Разработанный датчик серотонина поможет ученым исследовать сон и психическое здоровье

В новом исследовании, опубликованном в журнале Cell, ученые из  Национального института здравоохранения США (National Institutes of Health) использовали передовые методы генной инженерии для преобразования бактериального белка в новый исследовательский инструмент, который может помочь контролировать передачу серотонина с большей точностью, чем современные методы.

Актуальность вопроса

Серотонин — это нейрохимическое вещество, которое играет важную роль в том, как головной мозг контролирует наши мысли и чувства. Например, многие антидепрессанты предназначены для изменения сигналов серотонина, передаваемых между нейронами.

Доклинические эксперименты, в основном на мышах, показали, что сенсор помогает обнаруживать тонкие изменения уровня серотонина в мозге в реальном времени во время сна, страха и социальных взаимодействий, а также проверять эффективность новых психоактивных препаратов.

Материалы и методы исследования

В ходе этого исследования ученые превратили бактериальный белок в высокочувствительный датчик, который флуоресцентно загорается, когда он захватывает серотонин. Ранее ученые использовали традиционные методы генной инженерии для преобразования бактериального белка в датчик нейромедиатора ацетилхолина. Белок, называемый OpuBC, обычно захватывает питательный холин, который имеет аналогичную форму с ацетилхолином. Исследователи использовали алгоритмы машинного обучения, чтобы помочь компьютеру «придумать» 250 000 новых конструкций. 

Результаты научной работы

Эксперименты показали, что новый датчик надежно регистрирует серотонин на различных уровнях в мозге, практически не реагируя на другие нейромедиаторы или аналогичные препараты. Исследования на срезах мозга мышей показали, что сенсор реагирует на сигналы серотонина, посылаемые между нейронами в синаптических точках связи. Между тем, эксперименты на клетках в чашках Петри показали, что датчик может эффективно отслеживать изменения в этих сигналах, вызванных наркотическими веществами, включая кокаин, MDMA (также известный как экстази) и несколькими широко используемыми антидепрессантами.

Наконец, эксперименты на мышах показали, что датчик может помочь ученым изучить нейротрансмиссию серотонина в более естественных условиях. Например, исследователи наблюдали ожидаемый рост уровня серотонина, когда мыши бодрствовали, и падение, когда мыши засыпали. 

Ученые надеются, что это поможет исследователям лучше понять критическую роль серотонина в повседневной жизни и в развитии психиатрических расстройств.

Авторы другого исследования обнаружили, что пренатальный стресс связан с психоневрологическими расстройствами у потомства.

Хусаинов Руслан Халилович

Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider,  а также автор статей

E-mail для связи – [email protected];

ПроДокторов;

НаПоправку