Fluorescenciniai baltymai skatina vidinį smegenų darbą

Sąveika tarp neuronų apima tiek cheminį, tiek elektrinį signalizavimą. Dešimtmečius neurologai ieškojo neinvazinio būdo išmatuoti elektrinį komponentą. Pasiekus tai, būtų lengviau ištirti, kaip veikia smegenys ir kaip neurologinės ligos kenkia jų veikimui.

Apšviesti: Taikant įtampą čia parodytiems neuronams, padidėjo fluorescencija.

Vienas iš perspektyvių būdų yra neuronų elektrinio aktyvumo stebėjimas naudojant fluorescenciją, kuri gali būti gana lengvai integruota į ląsteles per genetiką arba prijungus prie antikūnų, tačiau gali būti toksiška ir lėta veikti. Praėjusią savaitę mokslininkai pristatė naują kandidatą - fluorescencinį baltymą iš Negyvosios jūros mikrobo, kuris, atrodo, yra geriau pasirengęs šiam iššūkiui.



Baltymas, vadinamas archaerhodopsin-3 arba Arch, buvo atrastas daugiau nei prieš 10 metų, tačiau mokslininkai tik dabar pradeda suvokti jo, kaip tyrimo priemonės, potencialą. Praėjusiais metais paskelbtame tyrime mokslininkai naudojo šviesą, kad sukeltų elektrinį Arch atsaką, kuris nutildė pernelyg aktyvius neuronus – tai metodas, galintis paskatinti naujus epilepsijos ir kitų priepuolių sutrikimų gydymo būdus.

Šiame tyrime mokslininkai pasirinko priešingą kryptį ir naudojo elektrą, kad paskatintų Arch fluorescencijos pokyčius. Šis metodas galėtų padėti sukurti tikslesnius smegenų elektrinių signalų įrašymo metodus.

Rezultatai, paskelbti m Gamtos metodai , rodo, kad Arch galėtų būti neinvazinis įtampos jutiklis, kurio ieško neurologai: jis nėra toksiškas ląstelėms, yra pakankamai jautrus ir greitas, kad pajustų greitus elektrinius pokyčius, lydinčius neuronų veiklą.

Jis atrodo daug geriau nei bet kuris kitas optinio vaizdo gavimo metodas, kurį mačiau anksčiau, sako Darcy Peterka , Kolumbijos universiteto neurologas, nedalyvavęs tyrime.

Standartinis ląstelių kultūros neuronų elektrinio aktyvumo registravimo metodas, kuris apima elektrodo įkišimą į ląstelę, išlieka tiksliausias matuojant įtampą viename ląstelės taške. Tačiau pradūrus neuroną elektrodu, galiausiai jis žūva, o Arch leistų tyrėjams sekti elektros signalą, kai jis sklinda po visą ląstelę. Tai taip pat leistų tyrėjams vėl ir vėl įrašyti iš tos pačios ląstelės, o tai leistų atlikti ilgalaikius eksperimentus, kurių nebūtų įmanoma atlikti naudojant standartinį metodą.

Tai tikrai priklauso nuo to, į kokius mokslinius klausimus bandote atsakyti, sako Adomas Cohenas , Harvardo universiteto biofizikos tyrinėtojas ir pagrindinis naujojo tyrimo autorius.

Tyrimas buvo atliktas su auginamų pelių neuronais, tačiau Cohenas ir jo kolegos planuoja naudoti Arch, kad išmatuotų gyvų gyvūnų neuronų aktyvumą, pradedant paprastais organizmais, tokiais kaip zebrafish ir kirminas. C. elegans . Vienas iš šių gyvūnų pranašumų yra tai, kad jie yra skaidrūs, todėl pro mikroskopą lengva pamatyti fluorescencinį signalą.

Arch taip pat gali būti naudinga vaizduojant elektrinius signalus žinduolių smegenyse, ypač atliekant eksperimentus su pelėmis, kurios gali būti genetiškai modifikuotos taip, kad išreikštų baltymą konkrečiuose neuronuose arba, pavyzdžiui, tam tikru vystymosi momentu.

Iššūkis perduodant metodą gyvūnams yra užtikrinti, kad fluorescencinis signalas išliktų stiprus ir nuoseklus. Gyvose smegenyse šviesa sugeriama, pavyzdžiui, kraujas, todėl prarandate šviesą, sako Edas Boydenas MIT mokslininkas, vadovavęs tyrimui, kurio metu Arch naudojo neuronams nutildyti.

Arch skleidžiama fluorescencija taip pat nėra tokia ryški kaip kai kurių kitų turimų dažiklių, tačiau dėl mažo toksiškumo tai kelia mažiau rūpesčių, nes mokslininkai galėtų kompensuoti didesnę koncentraciją. Peterka sako, kad tai, kad jie gerai veikia pelių neuronuose, rodo gerą.

paslėpti