Ученые из института Солка разработали клетки млекопитающих, которые можно активировать с помощью ультразвука. Эта работа открывает путь к неинвазивным подходам глубокой стимуляции мозга. Авторы назвали свое новое направление соногенетикой — это когда клетками управляют с помощью звука.

Мы уже знаем, что ультразвук безопасен и что он может проходить через кости, мышцы и другие ткани. Это делает его идеальным инструментом для манипулирования клетками организма, – Срикант Чаласани, доцент Лаборатории молекулярной нейробиологии Солка.

Во время работы авторы искали белок млекопитающих, который сделал бы клетки высокочувствительными к ультразвуку на частоте 7 МГц. Это считается оптимальной и безопасной частотой.

Дальше исследователи добавили сотни различных белков, по одному за раз, в обычную клеточную линию человека (HEK), которая не реагирует на ультразвук. Затем они поместили каждую клеточную культуру в установку, которая позволяет им отслеживать изменения в клетках при ультразвуковой стимуляции.

После более чем года скрининга исследователи нашли тот белок, который сделал клетки HEK чувствительными к частоте ультразвука в 7 МГц. Это был канальный белок TRPA1, он позволяет клеткам реагировать на присутствие вредных соединений и активизирует работу ряда клеток в организме человека, включая те, что находятся в мозге и сердце.

Чтобы проверить, может ли канал активировать другие типы клеток в ответ на ультразвук, команда использовала подход генной терапии, в котором гены человеческого белка TRPA1 добавляют в определенную группу нейронов в мозге живых мышей. Затем ученые использовали ультразвук и выяснили, что активируются только нейроны с генами TRPA1.

Авторы отмечают, что подход, который они применили в соногенетике, заменит глубокую стимуляцию мозга, применяемую при болезни Паркинсона.