Os japoneses encontraram uma maneira de marcar os neurônios nematóides

Algumas semanas atrás, publicamos um artigo descrevendo o trabalho de cientistas americanos que foram capazes de mapear um cérebro de Drosophila. Foram necessários 12 anos e US $ 40 milhões, mas o resultado valeu a pena, porque este projeto permite que você entenda melhor como funciona o sistema nervoso dos organismos vivos.

Agora, tornou-se conhecido um interessante projeto de cientistas japoneses que aprenderam a rotular neurônios dos nematoides Caenorhabditis elegans. Estes são vermes, cujo sistema nervoso consiste em apenas 302 neurônios; portanto, monitorar seu trabalho é muito mais fácil do que no caso de organismos vivos mais complexos.

Os japoneses conseguiram extrair vermes cujo sistema nervoso expressa um certo conjunto de marcadores. Além disso, foi desenvolvido um algoritmo que rastreia o trabalho dos neurônios sem-fim, identificando a atividade de células individuais em um modo semi-automático. Infelizmente, mesmo no caso desses organismos vivos simples, não foi possível determinar todos os neurônios envolvidos na vida do verme.



Mas a maioria dos neurônios pôde ser identificada. C. elegans é uma excelente opção para rastrear a operação de neurônios individuais e de toda a rede. Os cientistas compilaram um modelo do sistema nervoso do verme, rastreando neurônios individuais.

Curiosamente, em vermes adultos, a localização de neurônios individuais pode ser diferente. Em indivíduos jovens, a diferença não é muito significativa, mas em nematóides adultos, sim, portanto, o processo de identificação de células nervosas é complicado. No entanto, os cientistas foram capazes de visualizar o trabalho de todo o sistema nervoso do verme, incluindo o estado de repouso e movimento.

Para determinar quais neurônios são responsáveis ​​pelo quê, os cientistas decidiram usar marcadores específicos. Mas eles não fornecem uma imagem completa, pois esse método é adequado apenas para monitorar a operação de subsistemas individuais. Muitas células devem ser usadas para identificar cada célula individual.

O projeto foi lançado por Fuhui Long, que conseguiu compilar um atlas 3D de larvas de nematóides. Eles observaram a localização de 357 de 558 células-verme, bem como possíveis opções de localização. Mas os neurônios do nó do nervo da cabeça não são descritos. O motivo é que sua densidade excede o indicador admissível nos modernos métodos de monitoramento.

Portanto, os cientistas decidiram criar um novo conjunto de identificadores. Para sair da situação, os japoneses identificaram certos promotores com etiquetas fluorescentes especiais. Um promotor é uma região específica do DNA que é usada como o início da transcrição. Células diferentes são caracterizadas por diferentes promotores. Se desejar, você pode usar proteínas fluorescentes que funcionam quando a expressão de um determinado promotor.

Os cientistas decidiram escolher esse método específico para avaliar o princípio do sistema nervoso dos nematóides. Assim, especialistas monitoraram a expressão de 35 diferentes promotores nas células nervosas de 311 vermes. Depois disso, os cientistas decidiram comparar os locais das mesmas células em diferentes vermes. Células que podem ser colocadas no corpo do verme de diferentes maneiras foram isoladas.

A etapa final do projeto foi o isolamento de três promotores responsáveis ​​pelo trabalho de um grande número de células e, em seguida, a ligação de células a células fluorescentes, o que possibilitou determinar o número ideal de células nervosas no nematóide.

Além disso, os cientistas foram capazes de criar um algoritmo automatizado para determinar os neurônios de uma nova linhagem de C. elegans. Ele compara a expressão de marcadores isolados e a posição das células nervosas do nematóide. Se necessário, você pode ajustar a definição de neurônios manualmente.



Como resultado, os especialistas foram capazes de determinar a maioria dos neurônios na parte superior do corpo do verme pelo padrão de expressão. A posição das células, como se viu, é instável, mas os cientistas identificaram pares de células que geralmente estão no corpo do verme próximo, para que você possa identificar padrões de localização das células.

Como resultado, os cientistas criaram um algoritmo que determinou corretamente os neurônios ativos. A precisão foi de cerca de 78%. É verdade que algumas células permaneceram não identificadas; elas não estão nos atlas. Algumas células geralmente eram encontradas apenas nos corpos de um número muito pequeno de nematóides.



Num futuro próximo, os cientistas estudarão um número muito maior de indivíduos. Experimentos regulares revelam promotores específicos e complementam o banco de dados de marcadores de células-verme acabadas.