Новый метод позволил ученым взять под контроль нейронную активность в мозге животного в ответ на различные стимулы и состояния. Исследователи из Медицинского института Говарда Хьюза представили пока неопубликованные результаты своих экспериментов на ежегодной конференции Society for Neuroscience-2019 в Чикаго, которую мы продолжаем освещать вместе с порталом Indicator.Ru.
Credit: Eric Schreiter et al. 2019
Работа основана на методике, известной как CaMPARI (Calcium Modulated Photoactivatable Ratiometric Integrator), которую Эрик Шрайтер (Eric Schreiter) и его коллеги описали в 2014 году. В основу метода положен флуоресцентный белок EosFP, который изменяет цвет свечения с зеленого на красный под воздействием ультрафиолета (длина волны ~400 нм). Путем инженерных преобразований авторы создали белок, который значительно быстрее меняет свой цвет с зеленого на красный под воздействием ультрафиолета, только если в клетках присутствует кальций. Таким образом, стало возможным отследить изменение уровня кальция в нейронах, а значит, и их активность.
В предыдущей версии метода это изменение цвета было необратимым. «По сути, это был одноразовый инструмент», — говорят авторы
Новая, обратимая, система, названная rsCaMPARI, основана на другом белке, который также окрашивает помеченные нейроны в зеленый. Когда исследователи подвергают насыщенный кальцием нейрон действию синего света, зеленая флуоресценция тускнеет, и нейрон становится темным. Преимущество это системы в том, что ее можно «перезагрузить», подвергая нейрон фиолетовому свету, под действием которого нервная клетка снова начнет флуоресцировать ярко-зеленым.
«Новый метод позволяет пометить активный ансамбль нейронов, затем «стереть» эту метку и при необходимости пометить другой ансамбль. Флуоресценция выключается только в активных нейронах», — поясняет Ферн Ша (FernSha), работающий в лаборатории Эрика Шрайтера в исследовательском кампусе Janelia Медицинского института Говарда Хьюза в Эшберне, штат Вирджиния. По словам Ша, они могут повторять эту процедуру целых 10 циклов.
Команда исследователей продемонстрировала эту систему в действии на культивируемых нейронах крыс и свободно плавающих рыбках данио рерио.
Также в отдельной презентации другая команда продемонстрировала использование CaMPARI у свободно перемещающихся плодовых мушек. Предыдущие версии техники требовали, чтобы одиночные мухи были иммобилизованы, когда их мозг освещался лазером.
В новом методе исследователи поместили восемь плодовых мушек в одну чашку Петри и положили маленький светодиод фиолетового цвета на верхнюю часть каждой чашки. Мухи могут свободно перемещаться по чашке, в то время как на них будет действовать свет, меняя цвет активных нейронов с зеленого на красный.
По словам авторов, метод позволяет ученым изучать нейронные цепи, участвующие в сложном, в том числе социальном поведении мух.
Текст: Диана Галимова
