Цельноклеточные биосенсоры и репортерные гены в настоящее время широко используются для обнаружения различных по химическому составу и структуре соединений. Tak, например, имеются биосенсоры, с помощью которых можно оценить наличие в среде металлов. Можно определить целый рял органических соединений, пестицидов, мутагенов, генотоксикантов BeraMaillet, C., et al., 2009; Purushe, J., et al., 2010). В последние годы реплортерные широко используются в качестве тонкого молекулярно-биологического инструмента в фундаментальных и прикладных исследованиях в биологии, химии и медицины. В результате работ последнего десятилетия были отобраны репортерные белки, наиболее удобные для регистрации. В настоящее время в биосенсорах используются восемь уникальных репортерных белков: зеленый флуоресцирующий белок (СЕР) и его мутантные производные (например, CFP, YFP), В - галактозидаза, хлорамфениколацетилтрансфераза, бактериальная люцифераза и люцифераза светляков, акворин, уропорфироген Ш метилтрансфераза, красный флуоресцирующий белок кораллов ( DsRed) Graulet, B., et al., 2005; Lettat, А., et al., 2010). Это положило начало использованию модифицированных микроорганизмов в качестве биотестов Krause, D.O., et al., 2001; Lettat, A., et al., 2012). Биотестирование (биологическое тестирование, экотоксикологический анализ) — это оценка токсических эффектов действия химических веществ и смесей по физиологическим, морфологическим реакциям, поведенческим изменениям, изменениям выживаемости, плодовитости тест-организмов (Broudiscou,Под L. Р. and Lassalas,B., 2000, Plaizier, J.C., et al., 2008). среды с помощьюбиотестированиемтест-объектов,понимаютсигнализирующих процедуру установления токсичностиоб опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов (Ferrer, M., et al., 2007; Janssen, P.H., Киз, M., 2008; Shingfield, К. J., et al., 2009; Shu, Q,, et al., 2000; Skillman, L.C., et al., 2006; Smith, А.Н. & Mackie, R.I. 2004; St-Pierre, В. & Wright, A-D.G. 2012; Suen, G., et al., 2011; Sultana, Н., et al., 2001; Sun, P., et al., 2012). Биотестирование состоит в определении токсичности среды непосредственно при действии ее на живой организм Ferrer, М., et al., 2005; Long, L.,et al., 2008). Биотоксичность может быть тестирована на различных моделях (простейших, бактерий) и оценивается с использованием сенсорных тестpe в системеЖивыеклассификации организмы, принадлежащиевсего живого на различнымЗемле, по-разномуиерархическимреагируютуровнямна токсичные вещества, но всех их объединяет одно гениальное изобретение Природы: единица жизни в каждом организме — клетка. Известно также, что все качественные реакции при воздействии тех или иных токсикантов начинаются Р.на клеточномet al., 2011;уровнеSundset,(BergМ. МШег,М.Е.,A., et al., 2008;et al., 2009;Sylvester, Gagen,J.T., E.J.,et etal al.,., 2005; 2012;2004;Sun,
Takahashi, M., et al., 2000; Thorpe, A., 2009; Tomkins, N.W. & Hunter, R.A. 2004; Tomkins, N.W., et al., 2009; Tymensen, L., et al., 2012; Van den Bogaard, А.Е. & Stobberingh, Е.Е. 2000; Vanselow, В.А. & McSweeney, С.5. 2007). Биотесты на простейших, применяемых в качестве тестов при биоиспытаниях, дают результат, имеющий высокую достоверность и сопоставимость с реакцией целого организма, HO в силу высокой сложности и трудоемкости таких методов применять эти тесты для массовой оценки пока затруднительно (Callaway, T.R., et al., 2003; Popova, M., et al., 2011). Биотестирование — это оценка реакции тест-организмов на Ty или иную субстанцию. В качестве тест-организмов, обычно, используют низшие организмы, в том числе и одноклеточные, поскольку проводить опыты с ними гораздо удобнее, чем с высшими животными (Denman, S.E. & McSweeney, С.5. 2006.; Fonty, G., et al., 2007). Среди простейших организмов на роль спасителей человека от созданной им самим беды — загрязнения среды обитания — имеются два претендента: бактерии и инфузории (FAO, 2003., Karnati, 5.К.В., et al., 2003; Magnuson, K., et al., 1993). Из простейших в качестве биотестов используются бактерии иинфузории. Чувствительность этих организмов и достоверность результатов биотестирования во многом зависят от условий их культивирования и подготовки к исследованию. Использование инфузорий для тестирования имеет свои преимущества: они имеют короткий цикл размножения, поэтому быстро достигается высокая численность популяции, они просты в содержании и достаточно чувствительны. В аналитическом аспекте инфузории интересны тем, что могут рассматриваться как простые рецепторно-эффекторные системы, обладающие способностью реагировать на химическое воздействие целым комплексом биологических, физиологических и биохимических изменений (Franzolin, R., et al., 2012; Potter, А.А., et al., 2004; Vazquez-Anon, М. and Jenkins, Т., 2007). Инфузории — это одноклеточные эукариотические организмы, TO есть у них есть ядро (а у многих видов инфузорий даже два ядра). Почти все клетки человека и других высших животных имеют ядра, а бактерии — прокариоты (безъядерные). Инфузории были одним из любимых объектов биологов еще лет сто назад, но и сейчас они остаются в центре внимания. Совсем недавно расиифровали геном инфузорий из рода Tetrahymena, состоящий из 27 тысяч генов (Galo, Е., et al., 2003; Guan, T.Y. & Holley, В.А. 2003; Wadud, S., et al., 2001; Wang, ¥. and McAllister, T. A., 2010). Эти одноклеточные - в основном свободноживущие организмы, которые в воде и почве поедают бактерии и водоросли. Они — необходимое звено в трансформации органики, их вклад в биологический круговорот веществ не менее важен, чем у бактерий. Живут инфузории практически везде: в пресных и соленых водах, почве, и число их видов, по разным источникам от 7 до 10 тысяч (Garcia, C.C.G., et al, 2000; Lema, M, et al., 2001; Makkar, Н.Р.5. & Viljoen, G.J., 2005).
Характерная особенность инфузорий - относительно быстрая изменчивость, которая позволяет им адаптироваться к самым разным условиям. Инфузории живут и в тундровых озерах, и в тропиках, и даже в горячих источниках с температурой до 50 °С. Они приспосабливаются и к разному минеральному и органическому составу среды, а также к присутствию растворенных газов (Chaucheyras-Durand, F., Durand, Н., 2010;, Hong, S.H., et al., 2004). Например, Paramecium caudatum может жить как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Эту высокую адаптивную способность обеспечивает колоссальное количество генов, большинство которых в повседневной жизни инфузориям не нужны, но включаются, когда условия меняются. По мере того как простейшие адаптируются к условиям среды, перестраиваются все их жизненные функции, изменяются скорость движения, темп размножения и способность поглощать пищу, а также форма и размеры тела. Но если среда не меняется, то свойства инфузорий остаются стабильными, это и позволяет использовать их как тесты. Конечно, это относится только к инфузориям, культивируемым в лабораторных условиях (Guan, L.L., et al., 2008; Hess,M., et al., 2011; Wang, Y., et al., 1998; Weimer, P.J., et al., 2008; Weinberg, 2. G., et al., 2004; Weinberg, 7. G., et al., 2003; Weinberg, 2. G., et al., 2007; Whitford, М.Е., et al., 2001).
В биотестах на инфузориях проще всего фиксировать изменение подвижности, гибель и скорость размножения. Например, можно смотреть изменение подвижности от 15 до 30 мин; гибель отдельных клеток от | до 4 часов; снижение скорости размножения от 1 до 3 суток; гибель популяции от 4 до 30 суток. Наблюдать за изменением подвижности недостаточно для оценки токсичности (Berg МШег,М.Е., et al., 2012; Chang, L., et al., 2011). Поскольку на движение у простейших расходуется всего 1 % энергии общего обмена, то подвижность только незначительно отражает те изменения, которые происходят при отравлении токсичными агентами. Гибель отдельных клеток — достаточно надежный показатель, но с его помощью невозможно выявить низкие концентрации токсикантов. Оценка скорости размножения — биотест с большей чувствительностью, по пему можно определять и небольшие концентрации вредных веществ. Если сочетать все тесты, то результат получается надежный (McSweeney, С.5., et al., 2009; Or-Rashid, М. M., et al., 2001; Williams, P. P., et al., 1971; Williams, Y.J., et al., 2009; 216- Williams, У.1., et al., 2008). Бактерии — прокариотические организмы, отстоящие от человека в эволюционном ряду дальше, чем эукариоты — инфузории, хороши там, где присутствующий при анализах чистый образец, реакцию на который принимают за точку отсчета при исследовании неизвестного образца (Castillo, АВ, et al, 2000; O'Sullivan, С. A. Et al, 2007; Wilson, РВ. 2011; World Health Organisation,2006; Yang, С. 2003; M., 2002;Wright,Yu, A-D., С. W.,et al.,et al., 2004; 2010; Wright, D.Yu, P., etЕ., al., 1971,2002). Yan, Т., et al.,
