Для большинства людей обоняние является неотъемлемой частью повседневной жизни: оно помогает ориентироваться в окружающей среде, предупреждает об опасностях, усиливает восприятие вкуса и связано с эмоциями и воспоминаниями.

Работая на мышах, исследовательская группа впервые создала детальную карту того, как в носовой полости организованы более тысячи типов обонятельных рецепторов. Учёные обнаружили, что вопреки прежним представлениям нейроны, экспрессирующие эти рецепторы, обладают высокой степенью пространственной упорядоченности: они формируют горизонтальные «полосы» по типам рецепторов от верхней части носовой полости к нижней.

Исследователи выяснили, что карта рецепторов в носу соответствует картам запахов в обонятельной луковице мозга, что помогает понять, как информация передаётся от носа к мозгу. Хотя само открытие является важным фундаментальным результатом, оно также создаёт основу для разработки методов лечения потери обоняния, для которой сейчас практически нет эффективной терапии. Учёные подчёркивают, что восстановить обоняние невозможно без понимания его базовой организации.

В новом исследовании учёные применили одноклеточное секвенирование и пространственную транскриптомику, проанализировав около 5,5 миллионов нейронов более чем у 300 мышей. Первая технология позволила определить, какие рецепторы экспрессируются отдельными клетками, а вторая — установить их точное расположение в ткани.

В результате было обнаружено, что нейроны образуют плотные, частично перекрывающиеся горизонтальные полосы вдоль носовой полости в зависимости от типа рецептора. Эта организация оказалась стабильной у всех животных и совпадала с организацией обонятельных карт в мозге, аналогично тому, как устроены зрение, слух и осязание.

Учёные также выяснили механизм формирования этой карты. Ключевую роль играет ретиноевая кислота — молекула, регулирующая активность генов. Её градиент в ткани носа определяет, какой именно тип рецептора будет экспрессировать нейрон в зависимости от его положения. Изменение уровня ретиноевой кислоты приводило к смещению всей карты вверх или вниз. Исследователи показали, что в процессе развития организм способен организовать более тысячи типов обонятельных рецепторов в чрезвычайно точную и воспроизводимую структуру.

Дополнительное исследование лаборатории Кэтрин Дулак из Гарвардского университета подтвердило эти результаты. Обе работы опубликованы в журнале Cell.

Учёные сейчас изучают, почему карта организована именно таким образом, а также исследуют человеческую обонятельную ткань, чтобы понять, насколько эта структура сохраняется у разных видов. Эти данные могут помочь в разработке методов восстановления обоняния.