Исследователи, стремящиеся помочь людям, страдающим от зависимости, депрессии и боли, изучают, как работают определенные нейроны мозга, чтобы увидеть, можно ли ими управлять.

В статье, опубликованной 11 мая в Neuron , исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета и Вашингтонского университета в Сент-Луисе, наряду с несколькими другими университетами, успешно использовали белок, называемый парапинопсином, для отключения мозговых цепей. Этот белок содержится в миноге — древнем происхождении бесчелюстных рыб, похожих на угря. Исследователи заявили, что способность подавлять нейроны может в конечном итоге привести к отключению расстройств настроения и нежелательного поведения, такого как депрессия и зависимость.

«Мы обнаружили особый белок, полученный из миноги, который существует уже сотни миллионов лет. Мы взяли ген из этого белка и обнаружили, что можем контролировать то, как нейроны разговаривают друг с другом, то есть как химические вещества передаются в мозг. — сказал ведущий автор-корреспондент Майкл Брухас, профессор анестезиологии и медицины боли в Медицинской школе Вашингтонского университета и содиректор ядра визуализации и нейронных цепей Центра нейробиологии зависимости, боли и эмоций.

«В течение десятилетий нейробиологи использовали различные типы светочувствительных белков, которые экспрессируются в растениях и бактериях, чтобы экспериментировать со схемами мозга», — сказал Брухас. Но это первый случай, когда у миноги был взят белок для управления цепями мозга.

Парапинопсин — это тип белка, который называется «рецептор, связанный с g-белком» или GPCR. Эти GPCR появились на ранней стадии эволюции и могут быть обнаружены в организмах от бактерий до людей. Брухас сказал, что у млекопитающих есть по крайней мере 850 таких белков. Эти белки контролируют все, от частоты сердечных сокращений до накопления жира, поощрения и реакции на стресс. GPCR также хорошо реагируют на химические вещества, такие как дофамин и серотонин, которые заставляют людей чувствовать себя хорошо.

«Некоторые из этих путей GPCR хорошо сохраняются на протяжении миллионов лет эволюции, и это позволило нам взломать их с помощью парапинопсина», — сказал Брайан Копитс, ведущий автор и соавтор-корреспондент, доцент кафедры анестезиологии в Центре боли в Вашингтоне. Медицинский факультет Университета, где раньше находился доктор Брухас. Также были задействованы исследователи из Калифорнийского университета (UC), Лос-Анджелеса, Калифорнийского университета в Дэвисе, Калифорнийского университета в Сан-Диего и Цюрихского университета.

Лаборатория Бруха специализируется на GPCR. Но найти способ подавлять нейроны было трудно до открытия парапинопсина, сказал Брухас.

Исследователи обнаружили, что белок миноги реагирует на свет, а не на химические вещества — еще один подход к целевой доставке. Например, если в какой-то части мозга наблюдались приступы болезни Паркинсона, можно было бы изолировать эффект с помощью электрода, ослабить его с помощью корректировок нейротрансмиссии или подавить определенные пути для улучшения настроения.

Брухас сказал, что первоначальное открытие парапинопсина было сделано исследователями в Японии в лаборатории Теракита, которые открывали различные светочувствительные GPCR у разных видов.

«Это прекрасное объяснение того, почему фундаментальная наука так невероятно важна», — сказал Брухас. «Благодаря чьей-то тяжелой работе над фундаментальными биологическими открытиями у нас появился новый инструмент для медицинских исследований».

Брухас сказал, что его команда планирует использовать открытие для исследования, направленного на расширение своих знаний о внутренней работе мозга и определения методов лечения стресса, депрессии, зависимости и боли.