Перепрограммирование поведенческой цепи у червя с помощью компонентов гидры
Исследователи из Морской биологической лаборатории (MBL) разработали систему HySyn, которая позволяет синтетически переподключать нейронные цепи с использованием нейропептидов из пресноводного организма Hydra. Работа опубликована в Nature Communications.
Суть метода:
- Созданы генетические линии мутантных нематод C. elegans, экспрессирующих нейропептиды и их рецепторы из гидры.
- Это создало искусственный синапс, который "перепрошил" поведенческую цепь у червя.
- Нейропептиды действуют как дистанционный канал связи (подобно сотовому телефону), позволяя взаимодействовать нейронам, не находящимся в непосредственной близости.
Учёные использовали мутантную линию C. elegans, у которой была нарушена нейронная связь, контролирующая поведение насыщения (остановку поиска пищи). Внедрив гены нейропептида и его рецептора из гидры, они восстановили эту цепь и соответствующее поведение.
Ключевые выводы и перспективы:
- Доказательство принципа: Исследование является "proof of principle" для инструмента HySyn.
- Универсальность связи: Важна не конкретная идентичность компонентов, а сам факт модуляции и коммуникации между синапсами.
- Библиотека каналов: У гидры сотни нейропептидов, каждый из которых потенциально представляет уникальный канал связи для синтетической нейробиологии.
- Медленная модуляция: Использованный нейропептид создаёт медленный сигнал (аналогичный чувству насыщения), что открывает возможности для изучения медленных процессов: формирования памяти, болевого ответа.
- Широкое применение: Систему успешно протестировали на клетках позвоночных и на C. elegans, что указывает на её потенциальную применимость для различных организмов.
Значение работы:
- Это шаг к созданию набора инструментов для тонкого управления связями в мозге.
- Открывает возможность "разбирать и собирать" нейронные цепи, чтобы понять принципы их работы.
- Проект стал примером высокорискованных и высоковознаграждаемых исследований, характерных для среды MBL.