Investigadores de Hunter College, que forma parte de la City University of New York, han creado ratones súper rastreadores que tienen una mayor capacidad para detectar un olor específico, según un estudio publicado el 7 de julio en Informes de celda . Los ratones, que pueden ajustarse para tener diferentes niveles de sensibilidad a cualquier olor mediante el uso de receptores de olores humanos o de ratón, podrían usarse como detectores de minas terrestres o como base para nuevos sensores de enfermedades.
La tecnología, un enfoque transgénico para diseñar el genoma del ratón, también podría proporcionar a los investigadores una forma de estudiar los receptores de olores humanos. "Este es uno de nuestros cinco sentidos básicos, pero casi no tenemos idea de cómo los olores son codificados por el cerebro.", dice el investigador principal Paul Feinstein, profesor asociado de ciencias biológicas en Hunter." Sigue siendo una caja negra ".
La naturaleza de los receptores de olor se descubrió en 1991, una hazaña ganadora del Premio Nobel, pero aún no se comprende bien cómo se conecta el sistema olfativo. Las narices de los mamíferos contienen una colección de neuronas sensoriales, cada una equipada con unasensor químico llamado receptor que detecta un olor específico. En los ratones, como en los humanos, cada neurona selecciona solo un receptor. En conjunto, las neuronas eligen una distribución uniforme de receptores, por lo que cada uno de los miles de receptores distintos está representado en aproximadamente el 0,1 por ciento de las neuronas.
En un esfuerzo por comprender el mecanismo que utilizan estas neuronas para elegir un receptor específico, Feinstein manipuló el genoma del ratón. Introdujo el ADN de un gen del receptor de olor de forma transgénica, mediante inyección en el núcleo de un óvulo fertilizado. También agregóuna cadena adicional de ADN a la secuencia del gen para ver si alteraría la probabilidad de que el gen fuera elegido. Después de algunos intentos, encontró una cadena que, cuando se copió cuatro o más veces, funcionó.
Más copias de esta cadena adicional de ADN dieron como resultado una serie de ratones super-rastreadores con un número creciente de neuronas que expresan el receptor seleccionado, un receptor bien caracterizado que detecta acetofenona, que tiene un olor dulce similar al jazmín. Los ratones todavíamantener una distribución relativamente uniforme de otros receptores de olor. "Aún no sabemos cómo realiza la neurona una elección genética singular, pero podemos aumentar la probabilidad de que ocurra una elección determinada", dice Feinstein.
Paralelamente, la investigadora postdoctoral Charlotte D'Hulst estaba tratando de reemplazar un gen receptor de ratón por uno humano. Aunque ese intercambio de genes es una práctica estándar en otros campos, no funcionó. No era la primera vezLos investigadores se habían visto obstaculizados por el olfato. Los repetidos intentos en el campo de estudiar los receptores de olores haciéndolos crecer en células en placas de Petri también han llevado a callejones sin salida.
Como resultado, los receptores del olfato humanos son poco conocidos. "Sin comprender cómo los olores se unen a los receptores, la gente no tiene una forma racional de diseñar nuevos olores", dice D'Hulst. "Tampoco tienen forma de aumentar la capacidad de olfato disminuidaen pacientes con enfermedades como el Parkinson ".
Entonces D'Hulst abandonó el intercambio de genes y probó la técnica de super-sniffer transgénico de Feinstein para insertar un gen receptor humano en el ratón. Funcionó. "Hemos desarrollado un sistema en el que podemos estudiar los receptores de olores humanos y finalmente determinar cómo codificación de olores humanosfunciona ", dice Feinstein.
El equipo validó que los ratones tienen un sentido del olfato amplificado para el receptor dado. Primero usaron imágenes fluorescentes en ratones vivos para rastrear la activación del receptor de olor amplificado en respuesta al olor correspondiente del receptor. Estas pruebas dieron visualconfirmación de que los receptores son funcionales y están presentes en mayor número que otros.
En una prueba de comportamiento estándar en la que se entrenó a los animales para evitar un olor que se sabe que se une al receptor transgénico, los ratones super-rastreadores pudieron detectar la presencia de este olor desagradable en el agua a niveles dos órdenes de magnitud más bajos que los detectablespor ratones sin capacidad de super-olfateador. "Los animales podían oler mejor el olor debido a la mayor presencia del receptor", dice D'Hulst.
El equipo ahora está trabajando para comercializar su tecnología y ha fundado una empresa llamada MouSensor, LLC. El laboratorio de Feinstein ha recibido fondos del Departamento de Defensa para desarrollar ratas súper olfateadoras que puedan ser entrenadas para detectar TNT y potencialmente encontrar minas terrestres. Los investigadores también visualizan aplicaciones del MouSensor para desarrollar un tipo de nariz en un chip como un medio para diagnosticar enfermedades utilizando perfiles de detección química. "Tenemos estos receptores de millones de años que están altamente sintonizados para detectarquímicos ", dice Feinstein." Creemos que podemos convertirlos en herramientas y usarlos para detectar enfermedades ".
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Materiales proporcionados por Prensa de celda . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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