Новый метод избирательного воздействия на клетки мозга живого организма придумали и протестировали учёные из Института биологических исследований Солка. При помощи ультразвука они заставили червя-нематоду вида Caenorhabditis elegans ползти в обратном направлении.

Чтобы сделать нейроны чувствительными к воздействию ультразвука, учёные с помощью генной инженерии "привязали" к отдельным клеткам мозга белки, которые под влиянием ультразвукового импульса "открывают" ионные каналы. В результате ионы устремляются через мембрану клетки, заставляя нейрон активизироваться.

"Такой метод воздействия менее инвазивный — требует меньшего вмешательства — чем при использовании имплантируемых в мозг электродов или оптоволокон", — отмечает один из авторов технологии нейробиолог Шрикант Чаласани (Sreekanth Chalasani) из Института Солка.

Чаласани и его коллеги обнаружили, что ионный канал TPR-4 играет ключевую роль в восприятии ультразвуковых колебаний нематодой, а также позволяет манипулировать червём.

Добавив белок TPR-4 к нейронам с разными функциями, исследователи заставили свободно ползущего червя в ответ на короткие импульсы ультразвука начать двигаться в обратном направлении, перестать разворачиваться или начать чаще поворачивать под более острым углом.

Новому методу дали название "соногенетика", по аналогии с оптогенетикой, когда на отдельные модифицированные клетки влияет свет.

В ходе оптогенетических экспериментов учёные внедряют в нейроны белки, чувствительные к воздействию излучения. Когда свет определённой длины волны (определённого цвета) отправляется по внедрённому в мозг оптоволокну и затем попадает на поверхность клетки мозга, последняя активизируется.

Воздействие ультразвука, как уже было сказано выше, не требует столь серьёзного внедрения в мозг животного. Однако вряд ли соногенетика заменит оптогенетику в ближайшие годы, считают некоторые эксперты.

Добавим, что ультразвук ранее использовался и другими учёными для стимуляции мозга и даже для лечения заболеваний, но группе Чаласани впервые удалось заставить реагировать на звуковые колебания отдельные клетки.

В будущем исследователи надеются, что им удастся создать целый набор инструментов, которые позволят при помощи ультразвука разной интенсивности открывать те или иные каналы. Также они рассчитывают, что тем же способом им удастся влиять и на мозг более крупных существ, например, мышей. В организмах грызунов каналы TRP-4 отсутствуют, так что пока не ясно, как будет вести себя внедрённый белок и каким будет эффект от модификации.

"Это большой вопрос как для оптогенетики, так и для соногенетики: как добавить эти каналы безопасным способом к клетке или нужному типу клеток других животных?" — отмечает Чаласани.

Что же касается перенесения методики на человека, то тут пока остаётся больше вопросов, чем ответов. Манипулировать с помощью генетических методов ионными каналами клеток людей затруднительно.

Полное описание новой методики опубликовано в статье журнала Nature Communications.

Введите слово или фразу для поиска: (например, «профендер»)