Учёные создали первый в мире клеточный атлас самого опасного комара
Учёные из Рокфеллеровского университета и их международная команда представили первый в мире клеточный атлас комара Aedes aegypti, известного как комар жёлтой лихорадки. Этот вид является глобальной угрозой для здоровья человечества, так как ни один другой вид комаров не переносит столько болезней, что делает его одним из самых опасных животных на Земле. Атлас, представленный 30 октября, предлагает детальную картину экспрессии генов на клеточном уровне в 19 различных тканях комара, от головы до конечностей.
Как отметила Лесли Вошалл, изучающая этот вид более двух десятилетий, это комплексный снимок того, что делает каждая клетка комара в плане экспрессии генов, и настоящее достижение, поскольку было исследовано так много разных типов тканей как у самцов, так и у самок. Большой массив данных, профилирующий более 367 000 клеточных ядер, находится в свободном доступе для научного сообщества и широкой публики.
До создания этого атласа исследования клеточной биологии Aedes aegypti были разрозненными и часто неполными, так как учёные изучали клетки комара по отдельности, орган за органом. Кроме того, предыдущие работы были сосредоточены в основном на самках, поскольку именно им необходима кровь для размножения и они являются переносчиками патогенов, что создавало значительную информационную пустоту в отношении самцов. Новый атлас призван заполнить этот пробел.
Для создания ресурса использовалась методика секвенирования РНК единичных ядер. Отбор образцов из 19 типов тканей был нацелен на изучение пяти ключевых биологических функций: ощущение и поиск хозяина, вирусная инфекция, размножение и центральная нервная система. В результате было идентифицировано 69 различных типов клеток, объединённых в 14 основных категорий, причём многие из этих типов клеток были обнаружены впервые.
Атлас выявил, что полимодальные сенсорные нейроны — «сверхмощные» клетки, обнаруживающие такие сигналы, как температура и вкус, — распространены гораздо шире, чем считалось ранее. Изначально обнаруженные в антеннах-усиках, эти многофункциональные хеморецепторы были найдены по всему телу комара, включая его «нос», «язык» и ноги. По словам старшего автора Надава Шая, вместе они позволяют комарам быть чрезвычайно эффективными в поиске хозяев, питании и размножении, поскольку эти универсальные рецепторы также помогают насекомым обнаруживать сладость и пресную воду, что повышает их выживаемость.
Атлас также продемонстрировал «перепрограммирование» мозга после приёма крови. После того как самка комара напивается крови, её интерес к хозяевам отключается, чтобы сосредоточиться на откладывании яиц. Исследование показало драматические изменения в экспрессии генов в мозге в этот период. Неожиданным открытием стало то, что эта перемена, то есть потеря интереса к укусам после еды, в основном управляется изменениями в глиальных клетках. Хотя глия — это вспомогательные клетки, составляющие менее 10% клеток мозга, учёные наблюдали, что в этот период они оказываются «полностью перепрограммированными».
Ещё одним удивительным выводом стала ограниченная половая диморфность на клеточном уровне, несмотря на документированные различия в морфологии и поведении между самцами и самками комаров. Атлас показал, что клеточный состав самцов и самок в значительной степени идентичен, за исключением репродуктивных органов и небольших кластеров полоспецифичных клеток.
Новый опубликованный атлас будет функционировать как глобальный ресурс, способствующий будущим исследованиям комаров и открывающий путь к новым научным прорывам.
Исследование было опубликовано в журнале 30 октября.