Harvardov tim otkrio je da nos miševa sadrži preciznu prostor‑nu mapu olfaktornog sistema: preko 1.000 tipova receptora formira preklapajuće dorzoventralne trake. Analiza ~5,5 miliona ćelija iz >300 miševa pokazala je da položaj epitela i gradijent retinoične kiseline usmeravaju izbor receptora i ciljanje aksona u olfaktornoj bulbi. Nalaz menja razumevanje kako miris funkcioniše i otvara puteve za terapije gubitka mirisa.
Harvard: Nos Ima Preciznu Mapu Za Više Od 1.000 Mirisnih Receptora
Harvard researchers mapped smell receptors in mice, showing the nose is far more organized than scientists believed. (CREDIT: Shutterstock)
Tim istraživača sa Harvard Medical School otkrio je da nos miševa sadrži iznenađujuće uređen prostorni raspored olfaktornog sistema: više od 1.000 tipova mirisnih receptora raspoređeno je u preklapajuće dorzoventralne trake koje dosledno ponavljaju položaj od jedne životinje do druge.
A microscope photo of a cross section of a mouse nose. The mouse was genetically modified to express green fluorescent protein in smell neurons. A small subset of dying neurons is labeled in red. (CREDIT: Datta Lab)
Ključni rezultati
Istraživači koje predvodi Sandeep Datta analizirali su oko 5,5 miliona ćelija iz više od 300 miševa, uključujući ~2,3 miliona olfaktornih senzorskih neurona. Kombinacijom sekvenciranja pojedinačnih ćelija i prostorne transkriptomike otkrili su da svaki tip receptora ima jasno preferiran položaj duž dorzoventralne ose nosa — opisano kao oko 1.100 izraženih vrhova receptorne ekspresije.
A map of the thousand types of smell receptors in the olfactory tissue of a mouse nose, labeled by a color gradient. The bottom inset shows the precise spatial positions of a tagged subset of receptors. (CREDIT: Datta Lab)
Od zone do pruge
Umesto ranije pretpostavljene haotične ili široko zonirane raspodele, receptorna ekspresija menja se glatko preko epitela i formira slojevite, prugaste obrasce. Multiplexna imaging metoda MERFISH vizualizovala je te pruge direktno u tkivu.
Graphical abstract. Spatial order in the olfactory system, therefore, arises from a continuously varying transcriptional code that precisely organizes the many discrete channels responsible for smell. (CREDIT: Cell)
Kako se mapa formira
Tim je utvrdio da gradijent signalizacije retinoične kiseline u tkivu ispod epitela usmerava pozicionu informaciju. Prekursorne i matične ćelije nose transkripcione potpise povezane s pozicijom, što znači da ćelije "znaju" gde su pre nego što odaberu jedan jedini receptor za snažnu ekspresiju. Eksperimenti koji su pojačavali ili slabili retinoičnu kiselinu tokom regeneracije praktično su pomerali mapu gore-dole.
Schematic depicting the zonal model for OR choice. (CREDIT: Cell)
Povezanost nosa i mozga
Informacije iz receptora prelaze u olfaktornu bulbu, gde neuroni koji izražavaju isti receptor usmeravaju aksonе u odgovarajuće glomerule. Dorsoventralni transkripcioni potpis u epitelu predviđa i položaj tih glomerula u bulbi. Time se objašnjava kako relativno uska periferna mapa omogućava precizno ciljane veze u mozgu.
Schematic depicting multiplexed detection of ORs and non-OR genes (including DV genes) in the MOE via MERFISH, with the DV axis colored along an example epithelial segment. (CREDIT: Cell)
Implikacije i ograničenja
Otkriveni princip menja dosadašnje shvatanje olfakcije i ima potencijal da pomogne u razvoju terapija za gubitak mirisa, uključujući pristupe sa matičnim ćelijama i interfejsima mozak-računar. Nalaz je posebno relevantan nakon talasa gubitka mirisa izazvanog COVID-19.
Međutim, studija je rađena na miševima i pitanje koliko je isti raspored prisutan kod ljudi ostaje otvoreno. Takođe, iako je mapa precizna, ona nije potpuno rigidna: postoji biološka varijabilnost i određeni stepen stohastičnosti u izboru receptora.
Dodatne napomene
Srodno istraživanje laboratorije Catherine Dulac objavljeno u istom broju časopisa Cell donosi slične zaključke, što dodatno jača nalaze. Tim sada istražuje zašto receptorske trake prate tačan poredak koji su uočili i u kojoj meri srodni receptori ili receptori osetljivi na slične hemikalije grupišu se u prostoru.
Datta: Bez razumevanja osnovne organizacije mirisnog sistema ne možemo efikasno razvijati terapije za vraćanje oseta mirisa.
Izvor: Rezultati dostupni u časopisu Cell; rad je sproveden na modelu miševa.
Pomozite nam da budemo bolji.
