Прозрачная муха и новый подход к изучению строения нервной системы

Ученые из Венского технологического института разработали новый элегантный метод для изучения строения нервной системы дрозофилы на уровне отдельных нейронов и связей между ними. Описание метода опубликовано в  Nature Communications. С помощью специальных веществ ученые сделали тело мухи совершенно прозрачным, при этом вся клеточная структура организма осталась неизмененной.

Строение нервной системы животных, особенно таких мелких, как плодовая мушка дрозофила (Drosophila melanogaster), всегда изучать сложно. Традиционный метод – окрашенные гистологические срезы мозга, сделанные в разных плоскостях. Однако, реконструировать на основе таких срезов анатомию даже крупных структур мозга, не говоря уже о тонкостях структуры отдельных нейронов чрезвычайно сложно, особенно у маленьких объектов вроде дрозофилы.

Как же упростить «жизнь» исследователя? С помощью специальных веществ авторы работы умудрились сделать тело мухи совершенно прозрачным, при этом вся клеточная структура организма осталась неизмененной.

Однако само по себе прозрачное тело мухи изучать не легче, чем обычную муху, если только не пометить нервные клетки специальными флуоресцентными молекулами, которые будут видны только в прозрачном теле. Мечение нервных клеток происходит только в организме живой мухи, поэтому их флуоресценция должна сохраняться после того, как организм сделают прозрачным. В этом и состояла основная проблема: все предыдущие методы, делающие ткани мухи прозрачными, приводили к утрате флуоресцентных сигналов.

Кроме того, ученые усовершенствовали и микроскоп, с помощью которого они планируют изучать нервную систему мух. Теперь можно послойно сканировать ткани насекомого, причем толщина слоя сократилась до 3 мкм вместо прежних 10, а дополнительные линзы позволили улучшить резкость изображения.

Так что теперь исследователи могут изучать только нейроны и их взаимодействия благодаря их специфическому свечению, не выделяя их из организма животного. Будем надеяться, что новый метод поможет разобраться в сложнейших хитросплетениях нейронов и их взаимодействиях друг с другом. Высказываются даже осторожные надежды, что на прозрачных мухах можно будет смоделировать нейродегенеративные заболевания, такие как болезни Альцгеймера и Паркинсона, и попробовать разобраться в их глубинных причинах.

Текст: Елизавета Минина

Pende, M., Becker, K., Wanis, M., Saghafi, S., Kaur, R., Hahn, C., … Dodt, H.-U. (2018). High-resolution ultramicroscopy of the developing and adult nervous system in optically cleared Drosophila melanogaster. Nature Communications, 9(1).

 doi:10.1038/s41467-018-07192-z