צוותי מחקר הממומנים על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (NIH) יצרו מערך רב -תכליתי של מערכות מסירת גנים שיכולות להגיע לסוגי תאים עצביים שונים במוח האנושי ובחוט השדרה ברמת דיוק יוצאת דופן. מערכות מסירה אלה מהוות צעד משמעותי לעבר טיפול גנטי מדויק עתידי למוח שיכול לשלוט בבטחה בפעילות מוחית שגויה בדיוק ברמת דיוק גבוהה. לעומת זאת, טיפולים עכשוויים להפרעות מוח מטפלות בעיקר בתסמינים בלבד.
מערכות המסירה החדשות נושאות חומר גנטי למוח וחוט השדרה לשימוש ממוקד על ידי סוגי תאים ספציפיים. לפלטפורמה זו יש פוטנציאל לשנות את האופן בו מדענים יכולים ללמוד מעגלים עצביים. זה מספק לחוקרים מערכות מסירת גנים למינים שונים המשמשים במחקר, ללא צורך בבעלי חיים מהונדסים גנטית או טרנסגניים. דוגמאות לכך כוללות מאירות מבנים עדינים של תאי מוח עם חלבונים פלואורסצנטיים והפעלה או השתקה מעגלים השולטים בהתנהגות ובקוגניציה.
דמיין את הפלטפורמה החדשה הזו כמשאית משלוחים שמפילה חבילות גנטיות מתמחות בשכונות תאים ספציפיות במוח ובחוט השדרה. בעזרת מערכות מסירה אלה, אנו יכולים כעת לגשת ולתפעל תאים ספציפיים במוח ובחוט השדרה – גישה שלא הייתה אפשרית לפני כן בסולם זה. "
ג'ון נגאי, מנהל ה- NIH מחקר מוחי באמצעות קידום נוירוטכנולוגיות חדשניות® יוזמה, או יוזמת המוח®
ניתן ליישם את כלי המסירה החדשים, המשתמשים בנגיף קטן ומופשט של אדנו-קשור (AAV) כדי לספק DNA לתאי יעד, על פני מינים רבים ומערכות ניסוי, כולל דגימות רקמות קטנות שהוסרו במהלך ניתוחים מוחיים אנושיים. מערכות המסירה נבדקו, או אישרו, במערכות חיים שלמות, המהווה צעד חשוב להצגת כלים חדשים לשימוש נרחב. ערכת הכלים החדשה שפורסמה כוללת:
- עשרות מערכות מסירה שמכוונות באופן סלקטיבי לסוגי תאי מוח מרכזיים, כולל נוירונים מעוררים, פנימיות מעכבות, תת-סוגים וקליפת המוח, תאי כלי דם מוחיים, ונוירונים קשים להגיע לתור בעמוד השדרה השולטים על תנועת הגוף ונפגעים בכמה מחלות נוירולוגיות, כגון נישול רוחבי אמיוטרופיה (ALS) ונפגעים במדין נוירולוגי, כגון כרעיות אמיוטרופיות (ALS).
- תוכנות מחשב המופעלות על ידי בינה מלאכותית (AI) שיכולות לזהות "מתגי אור" גנטיים, המכונה משפרים, המופלאים גנים בסוגי תאי מוח ספציפיים, תוך שימוש בנתונים ממינים רבים ושונים – חיתוך זמן ומאמץ ניכרים עבור מדענים המחפשים מתגים גנטיים אלה.
בסך הכל, אוסף כלי מחקר זה יאיץ משמעותית את ההבנה של המוח האנושי. חשוב לציין כי ערכת הכלים מאפשרת גישה לסוגי תאי מוח ספציפיים בקליפת המוח הקדם-פרונטאלית, אזור הקריטי לקבלת החלטות ולתכונות אנושיות ייחודיות. עם כלים אחרים באוסף, מדענים יכולים ללמוד טוב יותר תאים בודדים ומסלולי תקשורת הידועים כמושפעים בכמה מחלות נוירולוגיות. אלה כוללים הפרעות התקפים, ALS, מחלת פרקינסון, מחלת אלצהיימר ומחלת הנטינגטון – כמו גם מצבים נוירו -פסיכיאטריים שונים.
טיפולים מבוססי AAV מאושרים כבר במצבים מסוימים, כמו אטרופיה של שרירי עמוד השדרה שעבורו שינה אישור לשנת 2016 לטיפול גנטי המכונה זולגנסמה את חייהם של תינוקות וילדים קטנים שהתמודדו בעבר עם נכות קשה או מוות מוקדם. האוסף החדש של משאבי מסירת גנים מניח את היסודות לטיפולים מדויקים יותר שמכוונים רק להשפיע על התאים במוח, בחוט השדרה או בכלי הדם במוח.
ערכת הכלים זמינה במרכזי הפצה כולל Addgene, ספקית גלובלית של כלי מחקר גנטי. אוסף פרסומים זה מציע לחוקרים נהלי הפעלה סטנדרטיים ומדריכי משתמשים לכלים אלה.
העבודה נתמכת על ידי ה- NIH מחקר מוחי באמצעות קידום נוירוטכנולוגיות חדשניות® יוזמה, או יוזמת המוח®ו מימון שהונפק לפני פחות מארבע שנים השיק פרויקט גדול ומנוהל על ידי צוות לעיצוב כלים מולקולריים חדשים שיכולים להועיל למעבדות מחקר רבות. Armamentarium לגישה לתאי מוח מדויקים נועד לפתח גישה מדויקת וניתנת לשחזור לתאים ומעגלים במודלים מחקריים ניסיוניים של המוח וחוט השדרה. הפרויקט בקנה מידה גדול מפגיש מומחים בתחום הביולוגיה המולקולרית, מדעי המוח והבינה המלאכותית (AI). שמונת העיתונים מופיעים בגיליון ה- 21 במאי של כתבי העת עֲצָבוֹן– תאים, דוחות תאים, גנומיקה תאים ושיטות דוחות תאיםו
