На высшем уровне
В последнее десятилетие внимание нейробиологов привлекает не изучение единичных нервных клеток, а исследования особенностей функционирования нейронных сетей. Именно на данном уровне выполняются ключевые функции мозга – обработка, хранение и передача информации. Однако изучение нейронных сетей имеет свои методические сложности. Традиционные методы изучения электрической и метаболической активности единичных нейронов не дают представления о структуре сети и ее функциональных особенностях. Широко распространенные методы, в частности иммуноферментный анализ, полимеразная цепная реакция или классические биохимические методы, не применимы для изучения нейронных сетей, поскольку не позволяют проводить эксперименты на живых клетках, требуя фиксации образца, и связаны с разрушением связей между ними.
Учеными Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского впервые в России успешно применена и оптимизирована для клеток нервной системы методика, которая определяет уровень экспрессии мРНК в живых, активно функционирующих клетках. Данный метод основан на использовании золотых РНК-зондов, разработанных немецкой компанией Merck. Благодаря своим малым размерам и исключительным свойствам РНК-зонды легко проникают в клетку и способны флуоресцировать, то есть светиться, при специфичном связывании с мРНК-мишенью. Визуализация мРНК осуществляется с помощью микроскопии и не требует дополнительных манипуляций по подготовке экспериментального образца. По уровню экспрессии мРНК можно судить об активности синтеза белков в клетке как в норме, так и при воздействии различных стресс-факторов.
По словам директора Института биологии и биомедицины ННГУ Марии Ведуновой, применение РНК-зондов в сочетании с методикой определения метаболической активности нейронных сетей – кальциевым имиджингом позволило исследовать активность тех клеток сети, в которых синтезируются интересующие исследователя мРНК. «Данный методический комплекс позволил нижегородским ученым продвинуться в разработках нового подхода защиты клеток головного мозга при гипоксии. Этот подход основан на применении нейротрофических факторов BDNF и GDNF. Сигнальные молекулы синтезируются в организме человека и регулируют дифференцировку нервных клеток, рост нейрональных отростков, образование контактов между клетками», – отметила Мария Ведунова.
В исследовании показано, что при гипоксии BDNF и GDNF препятствуют гибели нервных клеток и поддерживают их работоспособность. Были выявлены некоторые особенности молекулярных механизмов действия нейротрофических факторов при гипоксии, а также влияние одного нейротрофического фактора на уровень экспрессии другого. Таким образом, доказано, что РНК-зонды являются информативной методикой для нейробиологических исследований и открывают новые перспективы для изучения механизмов работы головного мозга как в норме, так и при неблагоприятном воздействии стресс-факторов.
