211service.com
Červi a lidský mozek
Neexistují žádné léky na oslabující neurodegenerativní onemocnění, jako je Parkinsonova choroba, a výzkumníci stále nechápou, co způsobuje odumírání mozkových buněk u pacientů trpících těmito chorobami. Výzkumníci z MIT však doufají, že urychlí hledání odpovědí a hledání terapií u nepravděpodobného testovacího subjektu: červů.
Chytří červi: Výzkumníci z MIT vytvořili mikrofluidní čip pro rychlé celogenomové screeningy a pro testování velkého množství terapeutických sloučenin v živých červech. Neurony tohoto červa, milimetrového háďátka C. elegans, jsou označeny zeleně.
Mehmet Fatih Yanik , odborný asistent elektrotechniky a informatiky na MIT, vyvíjí mikrofluidní zařízení, která by mohla výrazně usnadnit experimenty, včetně celogenomového screeningu a testování léků, na malých červech háďátek tzv. C. elegans . Jsou oblíbeným předmětem biologů a lékařských výzkumníků, protože červi jsou malí a průhlední a výzkumníci s nimi mohou provádět experimenty, které u větších zvířat nejsou možné.
Polymerové čipy Yanik mají dvě vrstvy kanálů. Jedna vrstva je jako bludiště, říká. V této vrstvě jsou jeden milimetr dlouzí červi přemisťováni a tříděni vysokou rychlostí. Kanály jsou jen několik set mikrometrů široké a pojmou velmi malé objemy kapaliny. Horní vrstva je to, co Yanik nazývá instalatérství. Obsahuje ventily, které řídí průtok kapaliny a šneků.
Sací kanály umožňují výzkumníkům znehybnit červy pro zobrazování na mikroskopu s vysokým rozlišením. Hlístice se skládají z méně než tisíce buněk, z nichž každá je vidět pod mikroskopem. Pomocí Yanikova čipu můžete vidět umírání neuronů v reálném čase u živých zvířat, říká Richard Nass , odborný asistent pediatrie a farmakologie na Vanderbilt University Medical Center. Zobrazování na této úrovni detailů a rychlosti je u větších zvířat nemožné a starší červí systémy mohou poskytovat rozmazané obrázky, protože červi volně plavou.
Nass vyvinul první model červa Parkinsonovy choroby. V něm jsou zvířata léčena toxinem, který zabíjí dopaminové neurony. Na čipu lze červy třídit pomocí vizuálních znaků toho, jak toxin ovlivňuje jejich nervy. Takový experiment trvá asi šest měsíců za použití konvenčních technik, říká Nass. Na čipu Yanik to trvá jeden měsíc.
V rámci spolupráce s významnou mezinárodní farmaceutickou společností Nass používá čipy a své červy k objevování možných Parkinsonových terapií. Lidé mají desítky tisíc dopaminových neuronů spojených s desítkami tisíc dalších neuronů, říká Nass. Červi mají pouze osm dopaminových neuronů, ale na molekulární úrovni je jejich nervový systém téměř identický s lidským nervovým systémem.
V jednom typu experimentu, který je možný s novým mikrofluidním zařízením, mohou být červi na čipu ošetřeni sloučeninami pro vysoce výkonné screeningy léků. Takové automatizované screeningy léků, které se v současnosti provádějí na jednotlivých buňkách, nebyly v minulosti u celých živých zvířat praktické.
Yanikův čip by měl také urychlit celogenomové obrazovky, které vědcům pomohou pochopit, které geny jsou nezbytné pro životně důležité procesy, jako je schopnost nervových buněk zotavit se ze zranění. Mnoho genů v červech ... funguje stejným způsobem jako ve vyšších organismech, říká Richard Roy , docent biologie na McGill University. Konkrétně by Yanikův čip mohl pomoci urychlit experimenty, ve kterých výzkumníci umlčují každý jednotlivý gen červa a sledují, co se stane, aby určili, které geny jsou nezbytné pro které fyziologické procesy.
Yanik používá čipy ke studiu genetiky regenerace nervů. Vyvinul vysoce přesný, intenzivní laser pro provádění mikrochirurgických zákroků na červech. Laser mu umožňuje velmi přesně oddělit jednu větev neuronu bez poškození okolní tkáně. Yanik umlčí každý gen v celém genomu červa, jeden gen po druhém, pak přeruší neurony v každém červu a sleduje výsledek. Pokud červ s konkrétním umlčeným genem nemůže vyléčit poškozený nerv, naznačuje to, že gen hraje důležitou roli v procesu hojení.
Urychlení studií červů by mohlo mít široké důsledky pro genomickou medicínu. Červi poskytují zvláště dobrý model lidského nervového systému a jsou také široce používáni ke studiu vývoje s důsledky pro lidské vývojové poruchy a rakovinu, říká Roy. Yanikovy žetony, pokud splní svůj slib, budou obrovským zlepšením v rychlosti, objemu a přesnosti oproti tomu, co je aktuálně k dispozici.