологии Института цитологии РАН, Материалы IX Молодежной школы-конференции по молекулярной и клеточной биологии Института цитологии РАН, С.-Петербург, 15–18 октября 2024 г. – СПб. : Астерион, 2024. – 332 с. – DOI: 10.53115/9785001885320 (год публикации - 2024)

5. Сендерский И.В., Долгих В.В., Исматулаева Д.А., Мирзаходжаев Б.А., Никитина А. П., Панкратов Д.Л. Treatment of microsporidium Nosema bombycis spores with the new antiseptic M250 helps to avoid bacterial and fungal contamination of infected cultures without affecting parasite polar tube extrusion. Microorganisms, Microorganisms 2024, 12(1), 154. (год публикации - 2024)
10.3390/microorganisms12010154

6. Долгих В.В., Игнатьева А.Н., Румянцева А.С., Тимофеев С.А., Фадеев Р.Р., Байазыт К.Д.К First evaluation of the Vairimorpha (Nosema) ceranae genome’s DNA replication genes as targets for RNA interference-mediated suppression of the honey bee Apis mellifera nosemosis. PROTISTOLOGY, Dolgikh V.V., Ignatieva A.N., Rumiantseva A.S., Timofeev S.A., Fadeev R.R., Bayazyt K.D.K. First evaluation of the Vairimorpha (Nosema) ceranae genome’s DNA replication genes as targets for RNA interference-mediated suppression of the honey bee Apis mellifera nosemosis Protistology 19 (1): 3–14 (2025) | doi:10.21685/1680-0826-2025-19-1-1 (год публикации - 2025)
10.21685/1680-0826-2025-19-1-1

7. Сендерский И.В., Долгих В.В., Изматулаева Д.А., Мизраходжаев Б.А. Infection and long-term cultivation of Nosema bombycis in Sf9 cell culture Вестник защиты растений (год публикации - 2026)

8. Фадеев Р.Р., Тимофеев С.А., Сендерский И.В., Долгих В.В. GC Content and thermal stability of double-stranded RNA: Fragments of Microsporidia Vairimorpha ceranae and Nosema bombycis AT-rich genes are sensitive to standard heat reatment. International Journal of Molecular Sciences., Fadeev R.R., Timofeev S.A., Senderskiy, I.V., Dolgikh, V.V. 2025. GC Content and thermal stability of double-stranded RNA: Fragments of Microsporidia Vairimorpha ceranae and Nosema bombycis AT-rich genes are sensitive to standard heat reatment. Int. J. Mol. Sci. 2025, 26, 10270. doi: 10.3390/ijms262110270 (год публикации - 2025)
10.3390/ijms262110270

9. Тимофеев С.А., Долгих В.В., Соколова Ю.Я. Insect immunity against microsporidia Journal of Invertebrate Pathology, Timofeev, S. A., Dolgikh, V. V., & Sokolova, Y. Y. (2025). Insect immunity against microsporidia. Journal of invertebrate pathology, 213, 108426. https://doi.org/10.1016/j.jip.2025.108426 (год публикации - 2025)
10.1016/j.jip.2025.108426

10. Долгих В.В., Игнатьева А.Н., Румянцева А.С., Фадеев Р.Р., Тимофеев С.А., Байазыт К. The efficacy of RNA interference against the microsporidia Vairimorpha ceranae in honeybees Apis mellifera. Can it be enhanced to the level of antiviral and anti-mite activity of Remebee-I and Vadescana dsRNA? PROTISTOLOGY. (год публикации - 2026)

11. Долгих В.В., Сендерский И.В., Игнатьева А.Н., Румянцева А.С., Байазыт К.К., Тимофеев С.А., Фадеев Р.Р. Особенности РНК-интерференции у паразитических простейших и эффективность использования двуцепочечных РНК для борьбы с микроспоридиозами одомашненных насекомых Материалы Конгресса исследователей симбиотических систем 6-11 октября 2025 года, г. Москва. Москва: ИПЭЭ РАН., Долгих В.В., Сендерский И.В., Игнатьева А.Н., Румянцева А.С., Байазыт К.К., Тимофеев С.А., Фадеев Р.Р. Особенности РНК-интерференции у паразитических простейших и эффективность использования двуцепочечных РНК для борьбы с микроспоридиозами одомашненных насекомых. Материалы Конгресса исследователей симбиотических систем 6-11 октября 2025 года, г. Москва. Москва: ИПЭЭ РАН. С 118 (год публикации - 2025)

12. Фадеев Р.Р., Долгих В.В. ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ВЫДЕЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ ДВУЦЕПОЧЕЧНОЙ РНК, ГЕТЕРОЛОГИЧНО ЭКСПРЕССИРОВАННОЙ В БАКТЕРИЯХ В ESCHERICHIA COLI HT115(DE3) Сборник тезисов 28-й Пущинской школы-конференции молодых ученых с международным участием «Биология - наука XXI века», Пущино, 21–24 апреля 2025 года. – Пущино, Фадеев, Р. Р., Долгих В.В. Оптимизация методов выделения и очистки двуцепочечной РНК, гетерологично экспрессированной в бактериях в Escherichia coli HT115(DE3) / Сборник тезисов 28-й Пущинской школы-конференции молодых ученых с международным участием «Биология - наука XXI века», Пущино, 21–24 апреля 2025 года. – Пущино: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук", 2025. – С. 136. (год публикации - 2025)