Scoperti nuovi vettori virali per mappare i circuiti neurali di diverse scale

Un team di ricercatori dell’Università della California, Irvine, ha creato 20 nuovi vettori virali ricombinanti per la mappatura dei circuiti neurali che offrono una serie di vantaggi significativi rispetto agli strumenti esistenti, tra cui la capacità di rilevare cambiamenti microstrutturali nei neuroni cerebrali di modelli di invecchiamento e malattie come l’Alzheimer.

Lo studio pubblicato online oggi sul giornale “Molecular Psychiatry” ha presentato dati dimostrativi della potenza di questi nuovi vettori, che esprimono una serie di proteine fluorescenti migliorate per fornire capacità multi-scala e multi-modale estese. Questi nuovi vettori virali ricombinanti sono progettati per indirizzare componenti molto specifiche della biologia dei neuroni al fine di analizzare i cambiamenti patologici che si verificano durante malattie come l’Alzheimer.

I vettori virali ricombinanti naturalmente presenti nell’infezione della rabbia mirano al sistema nervoso. Gli scienziati hanno sfruttato questa tendenza per creare forme modificate del virus della rabbia che sono accoppiate a sensori e ad altre cariche – ad esempio, alcuni rispondono alla luce diventando di colore verde brillante – che agiscono come traccianti per mappare i circuiti cerebrali.

“Il potenziamento degli strumenti genetici virali è cruciale per migliorare la mappatura anatomica e gli studi funzionali delle reti neurali specifiche dei singoli tipi di cellule e dei singoli circuiti”, ha affermato Xiangmin Xu, co-autore corrispondente e professore di anatomia e neurobiologia dell’UCI e direttore del Center for Neural Circuit Mapping. “Queste nuove varianti migliorano in modo significativo la capacità e l’ampiezza dell’etichettatura neurale e della mappatura dei circuiti a livello microscopico e macroscopico e delle modalità di imaging, compresi i microscopi a luce e a raggi X in 3D. Metteremo questi nuovi strumenti a disposizione della comunità delle neuroscienze attraverso la nostra piattaforma di servizi in funzione presso il CNCM.”

Questi nuovi vettori virali ricombinanti sono progettati per indirizzare componenti molto specifiche della biologia dei neuroni al fine di analizzare i cambiamenti patologici che si verificano durante malattie come l’Alzheimer. Possono essere mirati a specifiche localizzazioni subcellulari e organelli, nonché all’imaging in vivo delle attività neuronali utilizzando indicatori del calcio. Il team ha condotto un’analisi di imaging dei cervelli dei topi per dimostrare il potere scopritivo di questi nuovi strumenti.

“Questi strumenti all’avanguardia hanno un enorme potenziale per la comprensione della circuitazione neurale sia in condizioni normali che patologiche e offrono la possibilità di indirizzare regioni specifiche del cervello con peptidi o proteine di precisione per modulare le funzioni neuronali per strategie di trattamento mirato”, ha dichiarato Bert Semler, co-autore corrispondente e professore distinto di microbiologia e genetica molecolare dell’UCI.

Alexis Bouin, Ph.D., e Ginny Wu sono co-primi autori che hanno guidato e coordinato il progetto. Altre persone coinvolte sono Orkide Koyuncu, professore associato di microbiologia e genetica molecolare; Qiao Ye, dottorando; Michele Wu, Liqi Tong, Ph.D., e Lujia Chen, Ph.D., membri del laboratorio di Xu, e Todd Holmes, professore di fisiologia e biofisica. Sfruttando l’ampia rete collaborativa del Center for Neural Circuit Mapping dell’UCI, i membri del team dell’UCSD includono Keun-Young Kim, Sebastien Phan, Mason R. Mackey, Ranjan Ramachandra e il professore distinto Mark H. Ellisman.

Finanziamento: Questo lavoro è stato sostenuto dai finanziamenti del National Institutes of Health RF1MH120020, R01FD007478, R35GM127102, R24GM137200, U24NS120055 e R01DA038896; e dal finanziamento del National Science Foundation NSF2014865-UTA20-00890.

Una sezione FAQ basata sui principali argomenti e informazioni presentate nell’articolo:

1. Quali sono i vantaggi dei nuovi vettori virali ricombinanti creati dal team di ricercatori dell’Università della California, Irvine?
I nuovi vettori virali ricombinanti offrono una serie di vantaggi significativi rispetto agli strumenti esistenti, tra cui la capacità di rilevare cambiamenti microstrutturali nei neuroni cerebrali di modelli di invecchiamento e malattie come l’Alzheimer.

2. Come sono state sfruttate le proprietà del virus della rabbia per creare questi nuovi vettori virali?
Gli scienziati hanno creato forme modificate del virus della rabbia che sono accoppiate a sensori e ad altre cariche, che agiscono come traccianti per mappare i circuiti cerebrali.

3. Qual è il potenziale di questi nuovi strumenti per la comprensione della circuitazione neurale?
Questi nuovi strumenti hanno un enorme potenziale per la comprensione della circuitazione neurale sia in condizioni normali che patologiche. Possono anche indirizzare regioni specifiche del cervello per strategie di trattamento mirato.

4. Quali sono le possibili applicazioni di questi nuovi vettori virali ricombinanti?
Questi vettori possono essere utilizzati per analizzare i cambiamenti patologici che si verificano durante malattie come l’Alzheimer. Possono anche essere mirati a specifiche localizzazioni subcellulari e organelli, nonché all’imaging in vivo delle attività neuronali.

5. Chi ha guidato e coordinato il progetto di ricerca?
Il progetto è stato guidato e coordinato da Alexis Bouin, Ph.D., e Ginny Wu, co-primi autori dell’articolo.

Link correlati suggeriti:
Molecular Psychiatry: Il giornale in cui è stato pubblicato l’articolo.
Center for Neural Circuit Mapping (CNCM): Il centro presso l’Università della California, Irvine specializzato nella mappatura dei circuiti neurali.
Università della California, Irvine (UCI): Sito web dell’università che ha condotto la ricerca.