211service.com
Fluorescējošais proteīns veicina smadzeņu iekšējo darbību
Mijiedarbība starp neironiem ietver gan ķīmisko, gan elektrisko signalizāciju. Gadu desmitiem neirozinātnieki ir meklējuši neinvazīvu veidu, kā izmērīt elektrisko komponentu. To sasniedzot, varētu būt vieglāk izpētīt, kā darbojas smadzenes un kā neiroloģiskas slimības pasliktina to darbību.
Iedegas: Sprieguma pielikšana šeit parādītajiem neironiem izraisīja fluorescences palielināšanos.
Viena daudzsološa pieeja ir neironu elektriskās aktivitātes izsekošana ar fluorescenci, ko var diezgan viegli integrēt šūnās, izmantojot ģenētiku vai pievienojot antivielām, bet kas var būt toksiska un lēni darboties. Pagājušajā nedēļā pētnieki iepazīstināja ar jaunu kandidātu - fluorescējošu proteīnu no Nāves jūras mikroba -, kas, šķiet, ir labāk sagatavots izaicinājumam.
Proteīns, ko sauc par arherodopsīnu-3 jeb Arch, tika atklāts pirms vairāk nekā 10 gadiem, taču zinātnieki tikai tagad sāk realizēt tā potenciālu kā pētniecības instrumentu. Pagājušajā gadā publicētajā pētījumā pētnieki izmantoja gaismu, lai izraisītu Arch elektrisko reakciju, kas apklusināja pārmērīgi aktīvos neironus - pieeju, kas varētu radīt jaunus epilepsijas un citu krampju traucējumu ārstēšanas veidus.
Šajā pētījumā pētnieki izvēlējās pretēju pieeju un izmantoja elektrību, lai izraisītu izmaiņas Arkas fluorescencē. Šī pieeja varētu radīt precīzākas metodes smadzeņu elektrisko signālu ierakstīšanai.
Rezultāti, kas publicēti Dabas metodes norāda, ka Arch varētu būt neinvazīvs sprieguma sensors, ko meklējuši neirozinātnieki: tas nav toksisks šūnām, un tas ir pietiekami jutīgs un ātrs, lai uztvertu ātrās elektriskās izmaiņas, kas pavada neironu darbību.
Tas izskatās daudz labāk nekā jebkura cita optiskā attēlveidošanas metode, ko esmu redzējis iepriekš, saka Dārsija Pēterka , Kolumbijas universitātes neirozinātnieks, kurš nebija iesaistīts pētījumā.
Standarta metode elektriskās aktivitātes reģistrēšanai neironos šūnu kultūrā, kas ietver elektroda ievietošanu šūnā, joprojām ir visprecīzākā sprieguma mērīšanai vienā šūnas punktā. Bet neirona caurduršana ar elektrodu galu galā to nogalina, savukārt Arch ļautu pētniekiem sekot elektriskajam signālam, kas izplatās visā šūnā. Tas arī ļautu pētniekiem veikt ierakstus no vienas un tās pašas šūnas atkal un atkal, ļaujot veikt ilgtermiņa eksperimentus, kas nebūtu iespējami ar standarta metodi.
Tas patiešām ir atkarīgs no tā, uz kādiem zinātniskiem jautājumiem jūs mēģināt atbildēt, saka Ādams Koens , Hārvardas universitātes biofizikas pētnieks un jaunā pētījuma vadošais autors.
Pētījums tika veikts ar kultivētiem peļu neironiem, bet Koens un viņa kolēģi plāno izmantot Arku, lai izmērītu neironu aktivitāti dzīviem dzīvniekiem, sākot ar vienkāršiem organismiem, piemēram, zebrazi un tārpu. C. elegans . Viena no šo dzīvnieku priekšrocībām ir tā, ka tie ir caurspīdīgi, kas ļauj viegli redzēt fluorescējošu signālu caur mikroskopu.
Arka varētu izrādīties noderīga arī elektrisko signālu attēlveidošanai zīdītāju smadzenēs, īpaši eksperimentiem ar pelēm, kuras varētu būt ģenētiski modificētas, lai ekspresētu proteīnu konkrētos neironos vai, piemēram, noteiktos attīstības laikos.
Izaicinājums nodot pieeju dzīvniekiem ir nodrošināt, ka fluorescējošais signāls paliek spēcīgs un konsekvents. Dzīvās smadzenēs gaisma tiek absorbēta, piemēram, ar asinīm, tāpēc jūs zaudējat gaismu, saka Eds Boidens , MIT pētnieks, kurš vadīja pētījumu, kurā tika izmantota Arch, lai apklusinātu neironus.
Arī Arch izdalītā fluorescence nav tik spilgta kā dažas citas pieejamās krāsvielas, taču tās zemā toksicitāte padara to mazāk bažīgu, jo pētnieki varētu to kompensēt, izmantojot augstākas koncentrācijas. Tas, ka viņi panāca, ka tas labi darbojas peles neironos, liecina par labu, saka Peterka.