XVII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2025

Нематода вида Caenorhabditis elegans в настоящее время является одним из наиболее популярных модельных объектов. Ее активно используют в биомедицине, фармакологии для изучения основных биологических и физиологических процессов, которые являются общими для всех животных.

Как модельный объект С. elegans обладает многими характеристиками, делающими ее незаменимой в тех или иных исследования: продолжительность жизни составляет 18-21 день; прозрачные покровы тела; особи малых размеров (1 мм в длину, 80 мкм в диаметре), что позволяет выращивать их в достаточных количествах на чашках Петри; особи не требуют для своего содержания специальных условий. С. elegans обладают чувством вкуса, запаха, осязания, температуры и проприоцепцией, каждая из которых изучается на генетическом, молекулярном и клеточном уровнях.

Разработка новых лекарственных средств — сложный и дорогостоящий процесс, поэтому использование модельных организмов на ранних стадиях разработки позволяет существенно сократить затраты и время, необходимые для выявления необходимых соединений. C. elegans активно используется в фармакологических исследованиях благодаря вышеописанным характеристикам.

Нематоды C. elegans часто применяются в доклинических исследованиях при оценке генотоксичности, проницаемости, эффективности лекарственных средств, токсичности наночастиц, изучения нейротоксичности различных соединений по изменению таких параметров, как поведение (подвижность, хемотаксис, питание), молекулярные параметры (экспрессия генов, активность ферментов), морфология.

Например, нематоды, устойчивые к другим классам антигельминтных препаратов, восприимчивы к эмодепсиду, что указывает на то, что механизм действия эмодепсида отличается от других антигельминтных препаратов. Было обнаружено, что естественные вариации влияют на чувствительность к эмодепсиду, что подтверждает пригодность C. elegans в качестве модельной системы для изучения реакции на эмодепсид в естественных популяциях нематод.

В нескольких исследованиях сообщалось о скрининге антипатогенных веществ с использованием C. elegans. Например, в ходе исследования были успешно выявлены 16 синтетических химических веществ и 9 природных соединений с противомикробными свойствами в модели инфекции Enterococcus faecalis у C. elegans после скрининга 6000 синтетических и 1136 природных соединений. Была использована модель инфекции Pseudomonas aeruginosa с множественной лекарственной устойчивостью у C. elegans для скрининга 1300 натуральных экстрактов, и были выявлены 36 экстрактов, которые способствовали выживанию нематод.

Кроме того, изучалось влияние различных биологически активных веществ, выделенных из экстрактов каллусных, суспензионных и корневых культур лекарственных растений Сибирского федерального округа, на окислительный и тепловой стресс модельных объектов C. elegans. При этом проводили регистрацию количественных изменений в уровне содержания карбонилированных белков в организме нематод после 5 суток инкубации в присутствии биологически активных веществ на автоматизированном микроскопе ImageXpress Mico XL.

Таким образом, Caenorhabditis elegans является ценным модельным организмом для скрининга фармацевтических соединений. Благодаря своей простоте, короткому жизненному циклу и хорошо изученной генетике этот организм позволяет быстро и эффективно оценивать эффективность и токсичность соединений. 

Caenorhabditis elegans применяются для изучения фундаментальных биологических, генетических и физиологических процессов, а также для моделирования различных заболеваний человека. C. elegans, как классический модельный организм с хорошо изученным клеточным, генетическим и эмбриональным развитием, может использоваться с применением методов in vitro и предоставлять данные о целом животном с неповреждёнными системами.

Будущие исследования, направленные на совершенствование моделей C. elegans и разработку новых методов анализа, позволят еще шире использовать этот организм в фармакологических исследованиях.

Список использованной литературы:

1. Влияние биологически активных веществ на тепловой и окислительный стресс модельных объектов Caenorhabditis elegans / А. С. Фролова, И. С. Милентьева, А. М. Федорова [и др.] // Техника и технология пищевых производств. – 2024. – Т. 54, № 3. – С. 571-584. – DOI 10.21603/2074-9414-2024-3-2530.

2. Caenorhabditis elegans как модельный объект для биомедицинских исследований / Е. А. Гайдай, А. А. Матичин, Д. С. Гайдай, М. Н. Макарова // Лабораторные животные для научных исследований. – 2018. – № 4. – С. 15-25. – DOI 10.29296/2618723X-2018-04-02.

3. Iliff, A. J., & Xu, X. Z. S. (2020). C. elegans: a sensible model for sensory biology. Journal of neurogenetics, 34(3-4), 347–350. https://doi.org/10.1080/01677063.2020.1823386

4. Tang, B., & More, V. (2023). Recent Advances in Drug Discovery Toxicology. International journal of toxicology, 42(6), 535–550. https://doi.org/10.1177/10915818231189659

5. Wit, J., Rodriguez, B. C., & Andersen, E. C. (2021). Natural variation in Caenorhabditis elegans responses to the anthelmintic emodepside. International journal for parasitology. Drugs and drug resistance, 16, 1–8. https://doi.org/10.1016/j.ijpddr.2021.04.001