سلول های بنیادی و نحوه اتصال و ارتباط نورون ها در مغز

به گزارش واحد ژنتیک پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، تحقیقات جدید منتشر شده از دانشگاه ایالتی کلرادو به سوالات اساسی در مورد اتصال سلولی در مغز پاسخ می دهد که می تواند در توسعه درمان بیماری های عصبی مانند اوتیسم، صرع یا اسکیزوفرنی مفید باشد. این کار که در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم برجسته شده است، بر چگونگی انتقال نورون های مغز از طریق ساختارهای درون سلولی بسیار تخصصی به نام سیناپس ها، بین یکدیگر تمرکز دارد. این ساختارهای ظریف کلید کنترل بسیاری از فرآیندهای سیستم عصبی از طریق سیگنال دهی الکتروشیمیایی هستند و جهش های بیماری زا در ژن هایی که رشد آنها را مختل می کنند می توانند باعث اختلالات روانی شدید شوند.

محققان از نورون های انسانی مشتق شده از سلول های بنیادی برای توسعه مدلی از مغز استفاده کردند که بتواند این روابط را به دقت آزمایش کند. آنها با استفاده از یک ابزار ویرایش ژن به نام CRISPR-Cas9 توانستند سیستم را به صورت ژنتیکی دستکاری کنند و نقش Gephyrin را در فرآیند تشکیل سیناپس تایید کنند. مطالعه اخیر نشان می دهد که حتی اگر یک نورون پیش سیناپسی گابا را آزاد نکند، نورون پس سیناپسی همچنان می تواند ماشین آلات مولکولی لازم را که برای حس گابا آماده شده اند، کنار هم بگذارد. محققان از یک ابزار ویرایش ژن برای حذف پروتئین Gephyrin از نورون ها استفاده کردند که تا حد زیادی این مجموعه مستقل سیناپس ها را کاهش داد و نقش مهم آن را بدون توجه به ارتباطات عصبی تأیید کرد.

دانشمندان علوم اعصاب به طور سنتی از سیستم های جوندگان برای مطالعه این اتصالات سیناپسی در مغز استفاده می کنند. در حالی که این یک مدل مناسب را ارائه می دهد، محققان علاقه مند به آزمایش ویژگی های سیناپس در یک محیط سلولی انسان بودند که در نهایت می تواند به راحتی به درمان تبدیل شود. برای دستیابی به این هدف، تیم تحقیق سلول های بنیادی انسانی را برای تشکیل سلول های مغزی که می توانند خواص نورون ها و سیناپس های انسان را تقلید کنند، پرورش دادند. آنها سپس تصویربرداری گسترده ای با وضوح بالا از این نورون ها انجام دادند و فعالیت های الکتریکی آنها را برای درک مکانیسم های سیناپسی ردیابی کردند. در بررسی نهایی مشخص شد که چندین جهش در پروتئین Gephyrin با اختلالات عصبی مانند صرع مرتبط است که تحریک پذیری نورون ها را در مغز انسان تغییر می دهد. این باعث می شود که درک عملکرد سلولی اصلی آن اولین قدم مهم در جهت درمان و پیشگیری باشد.