Genetika | Mozek | Biologie

Zabalené neurony slibují léčbu epilepsie nebo roztroušené sklerózy

  • Vědci donutili nervové buňky, aby si kolem sebe zbudovaly izolační nebo naopak vodivý „obal“
  • V odezvě na to, jakým polymerem byly neurony zabalené, měnila zvířata své chování
  • Metoda „obalování neuronů“ najde uplatnění při léčbě roztroušené sklerózy nebo epilepsie
Foto: Pixabay
Zabalené neurony slibují léčbu epilepsie nebo roztroušené sklerózy | Foto: Pixabay

Syntetická biologie má u laické veřejnosti asi ještě horší pověst než genové inženýrství. Už samotná představa spojení něčeho „biologického“ a tedy živého s něčím „syntetickým“ (čili umělým) může vzbuzovat nedůvěru a podezření. Faktem ale zůstává, že výzkum na poli syntetická biologie je příslibem mnoha nových materiálů, léků či léčebných postupů.

Tým amerických vědců pod vedením Karla Deissenrotha ze Stanford University nyní spojil genové inženýrství se syntetickou biologií a těmito dvěma nástroji zasáhl do práce nervového systému živočichů. Zatím dokázali vědci ovlivnit funkci neuronů u drobného červíka Caenorhabditis elegans. První pokusy už ale proběhly i s nervovými buňkami savců. Příslibem je i zjištění, že savčí mozek snáší zákrok bez zjevné újmy. Výsledky těchto převratných experimentů přinesl americký vědecký týdeník Science.

Peroxid buduje polymerovou síť

Tým vedený Karlem Deissenrothem vnesl do přesně vybraných neuronů hlavního nervového centra háďátka Caenorhabditis elegans gen pro enzym APEX2. Následně pak vědci ponořili červíky do lázně tvořené slabým roztokem peroxidu vodíku buď s přídavkem fenylendiaminu nebo diaminobenzidinu. Peroxid aktivoval v buňkách gen APEX2 a podle něj vyrobený enzym peroxidáza spustila polymeraci molekul fenylendiaminu nebo diaminobenzidinu.

Kolem neuronů produkujících peroxidázu se tak syntetizovala elektricky vodivá polymerová síť tvořená polyanilinem nebo naopak elektricky izolující polymerová síť z polydiaminonbenzidinu. To pak vedlo buď k posílení aktivity neuronů, nebo naopak k jejímu utlumení.

Neurony, které cílené vnášení genu APEX2 minulo, zůstaly beze změny. Polymer se kolem nich nevytvářel.  Obalení vybraných neuronů se u červíků projevilo buď intenzivnějším pohybem (to když byla síť vodivá) nebo naopak lenivějšími pohyby (to když síť neuron izolovala).

Pozorovat v laboratoři mrštnější nebo naopak loudavější červíky může být zábava, ale většina podobných technologií směřuje k využití u savců a následně i u člověka. Samozřejmě se nabízí vize o posílení neuronů v lidském mozku s cílem zvýšit jeho výkonnost. Ta však zůstane ještě nadlouho doménou autorů science fiction.

Vědci to přesto se savčími mozky opatrně zkusili. Nejprve vnesli gen APEX2 do malých kousíčků myší mozkové tkáně a tu pak vystavili stejnému roztoku, v jakém „koupali“ červíky Caenorhabditis elegans. Také vybrané myší neurony se poslušně „zabalily“ do vodivé nebo izolační polymerové sítě a v závislosti na vlastnostech obalu pak měnily svou aktivitu.

Podobně se povedlo „obalit“ i myší neurony kultivované v laboratorních podmínkách. Bezpečnost procedury pro mozek zvířat ověřili Deissenroth a spol. tak, že stříkli slabý roztok peroxidu spolu s molekulami fenylendiaminu nebo diaminobenzidinu do mozku živých myší. Po zákroku se neprojevila v nervové tkáni zvířat žádná poškození.

Šance pro léčbu mozku

V první fázi nehodlá Deisserothův tým usilovat o vývoj metod pro léčbu onemocnění nebo poranění mozku. Postup pro nabuzení nebo utlumení neuronů chtějí vědci přednostně využívat k výzkumu. Velké naděje vkládají do nové metody odborníci zabývající se léčbou roztroušené sklerózy.

Při této chorobě napadá imunitní systém pacienta myelinové pochvy obalující výběžky neuronů, tzv. axony. Myelin působí jako izolace vlákna přenášejícího nervový vzruch a pokud ho imunitní systém „nahlodá“, axon se „zkratuje“ podobně jako kabel s narušenou izolací a přestane fungovat. Deisseroth hodlá odzkoušet, zda by nějaký izolační polymer dokázal poškozenou myelinovou pochvu na axonu zacelit nebo zcela nahradit.

Další velmi slibnou oblastí se jeví výzkum epilepsie, při které jsou záchvaty spouštěny nadměrně nabuzenými neurony. Izolace těchto „šílených“ neuronů nevodivým polymerem by mohlo nežádoucí aktivitu ohnisek epileptických záchvatů potlačit. Choroba by se tím dostala pod kontrolu.

„Pro využití této technologie stojící na pomezí chemie a biologie si dokážu představit bezpočet příležitostí,“ říká Karl Deisseroth.

Diskuze (3) Další článek: Italové si volají přes Facebook o 1 000 procent více než před měsícem

Témata článku: Zdraví, Medicína, Výzkum, Genetika, Mozek, Roztroušená skleróza, Chemie, Biologie, Neurony, Science, Červík, Léčba, Skleróza, Polymer, Epilepsie, Peroxid, Izolace, Stanford Univerzita