Ученые разработали способ увидеть в ярких цветах, как обмениваются информацией клетки мозга. Новая лабораторная технология позволит узнать ответы на вопросы, волнующие ученых много лет, касающиеся, в том числе, болезни Альцгеймера, шизофрении и депрессии. Эта информация облегчит появление новых и значительно улучшит прежние методы лечения состояний, основу которых ученые до сих пор не могли понять. Подробно о методе исследователи изложили в журнале Nature Biotechnology.
СREDIT: COURTESY ZHU LAB, UNIVERSITY OF VIRGINIA SCHOOL OF MEDICINE
Чтобы продемонстрировать эффективность технологии, команда Жу в Шарлотсвилле и его коллеги в Китае применили ее для визуализации недостаточно изученного нейромедиатора — ацетилхолина, который участвует в формировании поведения и влияет на память и настроение. Он принимает в том числе участие в развитии болезни Альцгеймера, шизофрении, депрессии, всех заболеваний эмоциональной и интеллектуальной сферы.
«Раньше у нас не было способа понять, как именно работает синаптическая передача. В случае с болезнью Альцгеймера мы тратим миллиарды долларов и до сих пор не получили эффективного метода лечения. И сейчас мы впервые можем увидеть происходящее», — говорит исследователь Юлиус Жу (J. Julius Zhu) из Школа медицины Университета Вирджинии.
Эндогенный ацетилхолин играет роль в процессах жизнедеятельности, в частности, это возбуждающий в центральной нервной системе и основной нейромедиатор парасимпатической нервной системы. Синтезируется он в нервных окончаниях из холина, а при воздействии ацетилхолинэстеразы (фермента) легко разрушается с образованием холина и уксусной кислоты.
Малые концентрации ацетилхолина облегчают синаптическую передачу, в то время как большие — тормозят.
Лекарства, разработанные для борьбы с болезнью Альцгеймера, фактически подавляют ацетилхолинэстеразу — фермент, понижающий уровень ацетилхолина и снижающий таким образом избыточное возбуждение. Но врачи не до конца понимали, как работает лекарство, а способа определить, сколько именно этой блокировки требуется, не существовало.
«Эти лекарства не очень эффективны. Они обеспечивают незначительное улучшение, а после их отмены наступает ухудшение состояния. Возможно, пытаясь лечить этих пациентов, вы временно улучшаете их состояние, но на самом деле делаете только хуже», — говорит Жу.
Имея в руках инструмент для того, чтобы увидеть ацетилхолин и другие нейромедиаторы в действии во флуоресцентном свете, врачи сумеют понять, какое течение этого процесса становится основанием для крепкого психического здоровья, и затем работать над его восстановлением у пациентов с неврологическими заболеваниями.
В первую очередь они хотят количественно измерить, каким образом нейромедиаторы работают в норме. Они уже обнаружили, что передача ацетилхолина очень отличается от той, которую ожидали увидеть. Затем они планируют найти различия между здоровыми людьми и пациентами, что должно дать нужные ответы.
Текст: Асват Валиева
A genetically encoded fluorescent acetylcholine indicator for in vitro and in vivo studies by Miao Jing, Peng Zhang, Guangfu Wang, Jiesi Feng, Lukas Mesik, Jianzhi Zeng, Huoqing Jiang, Shaohua Wang, Jess C Looby, Nick A Guagliardo, Linda W Langma, Ju Lu, Yi Zuo, David A Talmage, Lorna W Role, Paula Q Barrett, Li I Zhang, Minmin Luo, Yan Song, J Julius Zhu & Yulong Li in Nature Biotechnology. Published July 2018.
https://doi.org/10.1038/nbt.4184
Читайте материалы нашего сайта в Facebook, ВКонтакте, Яндекс-Дзен и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.
