Американские ученые разработали метод дистанционного управления метаболическими нейронами гипоталамуса с помощью радиоволн. Отчет обих работе опубликован в журнале Nature.

Научный коллектив под руководством Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке использовал в работе трансгенных мышей, которые экспрессируют рекомбиназу Cre в нейронах вентромедиального гипоталамуса, чувствительных к уровню глюкозы. Животным ввели в гипоталамус ослабленный ретровирус со встроенным геном химерного белка.Этот белок представляет собой помеченный зеленым флуоресцирующим протеином (GFP) железосодержащий белокферритин, соединенный с ваниллоидным рецептором 1 типа (ионным каналом,участвующим в восприятии и регуляции температуры тела). Части белка соединены друг с другом верблюжьим антителом к GFP. Экспрессия этого белка (anti-GFP—TRPV1/GFP—ferritin) в нейронах происходит под действием Cre, поэтому он вырабатывается только в метаболических нейронах трансгенных мышей.

Химерный белок, встроенный в мебрану клетки, способен реагировать на радиочастотное излучение благодаря железу ферритина. Под действием радиоволн он открывает канал TRPV1 и пропускает в нейрон ионы кальция,активируя его. В эксперименте радиоизлучение частотой 465 килогерц втрое повысило уровень глюкагона (гормона, повышающего уровень глюкозы) и вдвое снизило уровень инсулина, что привело к росту концентрации глюкозы в крови мышей и повысило экспрессию глюкозо-6-фосфатазы (фермента синтеза глюкозы из неуглеводных соединений) в печени.

GFP-ферритин (зеленый) и TRPV1 (синий) в мембранах нейронов. Sarah A. Stanley et al., Nature, 2016

Схема работы химерного белка. Sarah A. Stanley et al., Nature, 2016

Модификация ионного канала химерного белка, сделавшая его проницаемым не для кальция, а для хлора (ингибирующего иона), позволила таким же образом подавлять активность чувствительных к глюкозе нейронов. Эффективность методики подтвердили в экспериментах на клеточной культуре метаболических нейронов линии N38 in **vitro.

Разработка является ценным инструментом изучения функций нейронов,поскольку не повреждает ткань мозга, как вживление электродов, и позволяет целенаправленно воздействовать только на заданные нервные клетки. Кроме того,она универсальна, поскольку экспрессировать ген Cre можно в любых типах нейронов лабораторных животных.

Автор: Олег Лищук