Ученые разработали новую систему для изучения поведения и функций клеток

Исследователи под руководством Чарльза Д. Николса, PhD, доцента фармакологии Центра медицинских наук LSU в Новом Орлеане, успешно адаптировали для плодовых мушек (Drosophila) мощную генетическую технологию Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs (DREADD). Она позволяет дистанционно, избирательно, быстро, обратимо и дозозависимо управлять поведением и физиологическими процессами у мух. Модельный организм Drosophila имеет значительное сходство с человеком и используется для моделирования многих заболеваний, включая болезни Альцгеймера, Паркинсона, рак, ожирение, диабет, эпилепсию, БАС и психические расстройства. Исследование опубликовано 5 сентября 2013 года в журнале Cell Reports.

Преимущества новой технологии

• DREADD преодолевает ограничения традиционных «переключающих» методов (включить/выключить нейрон), которые могут маскировать более тонкие функции нейронных цепей.
• Технология не требует дорогостоящего специализированного оборудования (например, источников света и оптоволокна).

Как работает система

Ученые с помощью генетических методов встроили в нейронные цепи мух специальные DREADD-рецепторы трех типов: два активирующих и один ингибирующий. Их можно избирательно активировать, добавляя в пищу мух препарат, который действует только на эти рецепторы. Степень активации можно точно контролировать, меняя концентрацию препарата в пище.

Достигнутые результаты

• Удалось добиться обратимого и дозозависимого контроля над множеством поведенческих реакций: сенсорным восприятием, обучением, памятью и ухаживанием.
• Метод позволяет исследовать поведение при частичной активации нейронов, что раскрывает их более тонкую роль в регуляции поведения.
• Уникальная особенность системы — она не ограничена нейронами. Исследователи продемонстрировали возможность контролировать активность ферментов практически в любой ткани. Например, они смогли остановить и снова запустить сердце мухи, активировав и затем удалив (промыв) ингибирующий DREADD-рецептор, экспрессированный в сердце.

По словам доктора Николса, этот новый фармакогенетический подход заполняет важный пробел в исследованиях, позволяя лучше понять поведение мух, что, в свою очередь, ведет к лучшему пониманию биологии и болезней человека.