Ультразвук для управления нейронами испытали на мышах - Гранит науки - 2022-02-22
Новое исследование показывает, что соногенетика может стать новым инструментом нейронаук наряду с оптогенетикой. Созданная более 10 лет назад оптогенетика позволяет управлять электрической активностью нервных клеток с помощью света. Но поскольку свет не проникает вглубь тканей, ученым приходится для освещения подповерхностных клеток прибегать к имплантации источника излучения хирургическим путем.
В новом исследовании, которое опубликовано в Nature Communications, нейробиологи из Института биологических исследований Солка (Salk Institute) в Калифорнии сообщили о том, что им удалось использовать ультразвук для неинвазивной активации мышиных нейронов. Метод, который авторы назвали соногенетикой, вызывает электрическую активность у популяции клеток головного мозга, которые генетически модифицированы таким образом, что приобрели способность реагировать на звуковые волны. «Мы знаем, что ультразвук безопасен», сказал в комментарии изданию The Scientist один из авторов исследования Срикант Чаласани (Sreekanth Chalasani) из лаборатории молекулярной нейробиологии Института Солка. «Потенциал контроля над нейронами огромен. Он может применяться в водителях ритма, инсулиновых помпах и других терапевтических средствах, о которых мы пока не имеем представления», добавил он.
Чаласани с коллегами – пионеры соногенетики. Семь лет назад они провели.
эксперименты на нематодах, круглых червях вида Caenorhabditis elegans, которые благодаря белку TRP-4, механочувствительному ионному каналу, чувствуют, когда их тела растягиваются. Предполагается, что белок TRP-4 чувствителен к ультразвуку. Если добавить его к нейронам червей, которые обычно не производят этих ионных каналов, нейроны приобретают чувствительность к ультразвуку.
Следующим этапом было добавление TRP-4 в клетки млекопитающих, но когда исследователи попытались сделать это, «ничего не произошло», сказал Чаласани. Однако ученые продолжали искать подходящий млекопитающим механочувствительный белок, потому что звук – это механическая энергия.
Перебрав 300 белков, авторы в конце концов вышли на рецептор под названием TRPA1, известный как рецептор васаби. Это ионный канал, который есть во многих клетках млекопитающих. Генетически модифицированные нейроны мышей, производящие белок TRPA1 в чашке Петри, реагировали на ультразвук.
Модифицированные тем же геном TRPA1 нейроны моторной коры головного мозга у живых грызунов также оказались восприимчивы к ультразвуку: при стимуляции на частоте 7 МГц, которая считается безопасной для живых тканей, мыши двигали лапами. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».