Les Japonais ont trouvé un moyen de marquer les neurones des nématodes

Il y a quelques semaines, nous avons publié un article décrivant le travail de scientifiques américains qui ont pu cartographier un cerveau de drosophile. Cela a pris 12 ans et 40 millions de dollars, mais le résultat en valait la peine, car ce projet permet de mieux comprendre le fonctionnement du système nerveux des organismes vivants.

Maintenant, il est devenu connu un projet intéressant de scientifiques japonais qui ont appris à étiqueter les neurones des nématodes Caenorhabditis elegans. Ce sont des vers dont le système nerveux ne comprend que 302 neurones, il est donc beaucoup plus facile de surveiller leur travail que dans le cas d'organismes vivants plus complexes.

Les Japonais ont pu faire ressortir des vers dont le système nerveux exprime un certain ensemble de marqueurs. De plus, un algorithme a été développé qui suit le travail des neurones de vers, identifiant l'activité des cellules individuelles en mode semi-automatique. Malheureusement, même dans le cas de ces organismes vivants simples, il n'a pas été possible de déterminer tous les neurones impliqués dans la vie du ver.



Mais la plupart des neurones ont pu s'identifier. C. elegans est une excellente option pour suivre le fonctionnement des neurones individuels et de l'ensemble du réseau. Les scientifiques ont compilé un modèle du système nerveux du ver, suivant les neurones individuels.

Fait intéressant, chez les vers adultes, l'emplacement des neurones individuels peut différer. Chez les jeunes individus, la différence n'est pas trop importante, mais chez les nématodes adultes, oui, par conséquent, le processus d'identification des cellules nerveuses est compliqué. Cependant, les scientifiques ont pu visualiser le travail de l'ensemble du système nerveux du ver, y compris l'état de repos et de mouvement.

Afin de déterminer quels neurones sont responsables de quoi, les scientifiques ont décidé d'utiliser des marqueurs spécifiques. Mais ils ne donnent pas une image complète, car une telle méthode ne convient que pour surveiller le fonctionnement de sous-systèmes individuels. Trop de cellules doivent être utilisées pour identifier chaque cellule individuelle.

Le projet a été lancé par Fuhui Long, qui a réussi à compiler un atlas 3D de larves de nématodes. Ils ont noté l'emplacement de 357 des 558 cellules de ver, ainsi que les options de localisation possibles. Mais les neurones du nœud nerveux principal ne sont pas décrits. La raison en est que leur densité dépasse l'indicateur admissible pour les méthodes de surveillance modernes.

Par conséquent, les scientifiques ont décidé de créer un nouvel ensemble d'identifiants. Afin de sortir de la situation, les Japonais ont identifié certains promoteurs avec des marqueurs fluorescents spéciaux. Un promoteur est une région spécifique de l'ADN qui est utilisée comme début de transcription. Différentes cellules sont caractérisées par différents promoteurs. Si vous le souhaitez, vous pouvez utiliser des protéines fluorescentes qui fonctionnent lors de l'expression d'un certain promoteur.

Les scientifiques ont décidé de choisir cette méthode particulière afin d'évaluer le principe du système nerveux des nématodes. Ainsi, les spécialistes ont surveillé l'expression de 35 promoteurs différents dans les cellules nerveuses de 311 vers. Après cela, les scientifiques ont décidé de comparer les emplacements des mêmes cellules dans différents vers. Des cellules qui peuvent être placées dans le corps du ver de différentes manières ont été isolées.

La dernière étape du projet a été l'isolement de trois promoteurs responsables du travail d'un grand nombre de cellules, puis la liaison des cellules aux cellules fluorescentes, ce qui a permis de déterminer le nombre optimal de cellules nerveuses dans le nématode.

De plus, les scientifiques ont pu créer un algorithme automatisé pour déterminer les neurones d'une nouvelle lignée de C. elegans. Il compare l'expression de marqueurs isolés et la position des cellules nerveuses des nématodes. Si nécessaire, vous pouvez ajuster manuellement la définition des neurones.



En conséquence, les spécialistes ont pu déterminer la majorité des neurones dans le haut du corps du ver par le modèle d'expression. Il s'est avéré que la position des cellules est instable, mais les scientifiques ont identifié des paires de cellules qui se trouvent souvent dans le corps du ver à proximité, de sorte que vous pouvez identifier les modèles de localisation des cellules.

En conséquence, les scientifiques ont créé un algorithme qui a correctement déterminé les neurones actifs. La précision était d'environ 78%. Certes, certaines cellules ne sont pas identifiées, elles ne sont pas dans les atlas. Certaines cellules n'étaient généralement trouvées que dans le corps d'un très petit nombre de nématodes.



Dans un avenir proche, les scientifiques vont étudier un nombre beaucoup plus grand d'individus. Des expériences régulières révéleront des promoteurs spécifiques et compléteront la base de données des marqueurs des cellules de ver finies.