Хемогенетика

Хемогенетика ― постапка со која макромолекулите може да бидат конструирани за да општат со претходно непрепознаени мали молекули. Хемогенетиката како поим првично бил измислен за да ги опише набљудуваните ефекти на мутациите врз активноста на халконската изомераза врз специфичностите на супстратот во цветовите на градинарскиот каранфил. Овој метод е многу сличен на оптогенетиката; сепак, користи хемиски изменети молекули и лиганди наместо светлосни и светлочувствителни канали познати како опсини.

Во неодамнешните истражувачки проекти, хемогенетиката е широко користена за да биде разбрана врската помеѓу активноста на мозокот и однесувањето. Пред хемогенетиката, истражувачите користеле методи како транскранска магнетна стимулација и длабока мозочна стимулација за да ја проучат врската помеѓу невронската активност и однесувањето.

 Споредба со оптогенетиката 
Оптогенетиката и хемогенетиката се најновите и популарни методи кои се користени за проучување на оваа врска. И двата методи се насочени кон специфични мозочни кола и клеточно население за да влијаат на клеточната активност. Сепак, тие користат различни процедури за да ја постигнат оваа задача. Оптогенетиката користи канали и пумпи чувствителни на светлина кои вирусно се воведувани во невроните. Активноста на клетките, кои ги имаат овие канали, потоа може да биде манипулирана со светлина. Хемогенетиката, од друга страна, користи хемиски изменети рецептори и егзогени молекули специфични за тие рецептори, за да влијае на активноста на тие клетки. Инженерските макромолекули што се користени за дизајнирање на овие рецептори се хибриди на нуклеинска киселина, кинази, различни метаболички ензими, и рецептори поврзани со Г-белковина, како што се рецепторите по мерка исклучиво активирани од лекови по мерка.

Рецепторите по мерка исклучиво активирани од лекови по мерка се најчестите рецептори поврзани со Г-белковина кои се користени во хемогенетиката. Овие рецептори се активирани исклучиво од лекот од интерес (инертна молекула) и влијаат на физиолошките и нервните постапки кои се случуваат во и надвор од средишниот нервен систем.

Хемогенетиката неодамна била пожелувана над оптогенетиката и избегнува некои од предизвиците на оптогенетиката. Хемогенетиката не бара скапа светлосна опрема и затоа е подостапна. Резолуцијата во оптогениката опаѓа поради расејувањето на светлината и намалените нивоа на осветлување како што се зголемува растојанието помеѓу субјектот и изворот на светлина. Според тоа, овие фактори не дозволуваат светлината да влијае на сите клетки и да доведе до помала просторна резолуција. Хемогенетиката, сепак, не бара употреба на светлина и затоа може да постигне повисока просторна резолуција.

 Примени 
Употребата на парните рецептори поврзани со Г-белковината и хемогенетиката во денешно време се цел на многу фармацевтски претријатија за лекување и ублажување на симптомите на болести кои ги вклучуваат сите ткива на телото. Поконкретно, рецепторите по мерка исклучиво активирани од лекови по мерка се користени за истражување на опции за третман за различни невродегенеративни и психолошки состојби како што се Паркинсонова болест, депресија, анксиозност и зависност. Овие гореспоменатите состојби вклучуваат постапки кои се случуваат во и надвор од нервниот систем кои вклучуваат невротрансмитери како што се гама-аминобутерна киселина и глутаминска киселина. Затоа, хемогенетиката е користена во фармакологијата за да бидат прилагодени нивоата на таквите невротрансмитери во специфичен неврон, додека се минимизираат несаканите ефекти од третманот. За лекување и ублажување на симптомите на која било болест со помош на рецепторите по мерка исклучиво активирани од лекови по мерка, овие рецептори се доставувани до областа на интерес преку вирусна трансдукција.

Неодамна некои студии размислувале за користење на нов метод наречен назадни рецептори по мерка исклучиво активирани од лекови по мерка. Овој метод овозможува специфични невронски патишта да бидат проучувани под клеточна резолуција. За разлика од класичните рецептори по мерка исклучиво активирани од лекови по мерка, овој метод обично е користен кај животни од див тип, а овие рецептори се даваат на целните клетки преку вбризгување на два вирусни вектори.

 Животински модели 
Рецепторите по мерка исклучиво активирани од лекови по мерка се користени во многу животински модели (на пр., глувци и други животни кои не се примати) за да биде целено и да биде влијаено на активноста на различни клетки. Хемогенетиката што е користена кај животните помага во демонстрирање на модели на човечки болести како што е Паркинсоновата болест. Имањето на оваа информација им овозможува на научниците да разберат дали вирусното изразување на белковините со рецепторите по мерка исклучиво активирани од лекови по мерка, и ин виво засилувачите и инхибиторите на невронската функција може да бидат користени за двонасочно влијание врз однесувањето и активноста на вклучените неврони. Неодамнешните студии покажале дека рецепторите по мерка исклучиво активирани од лекови по мерка биле успешно користени за лекување на моторни недостатоци на стаорци кои ја моделираат Паркинсоновата болест. Други студии имале успеси кои ја поврзуваа употребата на рецептори по мерка исклучиво активирани од лекови по мерка и влијаеле на барањето лекови и однесувањето за сензибилизација на лекови.

Напредокот на хемогенетиката од глодари до нечовечки примати е бавна поради зголемената побарувачка во време и трошоци околу овие проекти. Сепак, некои неодамнешни студии во 2016 година успеале да покажат успеси кои покажуваат дека замолчувањето на активноста на невроните во орбитофронталниот кортекс заедно со отстранувањето на риналниот кортекс, го ограничило извршувањето на задачата за награда кај макаките.

 Ограничување и идни насоки 
Хемогенетиката и употребата на рецепторите по мерка исклучиво активирани од лекови по меркаим овозможиле на истражувачите да напредуваат во областите за биомедицинско истражување, вклучувајќи многу невродегенеративни и психијатриски состојби. Хемогенетиката е користена во овие полиња за да бидат индуцирани специфични и повратни лезии на мозокот и затоа се проучувани специфичните активности на мноштвото неврони. Иако хемогенетиката нуди специфичност и висока просторна резолуција, таа сепак се соочува со некои предизвици кога е користена во истражувањето на невропсихијатриските нарушувања. Невропсихијатриските нарушувања обично имаат сложена природа каде лезиите во мозокот не се идентификувани како главна причина. Хемогенетиката е искористена за да бидат отстранети некои од дефицитите кои се вртат во такви состојби; сепак, не била во можност да ја идентификува главната причина за невропсихијатриските болести и целосно да ги излечи овие состојби поради сложената природа на овие состојби. Сепак, хемогенетиката е успешно користена во претклинички модел на епилепсија отпорна на лекови, каде нападите произлегуваат од дискретен дел од мозокот.

 Поврзано 

 Рецептор активиран исклучиво од синтетички лиганд

 Наводи 

Категорија:Генетика
Категорија:Невропсихологија
Категорија:Неврофизиологија
Категорија:Невротехнологија
Категорија:Хемиско инженерство
Категорија:Невролошки процедури