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://journals.rcsi.science/2686-7389/article/view/135701
DOI: https://doi.org/10.31857/S268673892360005X
EDN: https://elibrary.ru/QHNHBW
ID: 135701

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

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.