پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

به گزارش روابط عمومی ستاد توسعه فناوری پزشکی بازساختی و سلول های بنیادی، محققان دانشکده پزشکی Duke-NUS دریافته‌اند که دسته جدیدی از پروتئین‌های حساس به نور می‌توانند سلول‌های مغز را بواسطه نور خاموش کنند و ابزاری بی‌سابقه موثر برای بررسی عملکرد مغز به دانشمندان ارائه دهند.

برهمین اساس، در این مطالعه که اخیراً در Nature Communications منتشر شده آمده است که فرصت‌های هیجان‌انگیز جدیدی برای استفاده از اپتوژنتیک، در بررسی فعالیت مغزی زمینه‌‌ساز اختلالات عصبی و روانپزشکی مانند پارکینسون و افسردگی، ایجاد می‌شود.

اپتوژنتیک تکنیکی است که در آن سلول‌های خاصی مهندسی زیستی می‌شوند تا شامل پروتئین‌های حساس به نوری باشند که به‌عنوان کلید عمل می‌کنند و به محققان این امکان را می‌دهد تا فعالیت الکتریکی این سلول‌ها را کنترل کنند.

همچنین، با کمک کلیدهای اپتوژنتیک، می‌توان نورون‌ها و سلول‌های عصبی را برای مطالعه نحوه مشارکت سلول‌های مختلف در مدارها و رفتارهای مغزی استفاده کرد.

براساس این گزارش، درتحقیقات این تیم آمده است که کانال‌های پتاسیم خاص، معروف به کانال‌های کالیوم رودوپسین، می‌توانند به عنوان ابزار موثری برای تنظیم فعالیت سلول‌های مغز در سه حیوان آزمایشی مهم، ماهی، کرم و مگس، عمل کنند.

دکتر استانیسلاو اوت، محقق ارشد برنامه علوم اعصاب و اختلالات رفتاری Duke-NUS و اولین نویسنده این مطالعه، گفته است: "این کانال‌های پتاسیم ‌مانند دروازه‌های ریز روی غشای سلولی عمل می‌کنند. با قرارگیری در معرض نور، این دروازه‌ها باز می‌شوند و به یون‌های پتاسیم اجازه جریان یافتن می‌دهند و به آرام کردن فعالیت سلول‌های مغزی کمک می‌کنند. این موضوع دیدگاه جدیدی را برای ما فراهم می‌کند تا نحوه تنظیم فعالیت‌های مغزی را دریابیم."

درادامه این گزارش آمده است که یون‌های پتاسیم برای عملکرد طبیعی الکتریکی در تمام سلول‌های انسان ضروری هستند. کانال‌های پتاسیم پروتئین‌های تخصصی موجود در غشای سلولی هستند که جریان یون‌های پتاسیم را امکان‌پذیر می‌کنند. آن‌ها عبور یون‌های پتاسیم را تنظیم کرده تا فرآیندهای سلولی مختلف را حفظ کنند و برای انتقال پالس‌های عصبی، انقباض عضلانی و حفظ تعادل مایع سلولی حیاتی هستند.

همچنین آدام کلاریج چانگ از برنامه اختلالات رفتاری و عصب‌شناسی Duke-NUS و نویسنده ارشد این مطالعه، نیز در خصوص جزئیات این مطالعات تحقیقاتی گفته است: "ما قبلا کلیدهای کنترل از راه دور را توسعه داده بودیم، اما متوجه شدیم که این کانال‌های پتاسیم بیشتر قابل تنظیم هستند که مسیر مهمی برای مطالعه نحوه عملکرد مغز ارائه می‌کنند."

این محقق ارشد افزوده است: با تحریک توسط نور، کانال‌های جدید رودوپسین کالیوم به یون‌های پتاسیم اجازه می‌دهد تا یک نورون را ترک کنند و شیب الکتریکی را در سراسر غشاء تغییر دهند. این تغییر که به عنوان هایپرپلاریزاسیون شناخته می‌شود، تولید سیگنال الکتریکی را (که به عنوان پتانسیل عمل شناخته می‌شود) برای نورون دشوار می‌کند. بدون پتانسیل عمل، ارتباط یک نورون با سلول‌های دیگر تا حد زیادی سرکوب یا حتی خاموش می‌شود.

توانایی خاموش کردن سلول‌های مغز با استفاده از کانال‌های پتاسیمی که با نور فعال می‌شوند، راه‌های هیجان‌انگیزی را برای مطالعه برهم‌کنش‌های پیچیده بین مناطق مختلف مغز باز می‌کند.

این روش نوین،همچنین یک رویکرد امیدوارکننده برای بررسی مکانیسم‌های پاتولوژیک زیربنای اختلالات عصبی، روانشناختی و رشد عصبی ارائه می‌دهد. این ابزارها به دانشمندان کمک می‌کند تا درک عمیق‌تری از مغز داشته باشند و مسیرهایی را برای درمان‌ مؤثرتر اختلالات مغزی ارائه دهند.

در همین خصوص، پروفسور پاتریک تان، معاون ارشد تحقیقات در Duke-NUS، اظهار کرده است: "گشودن اسرار مغز یکی از بزرگترین چالش‌های علم است. این نوع تحقیقات برای درک ارتباطی که در مغز انسان جریان دارد و برای پیشرفت فهم ما از مغز سالم و اختلالات عصبی ضروری است، درکی که ما را قادر می‌سازد تا درمان‌های جدید مؤثری برای بیماری‌های مختلف مغزی ایجاد کنیم.»

 مرکزDuke-NUS  با تعهد به بهبود مراقبت از بیمار از طریق اکتشافات علمی، پیشرو در تحقیقات پزشکی و نوآوری است. این مطالعه بخشی از تلاش‌های مداوم این مرکز برای پیشبرد درک شرایط عصبی و روانپزشکی است.

لینک اصلی خبر:

https://www.sciencedaily.com/releases/2024/05/240524115302.htm