Zinātnieki saka, ka viņi ir izveidojuši jauna veida molekulāro instrumentu komplektu, ko galu galā varētu izmantot dažādu smadzeņu slimību ārstēšanai, iespējams, ieskaitot epilepsiju, miega traucējumus un Hantingtona slimību.
Komplektā šobrīd ir vairāk nekā 1000 instrumentu, kas pazīstams kā pastiprinātājs AAV vektori, un AAV ir “ar adeno saistīto vīrusu”. Konsorcijs, kas ietvēra pētniekus no Sietlas Allena smadzeņu zinātnes institūts un Vašingtonas universitāte Kombinēti nekaitīgi ar adeno saistītie vīrusi ar inženierijas DNS fragmentiem, lai izveidotu gēnu terapijas paketi, kas smadzenēs varētu mērķēt uz specifiskiem neironiem, vienlaikus neietekmējot citas šūnas.
Pētnieki izklāstīja savus atklājumus astoņos pētījumos, kas šodien publicēti Šūnu preses žurnālu saimeApvidū Darbs ir daļa no projekta ar nosaukumu Armamentarium, lai piekļūtu smadzeņu šūnu precizitāteifinansē ar Nacionālo veselības institūtu starpniecību Smadzeņu iniciatīvaApvidū
“Labās šūnās – pareizajā veidā un pareizajā laikā – ir precīzas smadzeņu medicīnas nākotne,” Džons Ngai, smadzeņu iniciatīvas direktors, teica ziņu izlaidumāApvidū “Šie rīki mūs tuvina šai nākotnei, vienlaikus paplašinot arī to, ko mēs zinām par smadzeņu šūnām un shēmām šodien.”
Džonatans TingsViens no pētījuma autoriem un asociētais izmeklētājs Allena institūtā, atzīmēja, ka pastiprinātāju AAV vektori ir izmantoti pirms tam, lai mērķētu uz smadzeņu un citu audu, piemēram, sirds un aknu, šūnām. Piemēram, martā komanda, kuru vada Allena institūta un Sietlas bērnu pētniecības institūts aprakstīja AAV vektoru, kas parāda solījumu ārstēt Draveta sindromuģenētiski traucējumi, kas izraisa smagu epilepsijas formu.
“Unikāls šajā jaunajā kolekcijā ir milzīgais jauno šūnu tipa mērķauditorijas atlases rīku mērogs,” Ting e-pastā sacīja Geekwire. “Tā vietā, lai veiktu instrumentu viltību, lai attīstītu izpratni par smadzenēm, tagad mums ir tas, kas ir jaunu instrumentu plūdmaiņu vilnis, lai piekļūtu un traucētu šūnu darbībai ievērojamā šūnu tipu daudzveidībā vairākos smadzeņu reģionos un muguras smadzenēs.”
Dažādi pastiprinātāju AAV vektori tika izstrādāti, lai mērķētu uz dažādiem šūnu tipiem dažādos centrālās nervu sistēmas reģionos, ieskaitot muguras smadzenes, garozu un striatumu. Šī specifika varētu pavērt jaunas iespējas mērķtiecīgai ārstēšanai. Piemēram, disfunkcija striatums ir saistīts ar kustību traucējumiem, piemēram, Parkinsona un Hantingtona slimība – un var arī spēlē lomu narkotiku atkarībāApvidū
“Pastāv vispārējs princips, ka slimības parasti rodas no trūkumiem noteiktos šūnu tipos, nevis visa organismā. Piemēram, epilepsija ir nervu sistēmas slimība, kas faktiski ir specifisku neironu slimība nervu sistēmā,” sacīja pētījuma autors Bosiljka TasicAllena institūta molekulārās ģenētikas direktors. “Ja vēlaties salabot šos neironus, varat mēģināt piekļūt tikai šiem neironiem. Galvenais ir šī šūnu tipa specifiskā pieeja smadzeņu šūnu izpratnei un traucējošām, lai izdomātu to funkciju, kā arī šo šūnu nepilnīgo daļu labošanai un nostiprināšanai.”
Vienā pētījumā tika dokumentēts, kā viens no molekulārajiem rīkiem mērķēja a retais šūnas tips Tas regulē miegu. “Ir saprātīgi spekulēt, ka šo rīku un dažādos atvasinātos instrumentus varētu izmantot, lai labāk izprastu miega centrālo kontroli vai iejaukties miega traucējumu traucējumu gadījumos cilvēkiem,” Ting sacīja Geekwire. “Precīzi pieteikumi vēl jānosaka.”
Pētījumos aprakstītie eksperimenti tika veikti ar pelēm, žurkām un makaku pērtiķiem, kā arī audu paraugi no šīm sugām, kā arī no marmozētām un cilvēkiem. Vienā no pētījumiem tika izmantoti mašīnmācīšanās modeļi, lai identificētu daudzsološāko pastiprinātāju, lai mērķētu uz noteiktu rēzus pērtiķa smadzeņu reģionu. Šis reģions, kas pazīstams kā dorsolaterālais prefrontālais garozas garoza, ir saistīts ar cilvēkiem ar darba atmiņa un impulsu kontroleApvidū
Īstermiņā jaunajam instrumentu komplektam vajadzētu palīdzēt pētniekiem izmantot dzīvnieku modeļus, lai gūtu jaunu ieskatu dažādu šūnu veidu darbībā centrālajā nervu sistēmā, un uzzinātu, kā mainīt šo šūnu īpašas funkcijas ieslēgt vai izslēgt. Gordons FishelsHārvardas un plašā institūta neirobioloģijas profesors sacīja, ka piekļuves iegūšana dažādiem šūnu tipiem būs “spēles mainītājs smadzeņu izpratnē un cilvēku neiroloģisko traucējumu terapijas attīstībā”.
Var paiet zināms laiks, līdz klīniskie pielietojumi parādās. “Laika horizonts nav skaidrs, cik ātri jebkura no šīm jaunajām pieejām var pāriet uz klīniku, taču mēs sagaidām, ka salīdzinoši ātri redzēsim progresu, kā nākamajos divos līdz trīs gados,” sacīja Tings. “Tas var izpausties kā“ versijas 2.0 ”pieeja neveiksmīgai versijas 1.0 stratēģijai, kas nav mērķēta uz šūnu tipiem, un deva dažus neapmierinošus rezultātus.”
Tings un viņa kolēģi cer uzlabot savu instrumentu drošību un efektivitāti, jo viņi vairāk iepazīstas ar instrumentu komplektu. “Mēs sagaidām, ka šis scenārijs tiks izspēlēts daudziem dažādiem CNS [central nervous system] traucējumi nākotnē, ”viņš teica.
Papildus Allena smadzeņu zinātnes institūtam un Vašingtonas universitātei, iestādes, kas sadarbojas Šodien publicēti pētījumi ietilpst plašais institūts, Hārvardas Medicīnas skola, Hercoga universitāte, Kalifornijas Universitāte Irvine, Kalifornijas universitāte Bērklijā, Pitsburgas universitāte, Kārnegija Mellona universitāte, Stenfordas universitāte un Addgene. Rīki un dati pētījumos ir brīvi pieejami Allena institūta Ģenētisko instrumentu atlants un cauri PieglabātApvidū
Šeit ir šodien publicētie dokumenti, kas saistīti ar smadzeņu bruņojumu:
- Neirons: “Smadzeņu ķēžu izpēte, vienas šūnas tips – vai vairāk – vienlaikus”
- Šūna: “pastiprinātāju AAV komplekts un transgēnās peles līnijas ģenētiskai piekļuvei garozas šūnu tipiem.”
- Šūnu genomika: “Metožu novērtēšana šūnu tipam specifisko pastiprinātāju prognozēšanai zīdītāju garozā.”
- Šūnu ziņojumi: “pastiprinātāji AAV, lai mērķētu uz mugurkaula motoriem neironiem un dilstošiem motoriem grauzējiem un makaka.”
- Šūnu pārskatu metodes: “AAV kapsīds, kas ierosināts kā mikroglia mērķa noteikšana, vada ģenētisko ekspresiju priekšējās smadzeņu ierosinošos neironos.”
- Neirons: “pastiprinātāja-AAV instrumentu kaste, lai mērķētu un manipulētu ar atšķirīgiem Interneurona apakštipiem.”
- Neirons: “pastiprinātāja AAV instrumentu kaste, lai piekļūtu un traucētu striatālo šūnu tipu un shēmu.”
- Neirons: “Smadzeņu endotēlija šūnu specifiska mērķēšana, izmantojot pastiprinātāju AAV vektorus.”
- Neirons: “Mašīnmācības pastiprinātāju identificēšana rēzus makaka genomā.”
