• РЕГИСТРАЦИЯ

ГМ-мыши с терморецепторами в глазах приобрели инфракрасное зрение

2 327

Швейцарские ученые предложили лечить нарушения зрения при помощи расширения его возможностей до инфракрасного диапазона. Для проверки концепции в сетчатке слепых мышей экспрессировали генно-модифицированные терморецепторы, которые активировали лазером. Как сообщают авторы статьи в Science, сразу после вспышки лазера мыши были способны различить объект перед собой.

Причиной потери зрения в пожилом возрасте нередко становится дегенерация фоторецепторов в сетчатке глаза. Светочувствительные клетки млекопитающих воспринимают видимый свет с длинами волн в диапазоне 390-700 нанометров. 

Исследователи из Института молекулярной и клинической офтальмологии Базеля под руководством Даниэля Хильера (Daniel Hillier) и Ботона Роски (Botond Roska) предложили необычное решение для восстановления способности ориентирования в пространстве – дополнить светочувствительные белки клеток сетчатки глаза термочувствительными каналами, которые позволили бы воспринимать инфракрасное излучение с длиной волны около 900 нанометров.

В природе такая способность есть у некоторых змей, правда инфракрасное излучение с длиной волны от 1 мкм они воспринимают не глазами, а при помощи специального органа. Визуальная и тепловая информация объединяются в мозге змеи и позволяют ей воспринимать окружающую среду с большим разрешением, чем просто при помощи зрения. При этом за восприятие температуры у них отвечают ионные каналы из семейства TRP (transient receptor potential), которые начинают проводить ток при нагревании. Теоретически эти белки можно экспрессировать в клетках сетчатки, но для их активации требуется слишком мощное излучение, которое может повредить ткани.

Чтобы усилить чувствительность TRP-каналов, биоинженеры пришили к ним аминокислотную последовательность, распознаваемую специфическим антителом. К антителу, в свою очередь, присоединили золотые наночастицы, которые усиливали бы излучение благодаря поверхностному плазмонному резонансу. Полученная система позволила бы активировать каналы излучением с меньшей энергией и обезопасить сетчатку от повреждений.

 

Схема активации сетчатки при помощи встроенного в мембрану терморецептора и наночастиц, конъюгированных с антителами против него

Dasha Nelidova et al / Science, 2020

В «полевом» эксперименте исследователи использовали белок TRPV1 крысы или белок техасского полоза в комплексе с наночастицами, поглощающими в ближней инфракрасной области длины волн 915 нм, либо 980 нм. После проверки на клетках, гены модифицированного ионного канала в составе вирусного вектора вкололи в сетчатку модельных мышей. Подопытные животные несли в геноме мутацию, которая приводила к почти полной дегенерации фоторецепторов во взрослом возрасте. В результате введения вируса, примерно половина колбочек в составе сетчатки получила модифицированный TRPV1. Антитела с наночастицами вводили в глаз отдельно.

Исследователи успешно детектировали ток кальция в колбочках в присутствии наночастиц под действием излучения, а также наблюдали активацию нейронов ганглионарного слоя сетчатки. Однако на успешную работу системы указало бы только восстановление способности различать предметы у подопытных животных, и исследователи подтвердили ее следующим образом. Контрольным мышам и мышам с терморецепторами в сетчатке фиксировали голову и не давали пить некоторое время, а затем светили в глаз лазером и предлагали поилку.

Считалось, что животное может активно пользоваться поилкой, только если оно ее видит. Действительно, в эксперименте только мыши, экспрессирующие терморецепторы, начинали пить, из чего исследователи сделали вывод, что метод работает. Однако о способности ориентироваться в пространстве у таких мышей авторы статьи ничего не упомянули, поэтому можно предположить, что возможности такого «инфракрасного зрения» пока оставляют желать лучшего.

 

Схема поведенческого эксперимента по проверке активации терморецепторов. График справа отражает частоту лакания из поилки после импульса (NIR) ГМ-мышами (оранжевые и черные точки) по сравнению с контрольными (серые точки)

Dasha Nelidova et al / Science, 2020

Кроме того, исследователи проверили модифицированные терморецепторы на слепой человеческой сетчатке ex vivo (то есть вне организма). Образцы сетчатки, взятые посмертно, культивировали в лаборатории, и через некоторое время они теряли способность реагировать на свет. После этого в фоторецепторах при помощи вирусной доставки экспрессировали модифицированные TRPV1 и проверяли способность реагировать на облучение при 915 нм в присутствии наночастиц. Ученые смогли детектировать токи кальция как в фоторецепторах, так и в нижележащих слоях нейронов, что означало успешную передачу сигнала.

Биоинженерия действительно уже используется для восстановления зрения у людей, хотя и в более традиционной форме. В 2017 году в США одобрили генную терапию для лечения генетически обусловленной слепоты, а недавно одну из форм врожденной слепоты попробовали исправить при помощи CRISPR. Кроме того, недавно на обезьянах опробовали способ восстановить зрение, вообще минуя фоторецепторы – светочувствительный белок опсин экспрессировали прямо в нейронах ганглионарного слоя сетчатки.

Дарья Спасская

https://nplus1.ru/news/2020/06...

Технология новой жизни

    Качаем безопасность: обзор сервиса Proxy6.net, регистрация, партнерская программа

    Proxy6.net – сервис аренды прокси, работает c 2011 года. IP из России, Германии, Японии, Нидерландов, Украины, Франции, США. Поддержка протокола IPv4 и IPv6. Есть партнерская программа....

    Распад СССР: "C'est la vie"

    Вариант ГКЧП для ПрибалтикиДля иллюстрации влияния ГКЧП (1) на весь ход событий в 1991 году остановимся подробней на событиях последней декады августа в одной из республик советской Прибалтики – Латви...

    «Cui prodest»: кому выгодно обвинить Россию в сговоре с Талибаном?

    26 июня 2020 года в известном американском издании The New York Times вышла статья, авторы которой обвиняют Россию в том, что она предлагала боевикам «Талибана» деньги за убийство американских военных...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      Umbrella 8 июля 16:37

      5 самых опасных вирусов в истории человечества

      За все время своего существования человечество постоянно борется с эпидемиями и болезнями, вспышки которых периодически стирают часть населения с лица Земли. Часто возбудителями заболеваний являются бактерии, однако вирусы тоже никуда не деваются. Наиболее живучая их часть остается непобежденной, многие из них продолжают уносить человеческие жизни. За пример...
      916
      Umbrella 8 июля 13:11

      Рекордсмены грозового разряда

      Гроза является одной из самых зрелищных и захватывающих демонстраций сил природы, когда небо освещается быстрыми вспышками молний, сопровождающимися мощными звуковыми ударами, громом. И мало кому известно, что среди грозовых разрядов имеются свои рекордсмены, при этом, в двух разных категориях - по дальности распространения разряда и по его продолжительности. ...
      370
      Umbrella 6 июля 20:18

      Утренняя глория

      Итак, мы уже с вами рассматривали Вымеобразные облака и Неустойчивость Кельвина—Гельмгольца. Ну вот вам еще один интересный вариант. Утренняя глория (англ. Morning Glory cloud) — редкое метеорологическое явление, вид облаков, наблюдаемый ежегодно весной в заливе Карпентария на севере Австралии и реже в других местах. Облака предста...
      514
      Umbrella 6 июля 11:13

      Неустойчивость Кельвина—Гельмгольца

      Такие облака, по объяснению ученых,появляются  когда холодные слои воздуха у поверхности земли сталкиваются с более теплыми и двигающимися быстрее потоками над ними. Ярким примером этого явления являются морские волны, так как ветер над поверхностью воды движется быстрее волн, то на них образуются гребни. Явление это не очень частое...
      480
      Umbrella 4 июля 10:58

      А что случилось с пандемией коронавируса?

      Сижу сейчас на курорте Краснодарского края - народу море. Пляжи забиты, набережные забиты, столовые забиты. Маски? Не видел ни одну ни в помещении ни на улице. Социальная дистанция? Да о чем вы... Все обсуждают открытие границ с Европой и многие уже "на низком старте". Вот-вот решат вопрос с полетами в Турцию (белорусы уже прилетели туда на отдых). На...
      7198
      Umbrella 3 июля 21:11

      Из-за чего в мозгах появляются черви и как это лечится?

      В 2012 году научный журнал Discover рассказал о Теодоре Нэше (Theodore Nash) — американском враче, который принимает только несколько десятков пациентов в год. Такое количество клиентов может показаться ничтожным но, если учесть, с какими жалобами люди обращаются к врачу, ситуация становится яснее. Пациенты американского врача не могут ровно ходить, с трудом раз...
      3932
      Umbrella 3 июля 18:50

      Ученые сравнили три вида масок по тому, как они защищают от распространения COVID-19

      Ученые сравнили три вида масок на предмет того, как они сдерживают распространение нашего дыхания и мельчайших капелек слюны. В эксперименте приняли участие обычный носовой платок, хлопчатобумажная маска и конусообразная нестерильная маска. Результаты исследования опубликованы в журнале Physics of Fluids.   В настоящее время не существует конк...
      1299
      Umbrella 3 июля 11:44

      Почему прививки от ВИЧ до сих пор нет, кто в этом виноват и как с этим жить

      Мы ждем вакцину от коронавируса через считанные месяцы, от силы год, и кажется, что она уже почти готова, осталось только ее испытать. Однако не всегда это бывает так быстро. Самую неуловимую вакцину на планете — от вируса иммунодефицита человека — ученые ищут уже без малого сорок лет, и до сих пор не нашли. Как так вышло? И что делать дальше: ждать, что о...
      776
      Umbrella 3 июля 11:22

      Долгодействующий препарат от ВИЧ нового класса прошел первую фазу клинических испытаний

      Молекула препарата GS-6207 John Link et al. / Nature, 2020 Ученые из Gilead Sciences разработали и протестировали антиретровирусный препарат нового класса — небольшую молекулу, которая нарушает работу белка капсида ВИЧ и препятствует размножению вируса на разных этапах. Исследователи провели первую фазу клинических испытаний с&...
      332
      Umbrella 30 июня 19:45

      Обнаружен новый штамм вируса гриппа: он может вызвать вторую пандемию

      Ученые из Китая нашли штамм свиного гриппа, который не был известен ранее. Кроме того, он потенциально способен вызвать новую пандемию. Исследователи опубликовали свои выводы в американском научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.   Исследователи отмечают, что свиньи — промежуточные хозяева для генерации виру...
      563
      Umbrella 30 июня 18:14

      Нутригеронтология: питание vs. старение

      В 16 веке Лукас Кранах Старший, мечтая вновь стать юным, написал картину «Фонтан молодости». Если бы Лукас знал нутригеронтологию, то он изобразил бы фонтан молодости именно так. Рисунок с сайта germany-art.com, адаптирован. Введение Старение проявляется как постепенное ухудшение физиологических функций: ослабляется защита иммунной сис...
      4132
      Umbrella 30 июня 12:28

      Учёные подтвердили наличие у людей стереообоняния

      В человеческой биологии есть такие вопросы, которые обывателю кажутся очевидными, а учёные всё ещё не могут дать точного ответа как так получилось. Например, мы всё ещё наверняка не знаем, зачем животным нужен сон. Вторая странная аномалия в эволюции белковых форм жизни — это возникшая двусторонняя симметрия организмов. Основная гипотеза в том, чтобы мы пол...
      466
      Umbrella 29 июня 21:41

      Бессимптомные носители коронавируса распространяют его по всем поверхностям

      Лето, солнце, прогулки, пикники – кажется, будто все вернулось в норму. Улицы вновь заполнены людьми, а ограничения постепенно снимаются. Однако, как сообщает директор европейского бюро Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) Ханс Клюге, в 11 странах отмечен резкий рост заболеваемости Covid-19. В Россию, по мнению специалистов, вторая волна коронавируса прид...
      3520
      Umbrella 29 июня 15:44

      Исследователи учатся «предсказывать» поведение COVID-19. Но есть одна проблема

      Несмотря на то, что многие страны постепенно снимают ограничения в условиях пандемии COVID-19, долгосрочное здоровье наций по-прежнему зависит от отслеживания вируса и прогнозирования его дальнейшего распространения. Найти правильные компьютерные модели может быть непросто, но два исследователя из Университета Бингемтон, Университет штата Нью-Йорк, считают, что у них ...
      597
      Umbrella 29 июня 15:37

      О главной ошибке про коронавирус, которую допускают все врачи

      Фото © Reuters. Нельзя без эмоций видеть это. Тут не просто эпизод из жизни палаты интенсивной терапии. Тут исполненная драматизма сцена, где робкая надежда борется с накатывающим отчаянием и, к сожалению, проигрывает. Потому что надежды нет: врачи позвали родственников умирающей пациентки, чтобы те смогли с ней попрощаться. Потому что дальше, уже через н...
      2473
      Umbrella 26 июня 21:25

      Пупок с подвохом. Почему из него может появляться неприятный запах?

      Пупок, или пуп, - это, по сути, рубец, который есть на передней брюшной стенке. Он остается после удаления пуповины у новорожденного. Такой отличительной особенностью обладают все плацентарные млекопитающие. Зачастую пупок представляет собой углубление на животе, но есть и те, у кого он выпуклый, правда, таких людей меньше. Традиционно считается,  что...
      1551
      Umbrella 26 июня 19:59

      Жизнь на Земле могла появиться в результате гибрида молекул ДНК и РНК

      Несмотря на неудачные попытки создать жизнь в лабораторных условиях, ученым удалось узнать, что в самой основе жизни лежат две основные формы генетического кода – молекулы ДНК и РНК, которые содержатся в клетках всех живых организмов, являясь основой всей земной биологии. Согласно распространенной гипотезе, РНК сформировала основу биосферы Земли задолг...
      374
      Umbrella 25 июня 21:33

      Минздрав одобрил "Арепливир" для лечения COVID-19

      Минздрав внес в государственный реестр лекарственных средств новый препарат для лечения COVID-19. "Торговое наименование лекарственного препарата — "Арепливир". Международное непатентованное, или группировочное, или химическое наименование — фавипиравир", — указано в реестре. Лекарство производит компания "Промед&qu...
      941
      Umbrella 25 июня 17:09

      Репрограммирование клеток в мозге живой мыши сняло симптомы болезни Паркинсона

        UC San Diego Health Sciences Американские и китайские ученые предложили еще один способ восстанавливать повреждения при болезни Паркинсона: превращать астроциты в нейроны путем репрограммирования in vivo, то есть в живом мозге. Они обнаружили, что для этого достаточно заблокировать производство одного-единственного белка....
      408
      Umbrella 25 июня 10:14

      Что происходит с пластиковыми пакетами, выброшенными в воду?

      Многим из нас уже хорошо известно, насколько сильно пластиковые отходы засоряют нашу планету. Научно доказано, что разложение выброшенных пакетов, бутылок и других упаковок из синтетических материалов, длится на протяжении более тысячи лет. При этом они выделяют в воду опасные вещества, которые могут навредить водным обитателям и растениям. Недавно немецкие ученые пог...
      803
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика