Воспаление является сложным биологическим процессом, который возникает в результате реакции иммунной системы в ответ на различные повреждающие факторы. Первыми в область воспаления мигрируют нейтрофилы, этот тип клеток представляет важное клеточное звено врожденного иммунитета. Для данных клеток характерно наличие фермента НАДФН-оксидазы, этот белок переносит электроны через мембрану при окислении НАДФН с образованием супероксид анион радикала, который быстро превращается в пероксид водорода (Н2О2). Другой фермент нейтрофилов, миелопероксидаза, используя Н2О2, катализирует образование еще более реакционноспособных соединений – гипогалогенных кислот, в частности, хлорноватистой кислоты (HOСl). Если нейтрофилы не покидают области воспаления, то окислительный стресс может вызывать повреждение тканей с развитием хронического воспаления. Развитие множества заболеваний связано с нарушением именно функций нейтрофилов. Поэтому изучение биологии этих клеток крайне важно как для понимания механизмов защиты организма, так и для развития подходов лечения многих патологий. Так, например, в мире увеличивается число пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника. При этом именно нейтрофилы и моноциты являются медиаторами воспалительных процессов при таких заболеваниях как болезнь Крона, язвенный колит. Несмотря на актуальность темы, на сегодняшний день особенности регуляции и функционирования нейтрофилов являются одной из наименее изученных областей в иммунологии. Нейтрофилы являются очень сложным объектом для исследования. В культуре эти клетки живут непродолжительное время. Кроме того, функции этих клеток зависят в том числе от клеточного окружения. Поэтому нейтрофилы, как и воспалительные процессы в целом, необходимо исследовать в системах in vivo. Появление генетически кодируемых биосенсоров на основе флуоресцентных белков вывело медико-биологические исследования на новый уровень. Мировая коллекция современных биосенсоров позволяет в режиме реального времени регистрировать многие внутриклеточные события в живых целостных системах. В рамках настоящего Проекта с помощью разработанного нами биосенсора Hypocrates (Kostyuk et al., Nat Commun 2022) мы впервые исследуем динамику изменения концентраций ClO- в нейтрофилах и окружающих тканях в моделях воспаления кишечника in vivo. В качестве модельного объекта мы будем использовать рыбу Danio rerio, которая приобрела большую популярность в исследованиях воспалительных процессов. Для этого трансгенные рыбы Danio rerio с экспрессией биосенсора Hypocrates локально в нейтрофилах и в эпителии кишечника будут подвергнуты моделированию воспаления кишечника с помощью широко распространённых в практике химических агентов (TNBS (тринитробензолсульфокислота) и/или DSS (декстран сульфата натрия)). Мы также смоделируем нарушение микрофлоры кишечника на фоне протекающих воспалительных процессов в эпителии данного органа. Для этого будут использованы живые культуры бактериальных клеток E. coli c экспрессией флуоресцентного белка в качестве маркера и конъюгаты мертвых клеток S. aureus с флуоресцентной меткой. Известно, что прием некоторых препаратов оказывает негативное побочное воздействие на кишечник, вызывая воспалительные процессы. Используя коммерчески доступные препараты (левофлоксацин, стрептомицин, азитромицин, ванкомицин, метронидазол) мы оценим их влияние на развитие воспалительных процессов в кишечнике. Такого рода исследования также будут проведены нами впервые. Результаты, полученные в рамках предлагаемого нами Проекта, будут представлять ценность не только для лучшего понимания особенностей развития воспалительных процессов кишечника, но и могут послужить основой для создания в будущем уникальной исследовательской платформы, которая будет предназначена как для подбора терапии лечения таких заболеваний, так и для оценки побочных свойств различных других препаратов.