Ñëó÷àéíàÿ íîâîñòü èç Àðõèâà Íåéðîíû ñ óøàìè
27.09.2015
Íåéðîáèîëîãè ÷àñòî èñïîëüçóþò îïòîãåíåòè÷åñêèå ìåòîäû, êîãäà íåéðîíû â ìîçãå ïîäîïûòíîé ìûøè àêòèâèðóþòñÿ ñâåòîì. Íåéðîí ñíàáæàåòñÿ ôîòî÷óâñòâèòåëüíûì ìåìáðàííûì áåëêîì, êîòîðûé ïîä äåéñòâèåì ñâåòà îòêðûâàåò â ìåìáðàíå èîííûå êàíàëû; ïåðåðàñïðåäåëåíèå èîíîâ ìåæäó âíóòðåííåé è âíåøíåé ñòîðîíîé ìåìáðàíû ãåíåðèðóåò íåðâíûé èìïóëüñ. Ñâåò ìîæíî "ïðîâåñòè" â ìîçã ñ ïîìîùüþ îïòîâîëîêîííîãî ñâåòîâîäà, ÷òî äî ãåíà ôîòî÷óâñòâèòåëüíîãî áåëêà, òî òóò íà ïîìîùü ïðèõîäÿò ãåííîèíæåíåðíûå óõèùðåíèÿ. Îïòîãåíåòèêà ïîçâîëÿåò èçáèðàòåëüíî óïðàâëÿòü ÷åòêî âûäåëåííûìè ãðóïïàìè íåéðîíîâ, ÷òî, ðàçóìååòñÿ, äàåò íàì ìàññó èíôîðìàöèè î ðàáîòå îòäåëüíûõ íåðâíûõ öåïåé è öåëûõ ó÷àñòêîâ ìîçãà.
Íî ñâåò - íå åäèíñòâåííûé ïåðåêëþ÷àòåëü, êîòîðûé ìîæíî çäåñü èñïîëüçîâàòü. Èññëåäîâàòåëè èç Óíèâåðñèòåòà Ñîëêà ñîçäàëè àëüòåðíàòèâíûé ñîíîãåíåòè÷åñêèé ìåòîä, íàçâàííûé òàê ïî àíàëîãèè ñ îïòîãåíåòè÷åñêèì. Ïî íàçâàíèþ ìîæíî ïîíÿòü, ÷òî òóò ðå÷ü èäåò î çâóêå, à òî÷íåå, îá óëüòðàçâóêå, êîòîðûé çàïóñêàåò íåéðîííûé èìïóëüñ. Óëüòðàçâóê âûçûâàåò ìåõàíè÷åñêèå êîëåáàíèÿ, òî åñòü íåéðîíàì íóæåí òàêîé èîííûé êàíàë, êîòîðûé îòêðûâàëñÿ è çàêðûâàëñÿ áû â îòâåò íà ìåõàíè÷åñêèé ñòèìóë.  êà÷åñòâå òàêîãî êàíàëà Ñòþàðò Èáñåí (Stuart Ibsen) è åãî êîëëåãè èñïîëüçîâàëè TRP-4, àêòèâèðóÿ åãî ãåí â ðàçëè÷íûõ íåðâíûõ êëåòêàõ êðóãëîãî ÷åðâÿ, íåìàòîäû Caenorhabditis elegans.
×òîáû óëüòðàçâóêîâîé ñèãíàë ñìîã ïîäåéñòâîâàòü, åãî ïåðåäàâàëè íå ÷åðåç âîçäóõ, à ÷åðåç âîäó, â êîòîðóþ áûëà ïîãðóæåíà ïîñóäà ñ ÷åðâÿìè. Äëÿ äîïîëíèòåëüíîãî óñèëåíèÿ äîáàâëÿëè åùå è ëèïèäíûé ðàñòâîð: ïîñëå óäàëåíèÿ ðàñòâîðèòåëÿ ëèïèäû ôîðìèðîâàëè ñëîé ìèêðîïóçûðüêîâ, êîòîðûå ñëóæèëè äîïîëíèòåëüíûìè ðåçîíàòîðàìè. Ñ ïîìîùüþ êîðîòêèõ çâóêîâûõ èìïóëüñîâ óäàâàëîñü çàñòàâèòü ñâîáîäíî ïîëçàþùèõ ÷åðâåé ìåíÿòü íàïðàâëåíèå äâèæåíèÿ èëè ðåãóëèðîâàòü ÷àñòîòó ñîêðàùåíèé òåëà. Êîíêðåòíûé ýôôåêò çàâèñåë îò òîãî, êàêèå íåéðîíû ñíàáäèëè "óøàìè" - ìåõàíî÷óâñòâèòåëüíûì ìåìáðàííûì áåëêîì TRP-4. Ñàì ïî ñåáå îí ïðèíàäëåæèò ãåíîìó íåìàòîäû, òàê ÷òî, åñëè ïûòàòüñÿ ñäåëàòü òî æå ñàìîå â ìûøàõ èëè êðûñàõ, òî ïðèäåòñÿ ñíà÷àëà óçíàòü, êàê TRP-4 ïîâåäåò ñåáÿ â ñîâåðøåííî íåðîäñòâåííîì îðãàíèçìå. Âïðî÷åì, ïî ñëîâàì àâòîðîâ ðàáîòû, äëÿ ýòèõ öåëåé ìîæíî ïîïûòàòüñÿ èçìåíèòü ñàì áåëîê, ïîâûñèâ åãî ýôôåêòèâíîñòü è ñîâìåñòèìîñòü ñ ÷óæèìè êëåòêàìè, ëèáî æå íàéòè êàêèå-òî äðóãèå ïðèðîäíûå àíàëîãè. Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòîâ îïóáëèêîâàíû â Nature Communications.
Ïðåèìóùåñòâî ñîíîãåíåòèêè â òîì, ÷òî òóò íå íóæíî ââîäèòü çâóêîâîä â òåëî - óëüòðàçâóêîâûå êîëåáàíèÿ ïðèõîäÿò ê íåéðîíàì èçâíå. (Âïðî÷åì, ñòîèò îòìåòèòü, ÷òî è â îïòîãåíåòèêå ïîÿâèëèñü âàðèàíòû, êîãäà èññëåäîâàòåëè îãðàíè÷èâàþòñÿ âíåøíèì ñâåòîâûì îáëó÷åíèåì ñ ïîâûøåííîé ïðîíèöàåìîñòüþ, à ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûå áåëêè â íåéðîíàõ ðåàãèðóþò íà ñèãíàë, äîõîäÿùèé ê íèì ñêâîçü òîëùó òêàíåé.) Êðîìå òîãî, àâòîðû íîâîãî ìåòîäà ïðåäëàãàþò èñïîëüçîâàòü ìíîãîêàíàëüíûé çâóê, ÷òîáû ðàçíûå íåéðîíû "ñëûøàëè" ÷òî-òî ñâîå, è â ðåçóëüòàòå ìîæíî áûëî áû ñðàçó íàáëþäàòü ðàáîòó íåñêîëüêèõ íåðâíûõ öåïåé.
Ðàíåå óæå ïîÿâëÿëèñü ðàáîòû, ïîñâÿùåííûå ñòèìóëèðóþùåìó âëèÿíèþ óëüòðàçâóêà íà ìîçã æèâîòíûõ è ÷åëîâåêà; à êîìïàíèÿ Sony äàæå çàïàòåíòîâàëà ìåòîäèêó, êîòîðàÿ ïîçâîëÿëà áû ãåéìåðàì îùóùàòü çàïàõ, âêóñ è ñëûøàòü çâóêè, è âñå áëàãîäàðÿ çâóêîâîé ñòèìóëÿöèè.  ñëó÷àå ñîíîãåíåòêèè ðå÷ü èäåò î íàèáîëåå ñïåöèôè÷íîì âîçäåéñòâèè, ñôîêóñèðîâàííîì íà îòäåëüíûõ íåðâíûõ êëåòêàõ, ïðàâäà, ââèäó íåîáõîäèìûõ ãåííîèíæåíåðíûõ ìàíèïóëÿöèé âðÿä ëè ýòîò ìåòîä áóäåò êîãäà-ëèáî èñïîëüçîâàí íà ëþäÿõ.
|