NON-SELECTIVE EXPRESSION OF SHORT-WAVELENGTH CONE OPSIN IMPROVES LEARNING IN MICE WITH RETINAL DEGENERATION IN A VISUALLY GUIDED TASK

O. S. Idzhilova; Иджилова О. С.; D. E. Kolotova; Колотова Д. Е.; G. R. Smirnova; Смирнова Г. Р.; A. Abonakour; Абонакур А.; D. A. Dolgikh; Долгих Д. А.; L. E. Petrovskaya; Петровская Л. Е.; Academician of the RAS M. P. Kirpichnikov; Кирпичников М. П.; Academician of the RAS M. A. Ostrovsky; Островский М. А.; A. Yu. Malyshev; Малышев А. Ю.

doi:10.31857/S268673892360005X

НЕСЕЛЕКТИВНАЯ ЭКСПРЕССИЯ КОРОТКОВОЛНОВОГО КОЛБОЧКОВОГО ОПСИНА УЛУЧШАЕТ ОБУЧЕНИЕ МЫШЕЙ С ДЕГЕНЕРАЦИЕЙ СЕТЧАТКИ В ЗАДАЧЕ С ВОСПРИЯТИЕМ ЗРИТЕЛЬНЫХ СТИМУЛОВ

Авторы: Иджилова О.С.¹^,2, Колотова Д.Е.¹^,2, Смирнова Г.Р.¹^,2, Абонакур А.¹^,3, Долгих Д.А.²^,4^,5, Петровская Л.Е.⁴, Кирпичников М.П.⁴^,5, Островский М.А.²^,5, Малышев А.Ю.¹
Учреждения:
1. Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук
2. Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук
3. Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
4. Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук
5. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Выпуск: Том 510, № 1 (2023)
Страницы: 297-302
Раздел: Статьи
URL: https://medbiosci.ru/2686-7389/article/view/135701
DOI: https://doi.org/10.31857/S268673892360005X
EDN: https://elibrary.ru/QHNHBW
ID: 135701

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Работа посвящена исследованию возможности использования нетаргетированной экспрессии животного опсина в различных нейрональных элементах дегенеративной сетчатки для восстановления нарушенной зрительной функции. В ходе исследования нокаутным мышам, являющимся моделью дегенеративных заболеваний сетчатки, была произведена интравитреальная инъекция суспензии вирусных частиц, несущих ген коротковолнового колбочкового опсина, связанного с репортерным флуоресцентным белком, или контрольных вирусов, несущих модифицированный флуоресцентный белок с повышенной тропностью к мембране. Было показано, что вирусная трансдукция вызывает выраженную экспрессию опсина в ганглиозных, биполярных и горизонтальных нейронах сетчатки. Поведенческие тестирования инъецированных мышей, проведенные в трапециевидном водном лабиринте Морриса, показали частичное восстановление возможности обучения в задаче с восприятием зрительных стимулов у животных, сетчатка которых была трансдуцирована колбочковым опсином.

Ключевые слова

оптогенетическое протезирование, дегенерация сетчатки, аденоассоциированные вирусы, опсин колбочек

Список литературы

Островский М.А., Кирпичников М.П. Перспективы оптогенетического протезирования дегенеративной сетчатки глаза // Биохимия, 2019. Т. 84. № 5. С. 634–647.
Sahel J., Marazova K., Audo I. Clinical characteristics and current therapies for inherited retinal degenerations // Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine, 2014. V. 5. № 2. P. a017111.
Bi A., Cui J., Ma Y., et al. Ectopic expression of a microbial-type rhodopsin restores visual responses in mice with photoreceptor degeneration // Neuron, 2006. V. 50. № 1. P. 23–33.
Tomita H., Sugano E., Yawo H., et al. Restoration of visual response in aged dystrophic RCS rats using AAV-mediated channelopsin-2 gene transfer // Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2007. V. 48. № 8. P. 3821–3826.
Doroudchi M., Greenberg K., Liu J., et al. Virally delivered channelrhodopsin-2 safely and effectively restores visual function in multiple mouse models of blindness // Molecular Therapy, 2011. V. 19. № 7. P. 1220–1229.
Prosseda P., Tran M., Kowal T., et al. Advances in Ophthalmic Optogenetics: Approaches and Applications // Biomolecules, 2022. V. 12. № 2. P. 269.
Sahel J., Boulanger-Scemama E., Pagot C., et al. Partial recovery of visual function in a blind patient after optogenetic therapy // Nature Medicine, 2021. V. 27. P. 1223–1229.
Lin B., Koizumi A., Tanaka N., et al. Restoration of visual function in retinal degeneration mice by ectopic expression of melanopsin // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2008. V. 105. № 41. P. 16009–16014.
Berry M., Holt A., Salari A., et al. Restoration of high-sensitivity and adapting vision with a cone opsin // Nature Communications, 2019. V. 10. P. 1221.
Cehajic-Kapetanovic J., Eleftheriou C., Allen A., et al. Restoration of Vision with Ectopic Expression of Human Rod Opsin // Current Biology, 2015. V. 25. № 16. P. 2111–2122.
Ермолаева М.Э., Ротов А.Ю., Сопова Ю.В., и др. Механизмы дегенерации сетчатки при пигментном ретините – роль ответа на несвернутый белок. В сб.: Рецепторы и внутриклеточная сигнализация. Под редакцией А.В. Бережнова, В.П. Зинченко. Пущино: ФГБУН ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований РАН”, 2021. С. 525–530.
Bowes C., Li T., Danciger M., et al. Retinal degeneration in the rd mouse is caused by a defect in the beta subunit of rod cGMP-phosphodiesterase // Nature, 1990. V. 347. P. 677–680.
Nishiguchi K., Carvalho L., Rizzi M., et al. Gene therapy restores vision in rd1 mice after removal of a confounding mutation in Gpr179 // Nature Communications, 2015. V. 6. № 1. P. 1–10.
Prusky G., West P., Douglas R. Behavioral assessment of visual acuity in mice and rats // Vision Research, 2000. V. 40. № 16. P. 2201–2209.
Gradinaru V., Zhang F., Ramakrishnan C., et al. Molecular and cellular approaches for diversifying and extending optogenetics // Cell, 2010. V. 141. №1. P. 154–165.