- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
Виды живых организмов, способных люминесцировать, встречаются не так уж и редко. Это и светлячки, бактерии, и медузы с червями, не говоря уже о глубоководных рыбах и других животных. Люминесценция помогает этим организмам привлекать добычу, общаться или просто освещать пространство рядом с собой. Команде ученых из Университета Вандербильдта удалось [1] поставить люминесценцию себе на службу. Ученые получили генетически модифицированную форму энзима, вызывающего биолюминесценцию клеток тела и с его помощью «научили» светиться клетки
Цель проекта — обеспечить биолюминесценцию нейронов
Современные ученые уже имеют в своем распоряжении технологии для отслеживания отдельных нейронов
Команда исследователей опубликовала результаты своей работы в издании Nature Communications [4]. Основа — предыдущие результаты исследований специалистов в области люминесценции (команда ранее изучала одноклеточную водоросль хламидомонаду) и оптогенетики.
Оптогенетика — методика исследования работы нервных клеток, которая основана на внедрении в их мембрану специальных каналов — опсинов, реагирующих на возбуждение светом. Для экспрессии каналов используются методы генной инженерии. Для последующей активации либо приостановки активности нейронов и их сетей используются лазеры, оптоволокно и другая сложная оптическая аппаратура. Оптогенетика появилась в 2005 году. Тогда ученые впервые использовали такой опсин, как каналродопсин-2 (channelrhodopsin-2, ChR2 [5]).
Оптогенетика [6] позволяет не только охватить в наблюдении большее количество нейронов, чем в случае работы с электрофизиологических методов изучения нейронных сетей. Также она открывает возможность высокоселективной активации или подавления определенных нейрональных связей. Специалисты говорят, что это поможет проводить эффективную терапию болезни Паркинсона, депрессии, тревожности и эпилепсии. В случае применения методов оптогенетики ученые обычно работают с флуоресценцией.
По мнению профессора биологии Карла Х. Джонсона (Carl H. Johnson), возглавляющего исследование, биолюминесценцию стоит использовать вместо флуоресценции. «Свет, который генерируется флюоресцирующими клетками, подавляется освещением, необходимым для наблюдения. Люминесценция же работает в темноте», заявил ученый. Проблема еще и в том [4], что флуоресцентный материал не так просто ввести во все интересующие ученых отделы
Поэтому ученые нашли другой подход. Они взяли люциферазу из организма люминесцирующего вида креветок, и генетически его модифицировали таким образом, что световая активность люциферазы стала проявляться при наличии молекул кальция. Концентрация кальция довольно высока в нейронах, но, в то же время, этого элемента мало вне клеток
Люминесценция отдельных нейронов стала возможной благодаря использованию генетически модифицированного фермента (Источник: Johnson Lab/Vanderbilt University)
Пока что новая технология отрабатывается на нейронах, выращенных в лаборатории, а также на срезах гиппокампа
«Мы показали, что наша технология работает», — заявил Джонсон. «Теперь нам нужно определить, насколько она чувствительна. Мы считаем, что новый метод достаточно точен для того, чтобы определять активизацию отдельных нейронов, но для того, чтобы убедиться в этом, нам необходимо провести дополнительные тесты».
Исследователи разместили информацию о генетически модифицированном ферменте на ресурсе AddGene [8]. Доступ к этой информации — свободный.
Автор: marks
Источник [9]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/biotehnologii/204761
Ссылки в тексте:
[1] удалось: http://motherboard.vice.com/read/scientists-are-using-the-enzyme-that-makes-fireflies-glow-to-track-brain-cells
[2] мозга: http://www.braintools.ru
[3] люцифераза: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D1%8E%D1%86%D0%B8%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B0
[4] Nature Communications: http://www.nature.com/articles/ncomms13268
[5] channelrhodopsin-2, ChR2: https://en.wikipedia.org/wiki/channelrhodopsin
[6] Оптогенетика: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BF%D1%82%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0
[7] NanoLuc: http://www.nature.com/articles/ncomms13268#ref24
[8] AddGene: https://www.addgene.org/
[9] Источник: https://geektimes.ru/post/282078/
Нажмите здесь для печати.