С помощью нового метода можно контролировать формирование отдельного синапса и проследить за его дальнейшей судьбой.

Это позволит упростить и ускорить поиск лекарств, препятствующих разрушению синаптических контактов, что лежит в основе многих психоневрологических заболеваний.

Нейроны; утолщения обозначают места синаптических контактов. (Фото Thomas Deerinck, NCMIR .)

Каждый из 100 млрд нейронов в головном мозгу образует тысячи соединений с другими. Через межнейронные соединения, или синапсы , нервные клетки обмениваются информацией, координируют работу друг друга, на синапсах построена вся высшая нервная деятельность. Симптомы самых разных неврологических недугов, от аутизма до синдрома Альцгеймера, проявляются именно из-за уменьшения числа межнейронных контактов. Следовательно, учёные уже давно задумываются над тем, как можно усилить синаптический контакт, сделать его более прочным и стабильным. Найти такое средство — это значит совершить революцию в лечении психоневрологических расстройств.

Чтобы побольше узнать о поведении нервных клеток, их выращивают в культуре клеток. Это позволяет рассмотреть образование синапса и его работу во всех деталях: как устанавливается соединение, как передающий нейрон выделяет нейромедиаторы, которые потом усваиваются принимающей клеткой, как это способствует передаче электрического импульса и т. д. Но проблема в том, что даже в культуре клеток за нейронами уследить не получается: в процессе роста образуется настоящая каша из клеток и межклеточных соединений. И понять, как именно подействовало на тот или иной синапс конкретное лекарство, попросту невозможно.

Исследователи из Массачусетского технологического института (США) решили эту задачу на удивление просто. В их экспериментах нейрон рос в отдельной ячейке, из которой был только один выход. Аксон нейрона во время роста протягивался в этот канал и на выходе встречал другие клетки, с которыми образовывал межклеточное соединение. Таким образом, учёные точно знали, что один нейрон является передающим, а другой — принимающим. Иными словами, им удавалось установить одностороннюю связь. При этом можно было изучать конкретный синапс в конкретном месте.

Используя этот метод, исследователи создали тысячи таких синапсов и проверили на них некоторые из лекарств, которые, предположительно, должны были благоприятно сказываться на межнейронном контакте. Способ зарекомендовал себя с самой лучшей стороны: он был в десять раз чувствительнее к изменениям в межнейронном контакте, чем прочие известные технологии. В журнале Nature Communications учёные приводят данные по одному из ингибиторов фермента гистоновой деацетилазы. От этого белка зависит, насколько плотно будет свёрнута ДНК в ядре: если ДНК сильно компактизована, то гены, записанные в ней, неактивны, недоступны для белковых машин. Гистоновая деацетилаза усиливает компактизацию ДНК, из-за чего умолкают гены, ответственные за формирование синапсов. Специалисты МТИ полагали, что если подавить работу этого фермента, то это простимулирует образование новых межнейронных контактов и укрепит старые.

Было протестировано несколько ингибиторов гистоновой деацетилазы, и найден один, который на 300% повышал прочность синаптического соединения. Не все ингибиторы производили нужный эффект; требовалось обнаружить единственный, который будет влиять на упаковку именно тех генов, что отвечают за синапсы. Как раз предложенный исследователями метод контролируемого образования синапсов позволил отобрать из многих веществ-кандидатов самое эффективное соединение.

Авторы надеются, что их разработка позволит не только больше узнать о природе синаптического контакта и передаче нервного импульса, но и подтолкнёт исследования, связанные с поиском лекарств против болезней Альцгеймера, Паркинсона и прочих нейродегенеративных и психоневрологических хворей.