نقص در توسعه قورباغه مغز می تواند مانع و یا تعمیر با بیوالکتریک مواد مخدر

مدفود/سامرویل جرم. (May 26, 2019)-- محققان به رهبری توسط زیست شناسان در دانشگاه تافتز کشف کرده اند که مغز در حال توسعه قورباغه جنین آسیب دیده توسط قرار گرفتن در معرض نیکوتین می توان تعمیر توسط درمان با داروهای خاص به نام "ionoceuticals" که درایو بازیابی بیوالکتریک الگوهای در جنین به دنبال تعمیر آناتومی نرمال بیان ژن و عملکرد مغز در حال رشد بچه قورباغه. پژوهش منتشر شده امروز در Frontiers in Neuroscience, معرفی استراتژی های مداخله ای مبتنی بر بازگرداندن بیوالکتریک "طرح" برای توسعه جنینی که محققان نشان می دهد می تواند با ارائه یک نقشه راه برای اکتشاف داروهای درمانی برای کمک به تعمیر نقص هنگام تولد.

مطالعات قبلی نشان داده است که نیکوتین مختل عادی برق الگوهای در مغز در حال رشد جنین در واقع شستشو و یا کاهش کنتراست از بیوالکتریک طرح -- یک "نقشه" از تغییر ولتاژ در سطح سلول است که راهنماهای الگو و رشد بافت ها و اندام. نیکوتین در انسان بوده و مربوط به دوران بارداری عوارض مرگ ناگهانی نوزاد کمبود توجه و حساسیت شدید اختلال (ADHD) و سایر اختلالات در عملکرد شناختی و یادگیری و حافظه اما پرسش های بسیاری باقی مانده بود در مورد اینکه چگونه این مولکول باعث نقص های ساختاری در مغز است.

نویسندگان اعمال نیکوتین به توسعه قورباغه جنین به ایجاد نقص عصبی با هدف شناسایی مداخلات خاص است که می تواند معکوس شیمیایی اثرات مضر. خود را در تحقیقات قبلی مشخص یک عنصر خاص در برق سیگنالینگ است که کنترل مغز توسعه hyperpolarization فعال چرخهای نوکلئوتید دردار کانال-2 (HCN2) که قادر به بازگرداندن بیوالکتریک الگوهای بسیار مانند شماره گیری تضاد با عکس ابزار ویرایش و محافظت در برابر نیکوتین ناشی از نقص.

دو وجود دارد به اکتشافات جدید در این مطالعه است. برای اولین بار بر خلاف قبل از کار است که در آن یک شکل از ژن درمانی اصلاح بیان HCN2 شد مورد استفاده قرار گیرد برای تعمیر نقص های آزمایش جدید نشان داد که همان اثر را می توان بدون معرفی یک ژن - به جای مولکول کوچک مواد مخدر استفاده می شد برای فعال کردن HCN2 کانال در حال حاضر در حال حاضر در جنين قورباغه. دوم محققان نشان داد که برق الگودهی اطلاعات است که بر رشد مغز را می توان تنظیم مجدد از یک مکان از راه دور بر روی جنین.

"آنچه قابل توجه در مورد آزمایش در این مطالعه این است که وقتی ما افزايش بيان ژن HCN2 در یک فاصله از مغز در غیر عصبی مناطق نقص در مغز هنوز تعمیر و یا مانع" گفت: مایکل لوین Vannevar Bush استاد زیست شناسی در دانشگاه تافتز مدرسه هنر و علوم و مدیر آلن کشف مرکز در تافتز. "ما دیدیم که HCN2 در یک قسمت از جنین می تواند بازگرداندن بیوالکتریک الگوی نه تنها محلی بلکه در فاصله نیز هست."

"این دستورالعمل برای ایجاد یک به طور کامل رشد حیوانات از جمله ارگان به عنوان پیچیده به عنوان مغز توزیع شده در میان تمام سلول های جنین," او اضافه شده است. "این نتایج نشان می دهد که ما ممکن است به طور مستقیم هدف آسیب دیده منطقه و ما می توانیم با استفاده از مواد مخدر به جای دستکاری ژنتیکی که باز می شود مقدار زیادی از فرصت ها برای پزشکی استقرار."

در یک جنین در حال رشد در این بیوالکتریک سیگنال کمک راهنمای الگودهی از بافت ها و ارگان های شکل گیری, و همچنین بازسازی پس از آسیب. آنها تشکیل الکتریکی یون های در حال حرکت در داخل و خارج از سلول ها برای ایجاد اختلافات ولتاژ در سراسر غشای سلولی. الگوی ولتاژ تفاوت میان کل گروه از سلول ها در جنین کمک می کند تا راهنمای عدم تقارن بین سمت راست و چپ بدن شکل گیری و توسعه از قلب و عضله و اندام و چهره و البته رشد و سازمان از پیچیده ترین ارگان در بدن - مغز است.

یک مدل محاسباتی از یک گروه از سلول های نمایندگی جنین و الکتریکی خود را از الگوهای تایید کرد که نجات عادی رشد مغز از نیکوتین آسیب نیاز نیست هدف خاص از منطقه آسیب دیده. HCN2 افزایش hyperpolarization از یک سلول (داخلی افزایش یافته است بار منفی) تا زمانی که مدل بود خواست به hyperpolarize یک پچ کوچک از بافت دور از مغز که پچ می تواند انتشار و بازگرداندن قطبش از مناطق تمام راه را به مغز تنظیم صحنه برای توسعه طبیعی.

"هنگامی که فکر کردن در مورد نقص به خصوص مربوط به مغز این نتایج نشان می دهد که ما نیازی به هدف خاص منطقه که آسیب دیده است. ما می توانیم محل رفع تقریبا در هر نقطه در جنین و اطلاعات را در برقراری ارتباط با جنین برای تنظیم مجدد بدن دستورالعمل بازگشت به حالت عادی" گفت: Vaibhav Pai, دکتری پژوهش دانشمند در آلن کشف مرکز در تافتز و نویسنده اول این مطالعه. "که ما را به فکر می کنم ما می تواند پیدا کردن یک دارو که فعال HCN2 و استفاده از آن برای جلوگیری از نقص در هر نقطه در جنین و یا حتی تعمیر نقص است که در حال حاضر انجام?"

مواد مخدر است که فعال HCN2 وجود داشته باشد - لاموتریژین و گاباپنتین - و آنها در حال حاضر مورد تایید FDA برای دیگر نشانه. محققان دوباره در معرض قورباغه جنین به نیکوتین و سپس درمان آنها را با مواد مخدر در مراحل مختلف جنینی توسعه است. نیکوتین در معرض جنین که تحت درمان با داروهای منجر به حدود 68 درصد از tadpoles با مغز نقص. مقایسه درمان نیکوتین در معرض جنین با لاموتریژین و یا گاباپنتین منجر به کاهش قابل توجهی در مغز نقص (به عنوان چند به عنوان 10% و 16% از tadpoles با مغز نقص بود).

مرمت فراتر از برق و جسمی مشاهده نقص به عنوان نویسنده نشان داده است که نیکوتین در معرض tadpoles تحت درمان با این داروها نه تنها ترمیم بیان نشانگرهای ژنتیکی طبیعی مغز و توسعه و اما قابل توجه را به نمایش گذاشته عادی ظرفیت یادگیری (به عنوان مثال آموزش برای جلوگیری از نور قرمز) که از دست داده است و در صورت عدم درمان نیکوتین در معرض tadpoles نمایش بسیار کامل نجات از مولکولی بافت شناسی به رفتار است.

###

دیگر نویسندگان این مطالعه عبارتند از: Javier کرورا, استاد استاد از Unversity از والنسیا اسپانیا; والری Willocq و اما Lederer, تحقیق دستیاران در لوین آزمایشگاه در آلن کشف مرکز در تافتز.

این پژوهش با حمایت Paul G. Allen مرزهای گروه (12171), G. هارولد و لیلا Y. Mathers بنیاد خیریه (TFU141) این تمپلتون دنیا بنیاد خیریه (TWCF0089/AB55), Ministerio de علم, Innovación y Universidades (اسپانیا) و اروپا توسعه منطقه ای بودجه (FEDER) (PGC2018-097359-B-I00) و موسسه ملی بهداشت (AR055993-01, AR061988). این مطالب صرفا به عهده نویسندگان بوده و لزوما نمایندگی رسمی بازدید از موسسه ملی بهداشت.

Pai, V., کرورا, J. Mafe, S., Willocq V. Lederer, احسان و لوین M. "HCN2 کانال ناشی از نجات از مغز teratogenesis از طریق محلی و دوربرد بیوالکتریک تعمیر" Frontiers in Neuroscience 2020 مارس 26; DOI: 10.3389/fncel.2020.00136

در مورد دانشگاه تافتز

دانشگاه تافتز واقع در دانشگاه در بوستون, Medford/سامرویل و گرفتن ماساچوست و در تللیرس فرانسه به رسمیت شناخته شده است در میان پژوهش برتر دانشگاه ها در ایالات متحده است. تافتز لذت می برد شهرت جهانی برای تعالی علمی و برای آماده سازی دانش آموزان به عنوان رهبران در طیف گسترده ای از مشاغل است. تعداد فزاینده ای از برنامه های آموزشی و طرح های پژوهشی span همه تافتز دانشگاه و همکاری در میان اعضای هیات علمی و دانشجویان در مقطع کارشناسی ارشد و حرفه ای در سراسر برنامه های دانشگاه را از مدارس به طور گسترده ای در پی داشته است.