Ученые НИЦ "Курчатовский институт" в составе исследовательской группы создали новый кальциевый индикатор для наблюдения за нейронами мозга. Он позволил впервые одновременно визуализировать внутри клеток человека и кальциевую активность, и взаимодействия между белками. В перспективе разработка может применяться для диагностики болезней Альцгеймера и Паркинсона, а также некоторых видов рака. Результаты данной работы опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.
Как пояснил старший научный сотрудник лаборатории нейронаук Курчатовского института Фёдор Субач, для создания нового индикатора FRCaMP в качестве кальций-связывающего компонента был взят кальмодулин грибного происхождения: "Его аминокислотная последовательность отличается от кальмодулина из позвоночных, на базе которого сделаны существующие на данный момент аналоги. Мы предположили, что такой состав поможет избежать взаимодействия индикатора с внутриклеточными белками животных клеток". Благодаря этому использование FRCaMP более безопасно.
Исследование включало несколько этапов. Сначала ген кальмодулина выделили из грибов Schizosaccharomyces pombe. Затем с помощью молекулярного клонирования он был присоединен к красному флуоресцентному белку. Далее путем направленной селекции из более сотни тысяч вариантов индикатора выбрали один, обладающий оптимальными свойствами. На следующем этапе разработка была протестирована на раковых клеточных линиях человека, а затем – на нейрональных культурах, выделенных из мыши.
"Красный кальциевый индикатор FRCaMP является универсальным инструментом и может использоваться для изучения принципов кодирования информации в мозге. Наши эксперименты показали, что FRCaMP чувствителен к изменению концентрации кальция не только в цитозоле нейронов, но и в других типах клеток, например, в раковых. Поэтому, помимо нейродегенеративных заболеваний, новый индикатор может быть использован для борьбы с онкологией", – отметила старший научный сотрудник лаборатории нейронаук Курчатовского института Оксана Субач.
На следующем этапе ученые приступят к испытаниям на животных. Они планируют использовать FRCaMP для визуализации активности нейронов в зрительной коре мышей с помощью двухфотонной микроскопии.
В работе также приняли участие специалисты из НИИ нормальной физиологии им. П.К. Анохина, МФТИ и МГУ им. М.В. Ломоносова.