Studie mapuje, jak stimulace mozku mění geny v živé lidské tkáni

Vědci poprvé zmapovali, jak hluboká mozková stimulace mění genovou expresi u jednotlivých typů buněk v živé lidské mozkové tkáni, což je krok, který by mohl otevřít nové cesty k léčbě kognitivního úpadku.

Od tkáně pacienta k molekulární mapě

Ve studii publikované ve středu v časopise Nature vědci z UCLA Health a University of Texas Southwestern Medical Center použili tkáň spánkového laloku lidského mozku, která byla po chirurgickém odstranění v laboratoři udržována při životě. Aplikovali elektrické stimulační vzorce připomínající hlubokou mozkovou stimulaci a následně sledovali molekulární důsledky na úrovni jednotlivých buněk.uclahealth+1

Hluboká mozková stimulace, která dodává elektrické impulsy prostřednictvím implantovaných zařízení, se již používá k léčbě Parkinsonovy choroby a obsedantně-kompulzivní poruchy. Její účinky na různé typy buněk v lidském mozku a geny, které tyto buňky v reakci aktivují, však byly dosud studovány pouze u zvířat nebo v laboratorně vypěstovaných tkáních.neurosciencenews+1

Tým vyvinul platformu, která integruje stimulaci pomocí mikroelektrodového pole se současným záznamem neuronální aktivity a genomikou jednotlivých jader. Po stimulaci se mozkové buňky více synchronizovaly ve svém výboji, což je vzorec spojený s tvorbou paměti. Vědci poté izolovali jednotlivá buněčná jádra a katalogizovali genetickou aktivitu každého typu buňky.genengnews+1

Zapojení astrocytů

Mezi nejpozoruhodnější zjištění studie patří fakt, že podpůrné buňky zvané astrocyty aktivovaly během stimulace své vlastní odlišné genetické programy, nezávisle na reakcích neuronů. Neurony a astrocyty zapnuly oddělené sady genů, což naznačuje, že hluboká mozková stimulace zapojuje široké glio-neuronální sítě, namísto pouhého vyvolání elektrického výboje v samotných neuronech.genengnews+1

Vědci také ověřili svá laboratorní zjištění na tkáni od pacientů, kteří podstoupili klinickou hlubokou mozkovou stimulaci před operací, čímž potvrdili, že k podobným vzorcům genové exprese dochází i uvnitř živého mozku.medicalxpress+1

Směrem k precizní léčbě

"Díky pochopení toho, které geny se během stimulace v jakých buňkách zapínají, můžeme začít navrhovat přesnější přístupy k hluboké mozkové stimulaci a potenciálně tuto klinickou strategii doplnit farmakologickou léčbou, která pomůže zpomalit kognitivní úpadek," uvedla hlavní autorka Genevieve Konopka, vedoucí katedry neurobiologie na UCLA Health.uclahealth+1

Vědci uznali, že je zapotřebí další práce k pochopení účinků dlouhodobé stimulace, toho, jak aktivované buňky ovlivňují své sousedy, a jak na molekulární úrovni reagují hlubší oblasti mozku, které je obtížnější získat od žijících dárců.medicalxpress