Новое исследование Центра генетики человека Университета Клемсона выявило специфические кластеры клеток в мозгу обыкновенной плодовой мухи, пострадавшей от острого воздействия кокаина, что потенциально заложило основу для разработки лекарств для лечения или предотвращения зависимости у людей.
В то время как неврологические эффекты кокаина хорошо известны, лежащая в основе генетическая чувствительность к эффектам наркотика неизвестна. В человеческих популяциях восприимчивость к воздействию кокаина варьируется в зависимости от экологических и генетических факторов, что затрудняет изучение. Примерно 70 процентов генов плодовой мушки Drosophila melanogaster имеют аналоги у человека, что дает исследователям сопоставимую модель при изучении сложных генетических признаков.
Совместное исследование генетиков Труди Маккей и Роберта Анхолта показало, что употребление кокаина вызывает быстрые и широко распространенные изменения в экспрессии генов во всем мозге плодовой мухи — и что различия более выражены у мужчин, чем у женщин.
У мух, подвергшихся воздействию кокаина, наблюдались нарушения двигательной активности и учащение приступов. Исследование показало, что были затронуты все типы клеток мозга мух, особенно клетки Кеньона в грибовидных телах мозга мух и некоторые глиальные клетки. Грибные тела, получившие свое название из-за того, что выглядят как пара грибов, представляют собой интегративные центры мозга, которые связаны с зависимыми от опыта модификациями поведения.
Эти открытия могут в конечном итоге привести к появлению терапевтических средств.
«Это исследование определяет важные области мозга», — сказал Маккей, заведующий кафедрой генетики человека. «Теперь мы можем увидеть, какие гены экспрессируются при воздействии кокаина и есть ли одобренные Федеральным управлением по лекарственным средствам препараты, которые можно было бы протестировать, возможно, сначала на модели мух. Мы уже заметили несколько из этих генов. Это исходный уровень. . Теперь мы можем использовать эту работу, чтобы понять потенциальную терапию ».
Исследование
В исследовании самцам и самкам мух разрешалось принимать фиксированное количество сахарозы или сахарозы с добавлением кокаина в течение не более двух часов.
Исследователи наблюдали за их поведением после приема кокаина и обнаружили доказательства того, что воздействие кокаина приводит к физиологическим и поведенческим эффектам, включая судороги и компульсивный уход.
Чтобы оценить влияние потребления кокаина на экспрессию генов в головном мозге, исследователи препарировали мозг мух и диссоциировали его на отдельные клетки . Исследователи использовали технологию секвенирования нового поколения, чтобы создать библиотеки экспрессируемых генов для отдельных клеток. В каждой ячейке есть тысячи транскриптов.
В исследовании было изучено 88 991 клетка .
С помощью сложного статистического анализа исследователи смогли сгруппировать их в 36 отдельных кластеров клеток. Аннотации кластеров на основе их генных маркеров показали, что были представлены все основные типы клеток — нейрональные и глиальные, а также типы нейротрансмиттеров из большинства областей мозга, включая грибовидные тела.
«Мы обнаружили, что влияние кокаина на мозг очень широко распространено, и есть явные различия между мужчинами и женщинами. Существует значительный половой диморфизм», — сказал Анхольт, заслуженный профессор генетики и биохимии Провоста. «Мы создали атлас экспрессии генов, модулированных половым диморфизмом кокаина, в модельном мозге, который может служить ресурсом для исследовательского сообщества».
Загрузка...
