Термин “окислительный стресс” впервые был введен в употребление Хельмутом Сизом (Helmut Sies) в 1985 году. Данный процесс развивается в тканях и органах в том случае, когда темпы образования активных форм кислорода (АФК), азота, серы и галогенов, преобладают над способностью эндогенных антиоксидантных систем нейтрализовать их. В норме реакционноспособные соединения производятся в низких концентрациях. Изучению данного явления, посвящено большое количество работ. К настоящему времени показана связь между развитием окислительного стресса и патогенезом метаболического синдрома, атеросклероза, сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваний, диабета, бесплодия, заболеваний почек, пищеварительной системы и печени. Однако несмотря на накопленный пул данных конкретные механизмы развития заболеваний остаются еще недостаточно изученными. В связи с этим актуальным направлением современных биомедицинских исследований является разработка моделей социально значимых заболеваний человека. В качестве модельных объектов выступают трансгенные мыши и крысы, а также костные рыбы Danio rerio. Несмотря на то, что грызуны кажутся более подходящими объектами ввиду их принадлежности к млекопитающим, в последние годы появляются работы, демонстрирующие несовершенность таких моделей. В то же время создание мышиных и крысиных моделей является трудоемким, длительным и дорогостоящим процессом. В последнее время довольно активно развивается создание моделей заболеваний человека на основе Danio rerio. Zebrafish обладает довольно высокой степенью генетического сходства с человеком, а также рядом преимуществ по сравнению с млекопитающими: - большим количеством потомков, что позволяет быстро набирать однородную экспериментальную группу; - быстрым развитием, что обеспечивает более быстрое получение трансгенных особей; - прозрачностью тканей, что облегчает проведение прижизненного наблюдения за клетками и органами. Одним из новых и активно развивающихся методов создания моделей являются хемогентические инструменты. В рамках настоящего исследования будет реализован именно хемогенетический подход с использованием оксидазы D-аминокислот (DAAO, DAO), фермента, который превращает D-аминокислоты в альфа-кетокислоты, при этом DAAO снимает два электрона с аминокислоты и переносит их на молекулярный кислород, что приводит к образованию пероксида водорода. Данный инструмент позволяет контролируемо вызывать окислительный стресс и уже показал свою эффективность на мышах и крысах. Мы используем данную технику для исследования роли пероксида водорода в инициации и развитии процессов, приводящих к повреждению клеток поджелудочной железы и, как следствие, к диабету, а также инициируем развитие окислительного стресса в нейронах головного мозга во время критических периодов развития нервной системы и исследуем связи между ранним воздействием и появлением нейродегенеративных проявлений на модели Danio rerio. Полученные модели будут детально охарактеризованы с помощью генетически кодируемых флуоресцентных сенсоров нового поколения на пероксид водорода (HyPer7), активные формы галогенов (Hypocrates) - участников воспалительных иммунных реакций, а также сенсора, детектирующего длинноцепочечные ацил-КоА - ключевых интермедиатов метаболизма жирных кислот, который будет оптимизирован для применения in vivo. Новые разработанные нами в рамках настоящего проекта модели заболеваний мозга и поджелудочной железы у D.rerio в дальнейшем можно будет использовать не только для изучения молекулярных основ патологий, но и для поиска и тестирования новых лекарственных препаратов, направленных на терапию этих патологий.