_ Oamenii de știință cu succes folosiți viruși inofensivi pentru a investiga sistemul nervos la broaște

Virus. Când auzi cuvântul, probabil că te înfioră. Dar nu toți virușii sunt răi sau provoacă boli. Unele sunt chiar folosite pentru aplicații terapeutice sau vaccinare. În cercetarea de bază, acestea sunt adesea folosite pentru a infecta anumite celule, pentru a le modifica genetic sau pentru a vizualiza neuronii din sistemul nervos central (SNC) al organismului - centrul de comandă format din creier, măduva spinării și nervi.

The Cercetătorii au stabilit o nouă tehnică care utilizează viruși adeno-asociați (AAV) pentru a urmări sistemul nervos al unei broaște pe parcursul metamorfozei sale - o tranziție de dezvoltare de la stadiile incipiente de mormoloc la forma sa adultă. O descoperire care poate ajuta la introducerea neurobiologiei amfibienilor într-o nouă eră.

David Vijatovic și Lora Sweeney intră într-un laborator plin cu rezervoare de apă. Vijatovic bate pe unul dintre ele. În interior, apare o mică broască africană cu gheare (Xenopus laevis). Membrele sale sunt proeminente, manevrând și strângând cu grație împrejurimile. Într-un alt rezervor, mormolocii se învârte prin mișcări simple de înot. Este remarcabil să credem că una se transformă în cealaltă.

„Broaștele suferă metamorfoză”, spune Sweeney, „făcându-le un organism model excelent pentru studierea tranziției dintre două moduri de mișcare — înotul și mersul pe jos”. Dezvoltarea unei broaște se întinde pe o perioadă de 12 până la 16 săptămâni, oferind oamenilor de știință timp să studieze fiecare etapă.

În aceste săptămâni, un embrion de broaște se dezvoltă într-un mormoloc tânăr, un mormoloc cu două picioare și o broască tânără cu patru picioare. picioare înainte de a ajunge la stadiul de adult. „Prin privire la mai multe etape de dezvoltare, putem investiga aceste comportamente locomotive și modificările care stau la baza sistemului nervos”, adaugă Vijatovic.

Sistemul nervos al unui organism este denumit circuit neural deoarece seamănă cu un circuit electric. "Celulele nervoase (neuroni) sunt conectate la alți neuroni, transmitând informații electrice. Cum ne comportăm, ceea ce simțim și modul în care interacționăm cu lumea sunt produsul modului în care neuronii noștri comunică între ei în cadrul acestor circuite", explică Sweeney. .

Piesa critică este modul în care este conectat circuitul. Știm că neuronii sunt conectați, dar care neuron se conectează la care? Cu ce ​​alte celule vorbește o singură celulă și ce mesaje transmite?

Pentru a afla mai multe despre acest cablaj, cercetătorii au folosit viruși, dovedit a fi un instrument puternic. Virușii adeno-asociați (AAV) sunt ideali în acest sens. Sunt nepatogene, în timp ce pot infecta o gamă largă de tipuri de celule, inclusiv neuroni.

AAV-urile pot fi modificate pentru a străluci în culori fluorescente verzi strălucitori la microscop în timp ce călătoresc de-a lungul neuronilor, indiferent dacă sunt retrograd. (în spate, de la sinapsă spre corpul celular) sau anterograd (înainte, de la corpul celular spre sinapsă). Cu alte cuvinte, AAV-urile pot fi folosite pentru a ilumina circuitul neuronal de la capătul de difuzare până la capătul de recepție sau invers.

„Aceasta este o tehnică comună folosită în neuroștiință, în special în organisme bine studiate precum Pentru amfibieni, s-a crezut că nu se poate face”, spune Vijatovic. Aceasta a fost credința generală până acum.

Pentru ca etichetarea AAV să funcționeze la amfibieni, Sweeney și Vijatovic și-au unit forțele cu o echipă internațională de oameni de știință din grupul Mariei Tosches de la Universitatea Columbia, unde ceilalți doi co-primi autori ai studiului Eliza Jaeger și Astrid Deryckere sunt bazat. Consorțiul a inclus și cercetători de la Universitatea Tel Aviv, Universitatea din Utah, Institutul de Cercetare Scripps și Institutul de Tehnologie din California.

Cercetătorii și-au pus capul cap la cap, au extras expertiză unii de la alții, au vizitat conferințe, a avut nenumărate apeluri Zoom și a venit cu perspective și idei diferite. „Când începi să cercetezi un organism care nu este încă bine înțeles, este grozav să ai o comunitate în care poți împărtăși informații”, spune Sweeney.

Au verificat AAV-urile existente pentru a găsi ce era potrivit pentru amfibieni și a optimizat strategia de infectare, în cele din urmă, dezvoltând un „ghid de utilizare” pentru broaște și tritoni. Vijatovic își rezumă doctoratul. călătoria, „Am început cu mormoloci tineri, ne-am îndreptat către mormoloci mai bătrâni și, în cele din urmă, ne-am mutat la broaște juvenile și apoi adulte, precum și la tritoni adulți. Am adaptat instrumentul pentru fiecare etapă a vieții.”

Cu acest lucru. tehnică nouă, oamenii de știință au reușit să aplice AAV-uri pentru urmărirea conexiunilor neuronilor la amfibieni. Acest lucru îi va ajuta să afle mai multe despre cum se compară creierul amfibienilor cu cel al mamiferelor. Pe lângă asta, noua abordare deschide, de asemenea, uși pentru analizarea în continuare a dezvoltării neuronale.

Cu unele dintre variantele AAV ecranate, cercetătorii pot eticheta celulele progenitoare la un anumit moment în timp în timpul dezvoltării circuitului și le pot urmări până la vezi ce neuroni devin. „În acest fel, putem rezolva întregul circuit prin dezvoltarea sa, să vedem cum se schimbă în timp și cum este construit întregul sistem nervos”, spune Sweeney.

Deși amfibienii și mamiferele au împărtășit ultima dată un strămoș comun. Cu aproximativ 360 de milioane de ani în urmă, au trăsături comune. „Comparând detaliile sistemului nervos al unei broaște cu cel al unui om, putem vedea ce nu avem și ce avem”, continuă Sweeney.

Aceste cunoștințe ne pot ajuta să înțelegem cum sistemul nervos uman. s-a specializat în timp. „Cu cât înțelegem mai bine elementele de bază ale sistemului nervos, cu atât mai bine înțelegem cum le putem înlocui în timpul bolii și rănilor.”

(Fluierul)