眼に熱受容体を有するGMマウスは赤外線ビジョンを獲得します

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ビデオ: PXBマウスはどのような研究に活用できるのか 2022, 12月
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Anonim
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スイスの科学者たちは、視覚障害の能力を赤外線範囲に拡大することで視覚障害を治療することを提案しています。概念をテストするために、遺伝子組み換えされた熱受容体が、レーザーによって活性化された盲目のマウスの網膜で発現されました。科学の記事の著者が報告しているように、レーザーフラッシュの直後に、マウスは彼らの前の物体を区別することができました。

網膜の光受容体の変性は、老年期の視力喪失の原因となることがよくあります。感光性の哺乳類細胞は、390〜700ナノメートルの範囲の波長の可視光を知覚します。

ダニエル・ヒリアーとボトン・ロスカが率いるバーゼル分子臨床眼科学研究所の研究者は、宇宙で配向する能力を回復するための珍しい解決策を提案しました-知覚を可能にする感熱チャネルで網膜細胞の光感受性タンパク質を補う約900ナノメートルの長さの波の赤外線放射の。

自然界では、一部のヘビはこの能力を持っていますが、1ミクロンの波長の赤外線を目ではなく、特別な器官の助けを借りて知覚します。視覚情報と熱情報はヘビの脳で組み合わされており、視覚よりも高い解像度で環境を知覚することができます。同時に、加熱されると電流を伝導し始めるTRPファミリーのイオンチャネル(一過性受容体電位)が温度の知覚に関与します。理論的には、これらのタンパク質は網膜細胞で発現する可能性がありますが、それらの活性化には過剰な放射線が必要であり、組織に損傷を与える可能性があります。

TRPチャネルの感度を高めるために、バイオエンジニアはそれらに対する特異的抗体によって認識されるアミノ酸配列を縫いました。次に、抗体に金ナノ粒子が付着し、表面プラズモン共鳴による放射線を増幅します。結果として得られるシステムは、より低いエネルギーの放射線でチャネルを活性化し、網膜を損傷から保護することを可能にするでしょう。

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膜に組み込まれた熱受容体とそれに対する抗体と結合したナノ粒子を使用した網膜活性化のスキーム

「フィールド」実験では、研究者はラットTRPV1タンパク質またはテキサススネークタンパク質を915nmまたは980nmの近赤外波長で吸収するナノ粒子と組み合わせて使用​​しました。細胞で試験した後、ウイルスベクターの一部として修飾されたイオンチャネルの遺伝子をモデルマウスの網膜に注入した。実験動物は、成人期に光受容体のほぼ完全な変性をもたらすゲノムの突然変異を持っていました。ウイルスの導入の結果、網膜の錐体の約半分が改変されたTRPV1を受けました。ナノ粒子を含む抗体は、別々に眼に注射されました。

研究者は、放射線の作用下でナノ粒子の存在下で錐体のカルシウム電流を検出することに成功し、網膜の神経節細胞層のニューロンの活性化も観察しました。しかし、システムの正常な動作は、実験動物のオブジェクトを区別する能力の回復によってのみ示され、研究者は次の方法でそれを確認しました。対照マウスと網膜に熱受容体を有するマウスを頭で固定し、しばらく飲まないようにした後、レーザーを目に当てて飲酒者を提供した。

動物はそれを見た場合にのみ飲酒者を積極的に使用できると信じられていました。確かに、実験では、熱受容体を発現しているマウスだけが飲み始め、それから研究者たちはこの方法がうまくいったと結論付けました。しかし、記事の著者は、そのようなマウスの宇宙をナビゲートする能力については何も言及していなかったので、そのような「赤外線ビジョン」の能力はまだ多くの要望を残していると推測できます。

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熱受容体の活性化をテストするための行動実験のスキーム。右のグラフは、GMマウス(オレンジと黒の点)とコントロール(灰色の点)によるパルス後の舐め(NIR)の頻度を示しています。

さらに、研究者らは、exvivo(すなわち体外)の視覚障害者の網膜で改変された熱受容体をテストしました。死後に採取された網膜サンプルは実験室で培養され、しばらくすると光に反応する能力を失いました。その後、改変されたTRPV1がウイルス送達を使用して光受容体で発現され、ナノ粒子の存在下で915nmでの照射に応答する能力がテストされました。科学者は、光受容体とニューロンの下層の両方でカルシウム電流を検出することができました。これは、信号伝達の成功を意味します。

バイオエンジニアリングは、より伝統的な形ではありますが、すでに人間の視力を回復するために使用されています。 2017年、米国は遺伝的に決定された失明の治療のための遺伝子治療を承認し、最近、CRISPRを使用して先天性失明の1つの形態を修正しようとしました。さらに、最近、視力を回復する方法がサルでテストされ、光受容体を完全にバイパスしました-光感受性タンパク質オプシンは、網膜の神経節細胞層のニューロンで直接発現されました。

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