Многие годы зеленый оставался самым надежным цветом для визуализации живого головного мозга. Теперь в дело вступает красный: исследователи из лаборатории Джона Б. Пирса из Йельской школы медицины и Стэнфордского университета разработали метод визуализации на основании флюоресцентных белков, которые «подсвечивают» активные нейроны красным. Исследование опубликовано в Nature Methods.
VARNAM в моторной коре головного мозга мыши. Справа внизу: увеличенный корковый пирамидальный нейрон, экспрессирующий на мембране. Credit: Madhuvanthi Kannan and Ganesh Vasan
В методе используется белок VARNAM (Voltage-Activated Red Neuronal Activity Monitor) – один из пептидов, называемых генетически закодированными индикаторами напряжения (GEVI), которые меняют интенсивность флуоресценции при прохождении электрического импульса через нейрон. Существующие ранее красные флюоресцентные индикаторы визуализировали нейроны не так хорошо, чтобы быть полезными для исследователей, наблюдающих за функционирующим мозгом. К тому же с ранее использованными GEVI нельзя было одновременно подсветить несколько типов клеток разными цветами.
Теперь это возможно: команда продемонстрировала, что VARNAM работает в нескольких системах (in vitro и in vivo) и способен визуализировать всплески активности мозга мухи в двух оттенках – зеленом и красном.
Исследователи опробовали различные красные флуоресцентные белки, прежде чем найти найти VARNAM с оптимальными фотофизическими свойствами. Для этого они использовали метод автоматического скрининга, который позволил изучить тысячи потенциальных протеинов и выбрать наиболее чувствительные к напряжению – самые яркие и быстрые.
Авторы (слева направо): Ганеш Васан (Ganesh Vasan), Винсент Пьерибон (Vincent Pieribone), Мадхуванти Каннан (Madhuvanthi Kannan) из лаборатории Джона Б. Пирса Йельского университета
«VARNAM – это значительный прогресс в контроле электрической активности клеток головного мозга менее инвазивно и более комплексно. В будущем он поможет понять, как сложно устроенная нервная система определяет сложное поведение, отличительную черту человека и животных», – рассказал Винсент Пьерибон (Vincent Pieribone), один из авторов работы.
Текст: Любовь Пушкарская
Fast, in vivo voltage imaging using a red fluorescent indicatorbyMadhuvanthi Kannan, Ganesh Vasan, Cheng Huang, Simon Haziza, Jin Zhong Li, Hakan Inan, Mark J. Schnitzer and Vincent A. Pieribone in Nature Methods. Published November 2018
https://doi.org/10.1038/s41592-018-0188-7
