RSS

Ученые ИБХ РАН научились стимулировать нервные клетки инфракрасным излучением

13:34 14.06.2017

Сотрудники ИБХ РАН совместно с коллегами из ИВНДиНФ РАН и МГУ разработали метод стимуляции нервных клеток инфракрасным излучением.

Ученые из ИБХ РАН сделали открытие

В дальнейшем это открытие поможет стимулировать нейроны в глубоких слоях тканей при исследовании мозга и в терапии различных заболеваний нервной системы без операционного вмешательства.

Ученые на протяжении долгих лет ломали голову над тем, как оказывать на нейроны точечное воздействие. Еще в 1979 году Френсис Крик, один из первооткрывателей структуры ДНК, высказал предположение, что главным вызовом в нейробиологии является создание методов, которые позволяли бы стимулировать определённый тип нервных клеток, в то время как другие клетки оставались бы нечувствительными к стимулу. Тогда Крик предположил, что для этих целей подойдет свет. Осуществить идею учёного удалось лишь в 2005 году, когда группа исследователей из Стэнфордского университета под руководством Карла Диссерота смогла изменить нейроны генно-инженерными способами и возбудить нервные клетки, облучив их светом. Этот метод назвали оптогенетикой – сочетание оптики и генетики.

Нейроны приобретают чувствительность к свету благодаря искусственно помещённым в них белкам-рецепторам, в природе они помогают живым организмам ориентироваться в окружающей среде.

Для своего исследования ученые применили метод термогенетики – они взяли белки-рецепторы, чувствительные не к свету, а к изменениям температуры. Исследователи использовали терморецепторы змей TRPA1, которые отвечают за тепловое зрение, то есть способность «видеть» теплые объекты на расстоянии.

Чтобы подтвердить, что измененные нейроны чувствуют тепло, ученые провели эксперимент на аквариумных рыбках данио. Для этого опыта рыбок разделили на две группы. Рыбки из экспериментальной группы имели в определённых нейронах встроенные в мембрану клетки терморецепторы TRPA1 змей, а из контрольной – только флуоресцентную («светящуюся») метку. Далее исследователи начали повышать температуру тела рыб с помощью пучка инфракрасного света. Рыбки с терморецепторами испытывали ложное чувство прикосновения в месте, которое подвергалось облучению, и пытались уплыть, в то время как рыбки без терморецепторов никак не реагировали на облучение.

«Метод термогенетики открывает широкие перспективы для его использования в науке и для дальнейших разработок, – говорит Всеволод Белоусов, руководитель исследования, заведующий Лабораторией молекулярных технологий ИБХ РАН. – Во-первых, ИК-излучение глубже проникает в ткань, а значит, появится возможность стимулировать более глубокие слои мозга. Во-вторых, термогенетика имеет огромное преимущество в работе с маленькими модельными животными, например мальками рыб или плодовыми мушками, которые пугаются синего света, используемого в классических оптогенетических экспериментах для активации нейронов. ИК-излучение для них невидимо, поэтому можно не опасаться побочных реакций животного на яркий свет. В-третьих, полученный молекулярный и технический инструментарий можно использовать для активации не только нейронов, но и других клеток».

Познакомиться с результатами исследования можно в журнале Nature Communications. 

Если вы нашли ошибку: выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Сообщение об ошибке

Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
*
CAPTCHA Обновить код
Play CAPTCHA Audio

Версия для печати