Новое исследование, опубликованное сегодня в Scientific Reports, разработало способ отслеживания крошечных носителей сообщений в мозгу, который может оказаться полезным при диагностике и лечении травм, инфекций или заболеваний.
В исследовании, проведенном в лаборатории доцента Дэвида Фелисиано в Научном колледже Клемсона, используется светящаяся мышь, названная «Тигровой мышью», для отслеживания движения информативных частиц, обнаруженных в жидкостях организма, по всему телу. называются внеклеточными везикулами (EVs).
Трансгенная мышь с индуцируемым зеленым флуоресцентным белком EV Reporter (TIGER) служит для исследователей еще одним небольшим шагом к пониманию разнообразия функций EV. Везикулы содержат «сообщения» в виде коротких последовательностей РНК или микроРНК, которые действуют как инструкции для межклеточной коммуникации во всем, от индукции иммунного ответа до помощи в формировании нейронов. Потенциальные функции ВВ безграничны, поскольку инструкции, выдаваемые везикулами, зависят от клеток, из которых они происходят.
Используя мышь TIGER, исследователи надеются более легко определить эти типы клеток, которые выделяют электромобили.
До этого момента максимум, что кто-либо мог сделать, это изучать ЭВ в клеточных линиях, изучать их in vitro или трансплантировать их мышам и изучать их таким образом. Таким образом, мы можем изучить более внутренний эффект, который Электромобили имеют модельную систему, потому что эти мыши выведены с репортерной системой в своих генах», - сказала Виктория Неклз, аспирант и первый автор исследования.
Чтобы создать мышь, исследователи полагались на рекомбинацию Cre-lox, тип редактирования генов, который может активировать или деактивировать определенные гены путем введения набора генетических инструкций, называемых кассетой, в одну клетку мыши. эмбрион. После инъекции кассета может интегрироваться в геном мыши, и по мере размножения клеток кассета становится единым целым с взрослеющей мышью.
В исследовании Неклза исследователи разработали кассету, которая может заставить электромобили светиться зеленым с помощью белка, называемого зеленым флуоресцентным белком. Когда мышь TIGER спаривается с другой мышью, у которой есть уникальный фермент - рекомбиназа Cre - тогда у детенышей мышей активируется зеленая флуоресценция. Процесс может стать более точным, если скрестить мышь TIGER с мышью Cre, у которой рекомбиназа Cre активируется только в определенных типах клеток, а это означает, что в потомстве пары будут светиться только определенные клетки, а другие нет. В третьем случае исследователи могут контролировать, когда клетки начинают светиться, добавляя в рацион щенков препарат под названием тамоксифен, который включает флуоресценцию. Хотя изменение не видно невооруженным глазом, флуоресценцию можно увидеть, сфотографировав детенышей мыши с помощью флуоресцентного сканера или ультрафиолетового фонарика.
«Полезность этого заключается в том, что вместо горохового супа из множества разных вещей у вас есть отдельные компоненты, которые помечены, и мы знаем, откуда они взялись», - сказал Феличиано. «Причина, по которой это важно, заключается в том, что это позволяет нам увидеть, как разные клетки участвуют в различных физиологических или патофизиологических состояниях».
Предыдущее исследование в лаборатории Feliciano показало, что внеклеточные везикулы высвобождаются нервными стволовыми клетками, а затем поглощаются микроглией, иммунными клетками центральной нервной системы, которые являются первой линией защиты от инфекции, повреждения или воспаления в организме. мозг. Это исследование показало, что внеклеточные везикулы потенциально могут быть сконструированы для направления микроглии к больным или поврежденным частям мозга, где они могут помочь в иммунном ответе..
С разработкой мыши TIGER Неклз смог открыть другой тип клеток, который высвобождает электромобили: астроциты, глиальные клетки головного и спинного мозга, которые передают питательные вещества, поддерживают ионный баланс и восстанавливают повреждения нервной системы. среди других функций.
«Используя мышь, мы выяснили, что астроциты выделяют электромобили, которые помогают микроглии созревать», - сказал Неклз. «Мы не знаем точного механизма, с помощью которого это происходит, но благодаря мыши мы можем идентифицировать по крайней мере несколько различных источников электромобилей и по-разному интерпретировать их функционирование».
Значение этой работы, по словам Феличиано, заключается в создании «атласа», который мог бы помочь в диагностике и лечении различных заболеваний.
Если у вас есть клеточный тип, и вы знаете, как он изменяется при любом заболевании и как изменяются ЭВ, которые он выделяет, то у вас фактически есть атлас - карта информации для каждого пузырька для каждого источника, - сказал Феличиано. «Итак, кто-то приходит в клинику, и у него есть определенное заболевание с определенными симптомами. Вы можете представить, что у него берут везикулы из образца крови, и у вас есть штрих-код или отпечаток пальца, который соответствует нашим известным штрих-кодам. И мы могли бы сказать: «Похоже, много астроцитов EV, много больных EV». И мы могли бы диагностировать болезнь на основе этого».
Спустя пять лет после начала исследования и после тщательной проверки всех данных для разработки трансгенной мыши Фелисиано говорит, что его команда находится на этапе перегруппировки.
"Теперь, когда мы во всем разобрались, мы можем спросить: "Что мы хотим изучать больше всего?" У нас есть инструмент, которого нет ни у кого, поэтому какой вопрос является самым важным вопросом, на который мы можем ответить и внести свой вклад?» - сказал Фелисиано.
«Цель состоит в том, чтобы помочь всем достичь своих целей. Когда выигрывают все, выигрываешь и ты. Теперь другие лаборатории, изучающие электромобили, могут извлечь выгоду из этого инструмента», - добавил он.