این ابزار نحوه تأثیر مواد روانگردان بر نورون ها را ردیابی می کند

محققان ابزاری سریع و غیر تهاجمی برای ردیابی نورون‌ها و مولکول‌های زیستی فعال شده در مغز توسط داروهای روان‌گردان ایجاد کرده‌اند.

ابزار مبتنی بر پروتئین، که Ca2+-activated Split-TurboID یا CaST نامیده می شود، در مطالعه ای در روش های طبیعی.

علاقه فزاینده ای به ارزش ترکیبات الهام گرفته از روانگردان به عنوان درمان اختلالات مغزی، از جمله افسردگی، اختلال استرس پس از سانحه، و اختلال مصرف مواد وجود دارد.

ترکیبات روانگردان مانند LSD، DMT و سیلوسایبین رشد و تقویت نورون ها و اتصالات آنها در قشر پیش پیشانی مغز را افزایش می دهد.

ابزار جدید می تواند به دانشمندان کمک کند تا مزایای درمان های روانگردان را برای بیماران مبتلا به اختلالات مغزی کشف کنند.

کریستینا کیم، استادیار عصب‌شناسی در دانشگاه کالیفرنیا، دانشکده علوم اعصاب دیویس و وابسته به مؤسسه روان‌گردان‌ها و نوروتراپی UC Davis، می‌گوید: «فکر کردن درباره مکانیسم‌های سلولی که این روان‌گردان‌ها روی آن‌ها کار می‌کنند، مهم است».

“آنها چیستند؟ هنگامی که متوجه شدیم، می توانیم انواع مختلفی را طراحی کنیم که مکانیسم یکسانی را هدف قرار می دهند اما عوارض جانبی کمتری دارند.

این تحقیق تکنیک جدیدی را در اختیار دانشمندان قرار می دهد که می تواند برای ردیابی مرحله به مرحله فرآیندهای سیگنال دهی مولکولی که مسئول اثرات نوروپلاستیک مفید این ترکیبات هستند، استفاده شود. علاوه بر این، CaST وظیفه برچسب‌گذاری سلول را در یک بازه زمانی سریع تکمیل می‌کند، به‌جای ساعت‌های معمولی دیگر روش‌های برچسب‌گذاری، 10 تا 30 دقیقه زمان می‌برد.

کیم می‌گوید: «ما این پروتئین‌ها را در آزمایشگاه مهندسی کردیم که می‌توان آن‌ها را در DNA بسته‌بندی کرد و سپس در ویروس‌های مرتبط با آدنو بی‌ضرر قرار داد. هنگامی که ابزار CaST و این پروتئین ها را به سلول های عصبی تحویل می دهیم، آنها در داخل سلول ها انکوبه می شوند و شروع به بیان خود می کنند.

این تحقیق با همکاری دیوید اولسون، مدیر مؤسس مؤسسه روان درمانی و نوروتراپی و استاد بخش های شیمی، بیوشیمی و پزشکی مولکولی انجام شد.

ابزار CaST از تغییرات در غلظت کلسیم درون سلولی، یک نشانگر تقریبا جهانی برای ردیابی فعالیت در یک نورون، بهره می برد. هنگامی که نورون ها فعالیت بالایی از خود نشان می دهند، سطوح بالایی از کلسیم را نشان می دهند. CaST از این سیگنال برای برچسب زدن سلول با یک بیومولکول کوچک به نام بیوتین استفاده می کند.

در این مطالعه، کیم و همکارانش موش ها را با داروهای روانگردان مصرف کردند سیلوسایبین. آنها سپس از CaST در پشت سر هم با بیوتین برای شناسایی نورون های دارای کلسیم بالا در قشر جلوی مغز استفاده کردند. قشر جلوی مغز ناحیه ای است که تحت تأثیر بسیاری از اختلالات مغزی قرار گرفته است و همچنین منطقه ای است که روانگردان ها باعث رشد و تقویت نورون ها می شوند.

محققان همچنین واکنش‌های انقباض سر موش‌ها را مشاهده کردند. پاسخ‌های انقباض سر، همبستگی رفتاری اولیه توهمات ناشی از روانگردان است.

کیم با اشاره به اینکه سایر فناوری‌های برچسب‌گذاری سلولی برای دستیابی به تصویربرداری نیاز به تثبیت سر موش دارند، می‌گوید: «نکته خوب در مورد CaST این است که می‌توان از آن در حیواناتی که در محدوده آزاد قرار دارند استفاده کرد. بیوتین همچنین یک بستر برچسب‌گذاری عالی است زیرا ابزارهای تجاری زیادی در حال حاضر در دسترس هستند که می‌توانند تنها با یک روش رنگ‌آمیزی و تصویربرداری ساده، وجود یا عدم وجود بیوتین را گزارش کنند.

آزمایش اثبات مفهوم چیزی را ارائه کرد که کیم آن را “عکس فوری دوربین” از نواحی در قشر جلوی مغز فعال کرد. سیلوسایبین.

کیم و همکارانش اکنون در حال کار بر روی روش هایی برای حل برچسب گذاری سلولی در سراسر مغز با ابزار CaST هستند. آنها همچنین در حال بررسی راه‌هایی برای غنی‌سازی امضای پروتئین‌های منفرد تولید شده توسط نورون‌های متاثر از روان‌گردان هستند.

کیم می‌گوید: «ما می‌توانیم این نمونه‌ها را به مرکز هسته پروتئومیکس UC Davis بفرستیم و آنها می‌توانند تصویری بی‌طرفانه از تمام پروتئین‌هایی که شناسایی کرده‌ایم به ما ارائه دهند. ما می‌خواهیم کل محتوای آن‌ها را از نظر پروتئین‌هایی که بیان می‌کنند، چه ژن‌هایی را بیان می‌کنند، بررسی کنیم و سعی کنیم ببینیم در حیوانات تحت درمان با سیلوسایبین با حیوانات کنترل‌شده یا مدل‌های حیوانی بیماری‌ها چه تفاوتی وجود دارد.»

هدف این است که مشخص شود روانگردان ها چگونه به پروفایل های سلولی افراد مبتلا به اختلالات مغزی کمک می کنند و فرآیند سلولی گام به گام اثرات درمانی آنها را روشن می کند.

کیم علاقه مند به انجام آزمایش های آینده با همکاری آزمایشگاه اولسون است که از ابزار CaST برای مقایسه فعالیت عصبی ناشی از روانگردان ها با فعالیت های ناشی از نوروتراپی های غیر توهم زا استفاده می کند.

کیم می گوید: «CaST ابزار مهمی برای مطالعه مکانیسم های اثر این داروهای عصبی درمانی خواهد بود.

بنیاد تحقیقات مغز و رفتار، بنیاد خویشاوندی، بنیاد آرنولد و میبل بکمن، NIH، NSF و بنیاد خانواده بون از این کار حمایت کردند.

منبع: یو سی دیویس