Министерство обороны США заказало ученым крыс-ищеек

Исследователи из Хантерского колледжа Нью-Йоркского университета, исследуя механизм, с помощью которого обонятельные нейроны «выбирают себе» специфический рецептор, создали мышей-ищеек, усилив у них способность обнаруживать определенный запах.

Несмотря на то, что обоняние – древнейшее и очень важное из основных пяти чувств, тонкости работы обонятельной системы до сих пор не очень хорошо понятны. Природа обонятельных рецепторов была открыта еще в 1991 г. В клетках обонятельного эпителия в носу млекопитающих содержатся чувствительные сенсорные нейроны, каждый из которых имеет рецептор, который обнаруживает определенный запах.

Гены млекопитающих, кодирующие одорантные (запаховые) рецепторы, представляют собой огромное семейство: 1200 у мыши и 350 у человека. Как у мышей, так и у людей, каждый нейрон имеет только один рецептор, а в целом рецепторы распределены на нейронах равномерно, каждый представлен примерно в 0,1 процента нейронов. Но до сих пор неясен механизм выбора: неизвестно, ген какого рецептора будет экспрессироваться в каждом конкретном нейроне.

Пытаясь понять этот механизм, ученые путем инъекции в ядро оплодотворенной яйцеклетки ввели в геном мыши фрагмент ДНК, кодирующий участок промоторной последовательности гена одорантного рецептора, и фрагмент, кодирующий флюоресцентный белок, по уровню свечения которого можно понять, работает ли этот ген. Выяснилось, что при увеличении количества копий внесенного фрагмента ДНК повышается вероятность того, что именно этот ген будет экспрессироваться, и, соответственно, именно кодируемый им рецептор будет улавливать запах. Так ученые получили мышей с повышенной способностью улавливать тот запах, на который реагирует «размноженный» рецептор – в данном случае это был рецептор, определяющий ацетофенон, обладающий сладким цветочным запахом. При этом распределение других одорантных рецепторов осталось равномерным.

По уровню свечения флюоресцентного белка ученые проследили активацию рецептора в ответ на соответствующий запах, получив визуальное подтверждение того, что рецепторы функциональны и присутствуют в большем количестве, чем другие. То, что мыши действительно лучше чувствуют именно этот запах, подтвердили в поведенческом тесте, где мыши были обучены избегать запаха. Мыши с усиленным обонянием смогли обнаружить присутствие запаха ацетофенона в воде, даже когда его содержание было на два порядка ниже уровня, который могут определить обычные мыши. И хотя механизм выбора рецептора по-прежнему остался неясным, удалось повлиять на вероятность определенного выбора, в данном случае – ее увеличить.

Параллельно с этим ученые, используя вполне стандартную методику, попытались заменить ген одоратнтного рецептора мыши геном одорантного рецептора человека, однако столкнулись с неожиданными трудностями. Тогда они использовали ту же методику, с помощью которой были получены мыши с усиленным обонянием, и это сработало. Исследователи наконец-то получили модель для изучения одорантных рецепторов человека, без понимания механизмов работы которых невозможно рационально разрабатывать новые запахи или, например, работать над восстановлением обоняния у пациентов с болезнью Паркинсона.

Сейчас ученые работают над коммерциализацией своих технологий и для этого основали компанию под названием MouSensor, LLC. Один из проектов компании – разработка платформы «нос-на-чипе» для «химической» диагностики ряда заболеваний. Кроме того, лаборатория получила финансирование от Министерства обороны США по проекту создания крыс, способных находить взрывчатку.

Фото: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Rat_noses.jpg
Подготовила Мария Перепечаева

: 13.07.2016