Змеиные терморецепторы сделали нейроны рыбок управляемыми
Ученые из нескольких российских институтов встроили в нейроны рыбки рода данио змеиные белки, реагирующие на колебания температуры, что позволило выборочно стимулировать нервные клетки в глубоких слоях тканей инфракрасным излучением.
Точечная стимуляция нейронов мозга без использования лекарств и операций может помочь в лечении таких заболеваний, как болезнь Паркинсона, депрессия и эпилепсия. Попытки выборочно стимулировать нужные нейроны предпринимались и ранее: в 2005 году ученым удалось сделать нервные клетки чувствительными к свету, изменив их с помощью генно-инженерных методов. Тогда американские исследователи создали методику оптогенетики: они «вживили» в нейроны светочувствительные белки-рецепторы и включали эти измененные нейроны, облучая их светом.
В данном случае ученые из Института биоорганической химии РАН, Института высшей нервной деятельности и физиологии РАН, МГУ и нескольких других научных организаций использовали метод термогенетики: они взяли белки-рецепторы, чувствительные не к свету, а к изменениям температуры — терморецепторы змей TRPA1, которые отвечают за тепловое зрение, то есть способность некоторых змей «видеть» теплые объекты на расстоянии.
Вначале ученые изменили нейроны мышей и в экспериментах с ними обнаружили, что измененные нейроны, несущие TRPA1, активируются при облучении их инфракрасным лазером. Затем, чтобы подтвердить, что измененные нейроны чувствуют тепло и это отражается на поведении животных, исследователи провели эксперимент на рыбках данио-рерио (Danio rerio). Подопытных разделили на две группы: в одной были рыбки, у которых в нейроны, чувствительные к прикосновению, встроили змеиные терморецепторы TRPA1, а в другой — рыбки без терморецепторов. Исследователи повышали температуру тела рыб с помощью пучка инфракрасного света. В ответ на это экспериментальные рыбки испытывали ложное чувство прикосновения в месте, которое облучали, и пытались уплыть, делая рефлекторный мах хвостом. Рыбки без терморецепторов никак не реагировали на облучение.
По словам ученых, термогенетика имеет преимущества перед использованием света: ИК-излучение глубже проникает в ткань, к тому же невидимые инфракрасные лучи не пугают маленьких модельных животных, например мальков рыб или плодовых мушек. В классических оптогенетических экспериментах обычно используют синий свет, который пугает животных.
Исследование российских ученых описано в журнале Nature Communications.
Максим Абдулаев