Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) и Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук (РАН) впервые использовали метод локальной фиксации потенциала (patch-clamp) для анализа трехмерных органоидов сетчатки (выращенные в лаборатории миниатюрные 3D-модели человеческой ткани). С его помощью они создали электрический паспорт фоторецепторов — клеток, которые превращают световой сигнал в изображение.
Patch-clamp — это электрофизиологический метод, который позволяет в реальном времени измерять токи ионов, которые проходят через клеточную мембрану. Фоторецепторы имеют ионные каналы, пропускающие натрий, калий, кальций и другие заряженные частицы. Метод позволяет проверить, работают ли эти каналы и насколько активно, изучить, как клетка взаимодействует с окружающей средой.
Ранее у разработчиков не было возможности точно проверить, насколько искусственно выращенные фоторецепторы соответствуют нативным по своим функциональным характеристикам. Органоиды могли не генерировать электрический ответ или работать со сбоями. Применение метода patch-clamp позволило измерить движение ионов через клеточные каналы. Полученные данные совпали с параметрами фоторецепторов взрослых приматов, что подтвердило адекватность модели.
Разработка российских ученых открывает новые возможности для фармацевтической и медицинской индустрии. Теперь средства для лечения дегенеративных заболеваний сетчатки можно тестировать на точной копии живой ткани, что повышает предсказуемость результатов доклинических исследований. Появляется объективный критерий контроля созревания органоидов: к 150 дню культивации клетки электрически соответствуют взрослому фенотипу. Кроме того, бионические имплантаты смогут генерировать стимуляцию на основе реальных электрических характеристик фоторецепторов, что делает ее более щадящей и эффективной.
В дальнейшем ученые планируют записать взаимодействие фоторецепторов с биполярными клетками — следующим звеном зрительной цепи — а также объединить метод patch-clamp с оптогенетикой, технологией управления клетками с помощью света. Это позволит создавать более точные модели для тестирования офтальмологических препаратов и разработки имплантатов нового поколения.
Ранее стало известно, что российские и зарубежные молекулярные биологи предложили новый метод исследования семиспиральных рецепторов — белков, отвечающих за передачу сигналов в клетках. Разработанный подход, называемый методом теплового сдвига (TSA), позволяет анализировать взаимодействие этих рецепторов с биологически активными молекулами проще и дешевле традиционных технологий.
