Это открывает новые возможности для изучения работы мозга и в перспективе — для лечения эпилепсии, зависимости и ПТСР.

Команда нейробиолога Дона Арнольда из USC Dornsife разработала генетические инструменты, которые точечно разрушают либо возбуждающие, либо тормозные синапсы — места контакта между нервными клетками. При этом сами нейроны остаются нетронутыми.

Результаты опубликованы в издании eLife.

Как это работает

• В основе метода — естественный механизм утилизации белков в клетке.
• Ученые модифицировали ферменты (E3-лигазы), которые обычно помечают поврежденные белки для уничтожения.
• Эти ферменты соединили с белками, прицельно связывающимися с каркасом синапсов.
• В результате система клетки сама разрушает нужные соединения, не трогая остальные.

Инструменты назвали PFE3  (для возбуждающих синапсов) и GFE3  (для тормозных). Есть и усовершенствованные версии: одна активируется светом (paGFE3), другая — химическим сигналом (chGFE3).

Главное преимущество — обратимость. Как только действие инструментов прекращается, синапсы восстанавливаются за несколько дней. Это позволяет не только «отключать» нейронные цепи и наблюдать последствия, но и возвращать их в исходное состояние.

Никто раньше не мог так точно удалять конкретные синапсы, не затрагивая весь нейрон, — говорит Арнольд.

Пока метод тестируют в лабораториях, но в будущем он может лечь в основу терапии, которая будет исправлять сбои в мозге с хирургической точностью.

Этот метод — не просто очередной инструмент в арсенале нейробиологов. Он позволяет точечно вмешиваться в нейронные цепи, что раньше было невозможно.

Что это дает

• Понимание работы мозга. Можно «отключать» конкретные связи и смотреть, как это влияет на поведение, память, восприятие.
• Лечение психических расстройств. Например, при эпилепсии или ПТСР есть гиперактивные нейронные пути — их можно временно «заглушить».
• Безопасность. В отличие от лекарств, которые действуют на весь мозг, этот метод минимизирует побочные эффекты.

Но главное — обратимость. Раньше разрушенные синапсы восстановить было нельзя. Теперь ученые могут экспериментировать без необратимых последствий.

Заметим, что метод пока далек от клинического применения. Он требует генетической модификации нейронов, а это значит, что в нынешнем виде его нельзя просто «ввести» в мозг пациента. Кроме того, неизвестно, как долго можно безопасно держать синапсы „выключенными“ и не нарушит ли их восстановление другие функции мозга.

Ранее ученые открыли гены, отвечающие за размер мозга и интеллект.