Marvel вдохновил: магниты и искусственный ген позволили управлять поведением животных

Майкл Уилер и Али Дениз Гюлер создали искусственный ген, который в сочетании с магнитным полем, позволяет им контролировать нейронные цепи
(фотография Dan Addison).

Учёные из Университета Виргинии показали, что нейронами в мозге, которым был добавлен искусственный ген, можно дистанционно управлять с помощью магнитного поля. Новое исследование американских нейробиологов имеет колоссальное значение для потенциального будущего лечения целого ряда неврологических заболеваний, например, шизофрении или болезни Паркинсона.

"Мы, вероятно, сделали важнейший шаг на пути к разработке "инструмента мечты". Он поможет дистанционно управлять нейронными цепями, манипулируя определёнными клетками мозга. Для этого используются искусственно созданные генные продукты, которые реагируют на магнитное поле", — рассказывает профессор биологии Али Дениз Гюлер (Ali Deniz Güler), который вёл исследования в нейробиологической лаборатории.

Гюлер совместно с Майклом Уилером (Michael Wheeler) использовали сконструированный ген для того, чтобы клетки могли "почувствовать" наличие магнитного поля. Они связали ген, который отвечал за растягивание клетки, с другим, функционирующий как наномагнетик. Такая синтетическая комбинация "включалась" только в том случае, когда есть магнитное поле, что позволяло исследователям контролировать активность нейронов в мозге.

Отметим, что Гюлер и Уилер назвали искусственный ген "Магнето" (Magneto) в честь марвеловского персонажа, который умеет изменять магнитные поля.

"Мы хотели активизировать при помощи магнетизма определённый набор нейронов в мозге, ответственных за удовольствие", — отмечает Гюлер.

Учёные использовали генную терапию, чтобы ввести искусственный ген взрослым мышам и эмбрионам рыбок данио-рерио (являющихся животной моделью человека).

После этого исследователи наблюдали за дистанционной активизацией нейронов в присутствии магнитного поля. Это проявлялось в изменённом поведении животных.

В серии экспериментов на мышах, которым был внедрён искусственный ген Magneto, животные добровольно шли в те места клетки, где присутствовало магнитное поле (именно там они чувствовали удовольствие). Это можно сравнить с тем, как животные идут туда, где находится еда.

Отмечается, что когда магнитное поле было выключено, животные не проявляли какого-либо интереса к этой части клетки. Однако стоило учёным снова включить его, как они снова стремились переместиться в "магнитную" часть клетки.

"Мышам нравилось находиться в магнитной части камеры, они испытывали некоторое удовольствие, поскольку мы дистанционно включали нейроны, которые отвечают за награду", — объясняет Уилер.

Мыши без гена Magneto не демонстрировали подобные изменения в поведении в присутствии магнитного поля.

В опытах на эмбрионах данио-рерио были похожие результаты: они активно двигались при включении магнитного поля. После того как магнитное поле выключалось, поведение эмбрионов изменялось: они переставали так активно шевелиться.

"Такие реакции двух разных видов животных подтверждают, что клетки, содержащие искусственный ген, включаются в магнитном поле, — замечает Уилер. – Эти поля могут проникать в мозг независимо от плотности ткани, подобно МРТ. Они могут включать определённые цепи в конкретный момент времени, когда испытуемый находится в пределах магнитного поля".

Гюлер добавил, что "если мы можем использовать генную терапию, чтобы осуществлять контроль над нейронами, то существует потенциал модифицировать или устранять последствия некоторых неврологических заболеваний, контролируя работу нейронных сетей. Наш метод может быть одним из возможных подходов".

"Такой способ может проложить путь к созданию лечения неврологических заболеваний с помощью магнетизма. Этот способ точный и неинвазивный", — добавляет учёный

По словам нейробиолога, такой метод может быть использован уже сейчас, чтобы лучше понять развитие мозга и его функционирование.

Исследование было описано в статье журнала Nature Neuroscience.

Сегодня