طريقة جديدة لمعرفة تأثير الأدوية المخدرة على الخلايا العصبية

طور الباحثون في جامعة كاليفورنيا في ديفيس أداة سريعة وغير جراحية لتتبع الخلايا العصبية والجزيئات الحيوية التي يتم تنشيطها في الدماغ بواسطة الأدوية المخدرة.

تم وصف الأداة المعتمدة على البروتين، والتي تسمى Ca2+-activated Split-TurboID، أو CaST، في بحث منشور في Nature Methods.

كان هناك اهتمام متزايد بقيمة المركبات المستوحاة من المخدر كعلاج لاضطرابات الدماغ بما في ذلك الاكتئاب واضطراب ما بعد الصدمة واضطراب تعاطي المخدرات.

تعمل المركبات المخدرة مثل LSD وDMT والسيلوسيبين على تعزيز نمو وتقوية الخلايا العصبية واتصالاتها في قشرة الفص الجبهي للدماغ.

يمكن للأداة الجديدة أن تساعد العلماء على اكتشاف فوائد العلاجات المخدرة للمرضى الذين يعانون من اضطرابات الدماغ.

وحسب ما نشره موقع ميديكال إكسبريس، قالت كريستينا كيم، الأستاذة المساعدة في علم الأعصاب في مركز جامعة كاليفورنيا: "من المهم التفكير في الآليات الخلوية التي تعمل عليها هذه المخدر، بمجرد أن نعرف ما هي، يمكننا تصميم متغيرات مختلفة تستهدف نفس الآلية ولكن مع آثار جانبية أقل".

تقنية جديدة

يوفر هذا البحث للعلماء تقنية جديدة يمكن استخدامها لتتبع عمليات الإشارات الجزيئية المسؤولة عن التأثيرات اللدنة العصبية المفيدة لهذه المركبات خطوة بخطوة، والأكثر من ذلك، أن CaST ينجز مهمة وضع العلامات الخلوية في وقت سريع، حيث يستغرق من 10 إلى 30 دقيقة بدلًا من الساعات المعتادة في طرق وضع العلامات الأخرى.

وقال كيم: "لقد صممنا هذه البروتينات في المختبر والتي يمكن تعبئتها في الحمض النووي ومن ثم وضعها في فيروسات غدية غير ضارة".

وأضاف: "بمجرد توصيل أداة CaST وهذه البروتينات إلى الخلايا العصبية، فإنها تحتضن داخل الخلايا وتبدأ في التعبير".

تم إجراء البحث بالتعاون مع ديفيد أولسون، المدير المؤسس لمعهد المخدر والعلاج العصبي وأستاذ في أقسام الكيمياء والكيمياء الحيوية والطب الجزيئي.

لقطة من الدماغ

تستفيد أداة CaST من التغيرات في تركيزات الكالسيوم داخل الخلايا، وهي علامة شبه عالمية لتتبع النشاط في الخلايا العصبية.

عندما تظهر الخلايا العصبية نشاطًا عاليًا، فإنها تظهر مستويات عالية من الكالسيوم.

يستخدم CaST هذه الإشارة لتمييز الخلية بجزيء حيوي صغير يسمى البيوتين.

في هذه الدراسة، قامت كيم وزملاؤها بحقن الفئران بمادة السيلوسيبين المخدرة، ثم استخدموا CaST جنبًا إلى جنب مع البيوتين لتحديد الخلايا العصبية التي تحتوي على زيادة الكالسيوم في قشرة الفص الجبهي.

قشرة الفص الجبهي هي منطقة تتأثر بالعديد من اضطرابات الدماغ وهي أيضًا منطقة تعمل فيها المخدر على تعزيز نمو الخلايا العصبية وتقويتها.

وقام الباحثون أيضًا بمراقبة استجابات رعشة الرأس لدى الفئران.

استجابات نفض الرأس هي الارتباط السلوكي الأساسي للهلوسة التي تسببها المخدر.

قال كيم: "الشيء الجميل في CaST هو أنه يمكن استخدامه في حيوان يتصرف بحرية"، مشيرًا إلى أن تقنيات وضع العلامات الخلوية الأخرى تتطلب تثبيت رأس الفأر لإنجاز التصوير.

أعطت تجربة إثبات المفهوم ما أسماه كيم "لقطة الكاميرا" للمناطق الموجودة في قشرة الفص الجبهي التي ينشطها السيلوسيبين.

تعمل كيم وزملاؤها الآن على طرق لتمكين وضع العلامات الخلوية على مستوى الدماغ باستخدام أداة CaST.

بالإضافة إلى ذلك، فإنهم يستكشفون طرقًا لإثراء توقيع البروتينات الفردية التي تنتجها الخلايا العصبية المتأثرة بالمخدرات.

وقال كيم: "يمكننا إرسال هذه العينات إلى المرفق الأساسي للبروتينات بجامعة كاليفورنيا في ديفيس ويمكنهم أن يعطونا صورة غير متحيزة لجميع البروتينات التي حددناها، نريد فحص محتوياتها بالكامل من حيث البروتينات التي تعبر عنها، والجينات التي تعبر عنها، ومحاولة معرفة ما هو مختلف في الحيوانات المعالجة بالسيلوسيبين مقابل حيوانات التحكم أو النماذج الحيوانية للأمراض".

الهدف هو تحديد كيفية استفادة المخدر من الملامح الخلوية لأولئك الذين يعانون من اضطرابات الدماغ، وتوضيح العملية الخلوية خطوة بخطوة لآثارها العلاجية.