Génszállító rendszerek az agy és a gerincvelő sejtjei számára
Az USA-beli Nemzeti Egészségügyi Intézetek (NIH) által finanszírozott kutatócsoportok sokoldalú génszállító rendszereket hoztak létre, amelyek kivételes pontossággal képesek elérni az emberi agy és a gerincvelő különböző idegsejttípusait. Ezek a szállítórendszerek jelentős lépést jelentenek az agy jövőbeni precíz génterápiája felé, ami biztonságosan és nagy pontossággal szabályozhatja a téves agyi aktivitást, míg az agyi rendellenességek jelenlegi terápiái többnyire csak a tüneteket kezelik.
Az új szállítórendszerek genetikai anyagot szállítanak az agyba és a gerincvelőbe, hogy meghatározott sejttípusok célzottan felhasználják. Ez a platform megváltoztatja az idegi áramkörök tanulmányozását. Génszállító rendszereket biztosít a kutatók számára a kutatásban használt különféle fajok számára, genetikailag módosított vagy transzgenikus állatok nélkül. Ilyen például az agysejtek finom struktúráinak fluoreszcens fehérjékkel történő megvilágítása, valamint a viselkedést és a megismerést szabályozó áramkörök aktiválása vagy elnémítása.
„Képzeljük el ezt az új platformot egy szállító teherautóként, amely speciális genetikai csomagokat ad le az agy és a gerincvelő meghatározott sejtkörnyékén” – mondta John Ngai, az NIH agykutatásának igazgatója. „Ezekkel a szállítórendszerekkel most hozzáférhetünk és manipulálhatjuk az agy és a gerincvelő specifikus sejtjeit. Olyan hozzáférés ez, amely korábban nem volt lehetséges ilyen léptékben.”
Az új szállítóeszközök, amelyek egy kisméretű, lecsupaszított adeno-asszociált vírust (AAV)[1] használnak a DNS célsejtekhez történő szállítására, széles körben alkalmazhatók számos fajban és kísérleti rendszerben, beleértve az emberi agyműtétek során eltávolított kis szövetmintákat is. A szállítórendszereket ép élő rendszerekben tesztelték vagy validálták, ami fontos lépés az új eszközök széles körű bevezetése felé. Az újonnan közzétett eszköztár a következőket tartalmazza:
Több tucat szállítórendszer, amelyek szelektíven célozzák meg a kulcsfontosságú agysejttípusokat, beleértve a serkentő neuronokat, a gátló interneuronokat, a striatális[2] és kortikális (agykérgi) altípusokat, az agyi érsejteket és a gerincvelő nehezen elérhető neuronjait, amelyek szabályozzák a test mozgását, és számos neurológiai betegségben, például amiotrófiás laterális szklerózisban (ALS) és gerincvelői izomsorvadásban károsodnak
Mesterséges intelligenciával (AI) működő számítógépes programok, amelyek képesek azonosítani a génkapcsolókat, génaktivátorokat, amelyek bizonyos agysejt-típusokban aktiválják a géneket, számos különböző féle adat felhasználásával – ezzel jelentősen csökkentve a génkapcsolókat kutató tudósok munkáját és időráfordítását.
Összességében ez a kutatási eszközgyűjtemény jelentősen felgyorsítja az emberi agy megértését. Fontos, hogy az eszköztár lehetővé teszi a prefrontális kéreg bizonyos agysejttípusaihoz való hozzáférést, ami kritikus fontosságú a döntéshozatal és a speciálisan csak az emberre jellemző tulajdonságok szempontjából. A gyűjtemény további eszközeivel a tudósok jobban tudják majd tanulmányozni azokat a sejteket és kommunikációs útvonalakat, amelyek számos neurológiai betegségben érintettek – mint a görcsrohamok, az ALS, a Parkinson-kór, az Alzheimer-kór és a Huntington-kór, valamint a különféle neuropszichiátriai állapotok.
Az AAV-alapú kezeléseket már jóváhagyták bizonyos állapotok, például a gerincvelői izomsorvadás esetében, amelyre a Zolgensma néven ismert génterápia 2016-os jóváhagyása megváltoztatta a csecsemők és kisgyermekek életét, akik korábban súlyos fogyatékosságra vagy korai halálra számíthattak. A génszállítási erőforrások új gyűjteménye megalapozza a pontosabb kezeléseket, amelyek csak az agy, a gerincvelő vagy az agyi erek érintett sejtjeit célozzák meg.
[1] Az adeno-asszociált vírus (AAV) egy kicsi, egyszálú DNS-vírus, amely a Dependovírusok nemzetségéhez tartozik. A vírusokat azért nevezik adeno-asszociáltnak, mert először tisztított adenovírus tenyészetek szennyezőjeként fedezték fel.
[2] A striatum egy egymással összekapcsolt magokból álló csoport, amely a bazális ganglionok részét képezi. ( A bazális ganglionokat vagy törzsdúcokat (nuclei basales) az agyféltekék mélyén található szürkeállomány alkotja.) Részt vesz a döntéshozatali funkciókban, például a motoros kontrollban, az érzelmekben, a szokások kialakulásában és a jutalmazásban.