Новая репортерная линия мышей предлагает мощный генетический инструмент для идентификации P2X2-экспрессирующих клеток
Экспрессия tdTomato (красный) в узловых сенсорных нервных клетках, экспрессирующих P2X2. Фото: Томас Тейлор-Кларк, Университет здравоохранения Южной Флориды; опубликовано в eNeuro

Несмотря на частые сообщения о «медицинских открытиях», достижения в биомедицинской и клинической науке обычно происходят постепенно. Ученые уточняют наше понимание того, как устроен мир, используя новые инструменты и данные, которые могут бросить вызов традиционному мышлению — постоянный процесс пересмотра, который дает новые ответы на старые вопросы и часто ставит другие вопросы.

В статье eNeuro, опубликованной 15 июля, исследователи Медицинского колледжа Морсани Университета Южной Флориды описывают линию репортерных мышей, которую они создали в поисках нового способа ответа на старый вопрос: является ли пуринергический рецептор ген P2X2 экспрессируется в определенных популяциях сенсорных нервных клеток?

«Нам нужна была подходящая модель мыши, чтобы визуализировать, где находится P2X2, чтобы мы могли доказать, что ген действительно экспрессируется в очень дискретной группе сенсорных нервов. И поскольку, продвигаясь вперед, нам нужна репортерная система, которая позволяет нам манипулировать эти блуждающие узловатые нервы точно и по-разному используются в терапевтических целях «, — сказал старший автор Томас Тейлор-Кларк, доктор философии, профессор кафедры молекулярной фармакологии и физиологии.

«Этот документ является примером того, как повторное рассмотрение вопросов с помощью более совершенных методов приводит к более четкому пониманию, и в наши дни ясность и воспроизводимость данных являются первостепенной проблемой в науке».

Рецептор P2X2 (сокращенно P2X2) принадлежит к семейству ионных каналов P2X, которые расположены на поверхности клеточных мембран и активируются нейромедиатором аденозинтрифосфатом (АТФ). P2X2 играет ключевую роль в сенсорных процессах, включая вкусовые ощущения, слух, некоторые аспекты регуляции артериального давления и восприятие физических стимулов во внутренних органах, таких как легкие и мочевой пузырь.

р. Тейлор-Кларк изучает сенсорные нервы дыхательных путей, влияющие на защитное поведение, включая кашель, и что происходит, когда они ошибаются при болезни или травме. Чтобы продолжить свои исследования, его команде нужен был более надежный подход, чтобы различать, какие подмножества клеток экспрессируют P2X2, особенно в головном и спинном мозге (центральная нервная система) и периферической нервной системе (нервы за пределами головного и спинного мозга). Существующие фармакологические и биохимические методы не были достаточно селективными, что приводило к резко различающимся паттернам экспрессии генов, что затрудняло точную оценку типов клеток, экспрессирующих P2X2.

Итак, исследователи USF Health создали мышь-нокаут, в которой использовался мощный генетический подход, который можно было бы использовать в будущих экспериментах. Они создали мышь, которая экспрессирует рекомбиназу бактериального фермента cre в клетках, экспрессирующих ген P2X2. Фермент манипулирует определенными участками (последовательностями lox) в ДНК. Затем они скрестили эту мышь P2X2-cre со второй мышью, имеющей специфические последовательности lox, которые продуцируют значительные уровни tdTomato — ярко-красного флуоресцентного белка — под контролем cre. У потомков мышей P2X2-cre и мышей, чувствительных к cre, tdTomato надежно экспрессируется и специфически обнаруживается (визуализируется) в экспрессирующих P2X2 клетках, даже когда уровни экспрессии P2X2 низкие.

«С помощью этой системы легче увидеть любой тип клеток, который вы хотите исследовать», — сказал доктор Тейлор-Кларк. «И поскольку многие линии мышей имеют разные генетические модели экспрессии, чувствительные к cre, вы можете манипулировать практически любым геном или генетическим процессом, чтобы проверить его роль в функции ткани/органа с помощью модульного подхода».

Исследователи подробно рассказали, где они нашли P2X2. Как они и подозревали, ген экспрессировался преимущественно в системе сенсорных нервов блуждающего нерва, где скопления клеток передают сенсорную информацию о состоянии органов тела в центральную нервную систему. В частности, почти все узловатые нейроны блуждающего нерва (более 85%) экспрессируют P2X2, по сравнению с почти ни одним из нейронов яремной вены. (Узловатая и яремная — две группы нейронов блуждающей системы.)

Исследователи продемонстрировали некоторую экспрессию P2X2 во вкусовых рецепторах языка, сонной артерии, трахее (дыхательном горле) и пищеводе. Они наблюдали P2X2 в волосах и опорных клетках улитки (кость внутреннего уха, важная для слуха), но не наблюдали, как сообщалось в некоторых предыдущих исследованиях, в сенсорных нервах, иннервирующих волосковые клетки.

За некоторыми исключениями, экспрессия P2X2 отсутствовала в типах клеток центральной нервной системы. По словам доктора Тейлор-Кларк, более ранние исследования репортерных мышей с использованием установленных биохимических методов показали экспрессию P2X2 практически в каждой области мозга, поэтому группа USF Health была удивлена, обнаружив, что P2X2 экспрессируется в очень ограниченном подмножестве нейронов.

«Но на самом деле это обнадеживает, потому что, если мы манипулируем (экспрессией генов), мы хотим, чтобы эффекты были очень узкими и целенаправленными, а не широко распространенными», — добавил он. «Селективность — отличительный признак любого терапевтического подхода. В противном случае вы не получите желаемого положительного результата и можете получить нежелательные побочные эффекты».

Другие исследования показали, что активация узловых сенсорных нервов уменьшает кашель, а активация яремных сенсорных нервов усиливает кашель. Доктор Тейлор-Кларк надеется проверить, могут ли узловые нейроны защищать от хронического кашля, модифицировав систему P2X2-cre таким образом, чтобы она избирательно подавляла только узловые нейроны, не блокируя все остальные нервные импульсы.

«Наш следующий шаг — манипулировать этой системой P2X2-cre так, чтобы вместо экспрессии tdTomato мы могли экспрессировать белок, который при добавлении лекарства затем либо искусственно активирует, либо ингибирует клетки, экспрессирующие P2X2», — сказал он. «В настоящее время мало что известно о физическом взаимодействии узловых нервных окончаний (окончаний) в трахее и других органах-мишенях, а также о том, как это изменяется с болезнью. Наша цель — детальное знание всех различных подтипов сенсорных нервов и того, как они функции контролирующих органов, поэтому мы можем помочь провести целенаправленную терапию нейромодуляторами. «/p>




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *