Нейробиологи отслеживают экспрессию генов

Два нейробиолога из Массачусетского технологического института получили гранты от Фонда Дж. Гарольда и Лейлы Ю. Мазерс на поиск генов, которые могут помочь клеткам мозга противостоять болезни Паркинсона, и составление карты экспрессии генов в ответ на злоупотребление наркотиками.

Профессор Алан Джасаноф, который руководит Центром нейробиологической инженерии Массачусетского технологического института (MIT's Center for Neurobiological Engineering), известен разработкой сенсоров, которые отслеживают молекулярные признаки нейронной активности в живом мозге в режиме реального времени с помощью неинвазивного МРТ-сканирования мозга. Один из разработанных им датчиков, который находят с помощью МРТ, предназначен для дофамина – нейромодулятора, являющегося ключом к изучению поведения. 

Лекарства, вызывающие привыкание, искусственно стимулируют выброс дофамина, тем самым нарушая работу системы прогнозирования результата в мозге. Исследования показали, что дофамин и наркотики, вызывающие злоупотребление, активируют транскрипцию экспрессию генов в определенных областях мозга, когда животные подвергаются воздействию наркотиков.

Несмотря на хорошо изученные последствия этих нейропластических изменений для процесса зависимости, при котором поведение, связанное с поиском наркотиков, становится компульсивным, не существует эффективных инструментов для измерения экспрессии генов в мозге в реальном времени.

Благодаря новому финансированию Фонда Дж. Гарольда и Лейлы Ю. Мазерс, Джасаноф разрабатывает новые, обнаруживаемые с помощью МРТ, сенсоры для изучения экспрессии генов. С помощью этих передовых инструментов ученый предлагает составить атлас реакции мозга на злоупотребление наркотиками (как при первоначальном воздействии, так и на повторные дозы), имитируя переживания наркозависимых людей.

Проект Паркинсона

Известно, что продуцирующие дофамин нейроны в области мозга, называемые черной субстанцией, особенно уязвимы при болезни Паркинсона (Parkinson's disease), что приводит к серьезным двигательным проблемам, возникающим во время прогрессирования неизлечимого хронического нейродегенеративного расстройства.

В этой области мало что известно о том, что подвергает определенные клетки такому ужасному риску, или о том, какие молекулярные механизмы могут помочь им противостоять болезни.

Мириам Хейман, доцент кафедры мозговых и когнитивных наук Института обучения и памяти Пикауэра (The Picower Institute for Learning and Memory), в своем исследовании болезни Хантингтона (Huntington's disease), еще одного неизлечимого нейродегенеративного заболевания, при котором определенная популяция нейронов полосатого тела особенно уязвима, смогла использовать новаторский метод, впервые примененный в ее лаборатории, для обнаружения генов, экспрессия которых способствует выживанию нейронов, что дает потенциальные новые мишени для воздействия лекарственных веществ.

Методика включает проведение скрининга, в ходе которого в лабораторных условиях поочередно исследуется каждый из 22000 генов, экспрессируемых в нейронах мозга, группы мышей со смоделированными заболеваниями в сравнении с группой здоровых животных. Этот метод позволяет определить, какие гены способствуют гибели нейронов на фоне болезни и какие гены особенно необходимы для выживания.

Таким образом, участки этих генов могут быть оценены как лекарственные мишени. Получив новую награду со стороны Фонда Дж. Гарольда и Лейлы Ю. Мазерс, Хейман планирует применить этот метод для изучения болезни Паркинсона, так как в настоящее время нет ни лекарства, ни объяснения с точки зрения молекулярной генетики потери клеток мозга, наблюдаемой при этом заболевании.