211service.com
Tārpi un cilvēka smadzenes
Nav iespējams izārstēt tādas novājinošas neirodeģeneratīvas slimības kā Parkinsona slimība, un pētnieki joprojām nesaprot, kas izraisa smadzeņu šūnu nāvi pacientiem, kuri cieš no šīm slimībām. Taču MIT pētnieki cer paātrināt atbilžu meklēšanu un terapiju meklēšanu maz ticamam testa subjektam: tārpiem.
Gudri tārpi: MIT pētnieki ir izveidojuši mikrofluidisku mikroshēmu ātriem visa genoma ekrāniem un liela skaita terapeitisko savienojumu testēšanai dzīvos tārpos. Šī tārpa, milimetru garās nematodes C. elegans, neironi ir apzīmēti ar zaļu marķējumu.
Mehmets Fatihs Janiks MIT elektrotehnikas un datorzinātņu docents, izstrādā mikrofluidiskas ierīces, kas varētu ievērojami atvieglot eksperimentus, tostarp visa genoma skrīningu un zāļu testēšanu ar maziem nematožu tārpiem, ko sauc par tārpiem. C. elegans . Tie ir biologu un medicīnas pētnieku iecienītākie priekšmeti, jo tārpi ir mazi un caurspīdīgi, un pētnieki ar tiem var veikt eksperimentus, kas nav iespējami ar lielākiem dzīvniekiem.
Yanik polimēru mikroshēmām ir divi kanālu slāņi. Viens slānis ir kā labirints, viņš saka. Šajā slānī vienu milimetru garie tārpi tiek pārvietoti un šķiroti lielā ātrumā. Kanāli ir tikai dažus simtus mikrometru plati un satur ļoti mazus šķidruma daudzumus. Augšējais slānis ir tas, ko Yanik sauc par santehniku. Tajā ir vārsti, kas kontrolē šķidruma un tārpu plūsmu.
Sūkšanas kanāli ļauj pētniekiem imobilizēt tārpus, lai veiktu attēlveidošanu augstas izšķirtspējas mikroskopā. Nematodes tārpi sastāv no mazāk nekā tūkstoš šūnu, no kurām katru var redzēt zem mikroskopa. Izmantojot Yanik mikroshēmu, dzīvajos dzīvniekos var redzēt, ka neironi mirst reāllaikā, saka Ričards Nass , Vanderbiltas Universitātes Medicīnas centra pediatrijas un farmakoloģijas docents. Lielākiem dzīvniekiem nav iespējams izveidot attēlu šādā detalizācijas un ātruma līmenī, un vecākas tārpu sistēmas var nodrošināt izplūdušus attēlus, jo tārpi peld brīvi.
Nass izstrādāja pirmo Parkinsona slimības tārpu modeli. Tajā dzīvnieki tiek apstrādāti ar toksīnu, kas nogalina dopamīna neironus. Mikroshēmā tārpus var šķirot, izmantojot vizuālas pazīmes, kā toksīns ietekmē viņu nervus. Šāds eksperiments ilgst apmēram sešus mēnešus, izmantojot parastās metodes, saka Nass. Janika mikroshēmā tas aizņem vienu mēnesi.
Sadarbībā ar lielu starptautisku zāļu kompāniju Nass izmanto mikroshēmas un viņa tārpus, lai atklātu iespējamās Parkinsona terapijas metodes. Cilvēkiem ir desmitiem tūkstošu dopamīna neironu, kas saistīti ar desmitiem tūkstošu citu neironu, saka Nass. Tārpiem ir tikai astoņi dopamīna neironi, tomēr molekulārā līmenī to nervu sistēma ir gandrīz identiska cilvēka nervu sistēmai.
Viena veida eksperimentos, kas ir iespējami ar jauno mikrofluidisko ierīci, tārpus mikroshēmā var apstrādāt ar savienojumiem, kas paredzēti augstas caurlaidības zāļu ekrāniem. Šādi automatizēti zāļu skrīningi, kas pašlaik tiek veikti atsevišķām šūnām, pagātnē nav bijuši praktiski veseliem, dzīviem dzīvniekiem.
Yanik mikroshēmai vajadzētu arī paātrināt visa genoma ekrānus, kas palīdz pētniekiem saprast, kuri gēni ir nepieciešami dzīvībai svarīgiem procesiem, piemēram, nervu šūnu spējai atgūties pēc ievainojumiem. Daudzi gēni tārpos … darbojas tāpat kā augstākos organismos, saka Ričards Rojs , Makgila universitātes bioloģijas asociētais profesors. Konkrēti, Yanik mikroshēma varētu palīdzēt paātrināt eksperimentus, kuros pētnieki apklusina katru tārpu gēnu un vēro, kas notiek, lai noteiktu, kuri gēni ir nepieciešami kādiem fizioloģiskiem procesiem.
Yanik izmanto mikroshēmas, lai pētītu nervu reģenerācijas ģenētiku. Viņš izstrādāja ļoti precīzu, intensīvu lāzeru tārpu mikroķirurģijas veikšanai. Lāzers ļauj viņam ļoti precīzi atdalīt vienu neirona zaru, nesabojājot apkārtējos audus. Yanik apklusina katru gēnu visā tārpa genomā, pa vienam gēnam, pēc tam atdala neironus katrā tārpā un vēro iznākumu. Ja tārps ar noteiktu apklusinātu gēnu nevar izārstēt bojāto nervu, tas liecina, ka gēnam ir svarīga loma dzīšanas procesā.
Tārpu pētījumu paātrināšanai varētu būt plaša ietekme uz genoma medicīnu. Tārpi nodrošina īpaši labu cilvēka nervu sistēmas modeli, un tos arī plaši izmanto, lai pētītu attīstību, kas ietekmē cilvēka attīstības traucējumus un vēzi, saka Rojs. Ja Yanik mikroshēmas pildīs savus solījumus, būtu milzīgs ātruma, apjoma un precizitātes uzlabojums salīdzinājumā ar to, kas pašlaik ir pieejams.