DREADD தொழில்நுட்பம் நரம்பியல் செயல்பாட்டை எவ்வாறு உயர்த்துகிறது என்பதை விஞ்ஞானிகள் தெளிவுபடுத்துகின்றனர்

நரம்பியல் உயிரியலின் இந்த அடிப்படை அம்சத்தைக் கையாளவும் புரிந்துகொள்ளவும், பிரையன் எல். ரோத், எம்.டி., பிஎச்.டி., மைக்கேல் ஹூக்கர் புகழ்பெற்ற மருந்தியல் பேராசிரியரான யுஎன்சி ஸ்கூல் ஆஃப் மெடிசின், டிரேட் என்ற வேதியியல் தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்கினார் — வடிவமைப்பாளர் ஏற்பிகள் பிரத்தியேகமாக செயல்படுத்தப்பட்டது. வடிவமைப்பாளர் மருந்துகளால் — 2000 களின் நடுப்பகுதியில். இந்த தொழில்நுட்பம் நரம்பியல் அறிவியலில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டாலும், தொழில்நுட்பம் ஏன் மிகவும் திறமையானது என்று தெரியவில்லை.

இப்போது, ​​பத்திரிகையில் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது இயற்கைபோஸ்ட்டாக்டோரல் ஆராய்ச்சியாளர் ஷிச்செங் ஜாங், PhD தலைமையிலான ரோத் ஆய்வகம், மூன்று மருந்து போன்ற ஆனால் செயலற்ற சேர்மங்களுடன் பிணைக்கப்பட்ட நான்கு DREADD களின் விரிவான, உயர் தெளிவுத்திறன் கட்டமைப்புகளைத் தீர்மானிக்க கிரையோஜெனிக் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கியைப் பயன்படுத்தியது.

இந்த வேலை, UNC CryoEM கோர் வசதி மூலம் சாத்தியமானது, DREADD களின் முக்கிய விவரங்களை வெளிப்படுத்துகிறது, இது அடுத்த தலைமுறை வேதியியல் கருவிகளின் கட்டமைப்பு-வழிகாட்டப்பட்ட கண்டுபிடிப்பை துரிதப்படுத்துகிறது.

“DREADD கள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டாலும், அவை ஏன் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கின்றன என்பதற்கான துல்லியமான மூலக்கூறு அடிப்படையானது இப்போது வரை தெளிவற்றதாகவே உள்ளது” என்று ஜாங் கூறினார். “இந்த கட்டமைப்புகள் உலகெங்கிலும் உள்ள விஞ்ஞானிகளுக்கு உதவும் என்று நாங்கள் நினைக்கிறோம், இங்கு UNC-சேப்பல் ஹில் உட்பட, பல நரம்பியல் மனநல நிலைமைகளுக்கு மிகவும் பயனுள்ள மற்றும் பாதுகாப்பான சிகிச்சை முறைகளின் வளர்ச்சியை ஆராய.”

மூளை செல்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதை ஆய்வு செய்ய, விஞ்ஞானிகள் குறிப்பிட்ட நரம்பியல் சுற்றுகளை குறிவைக்க வேண்டும் — ஜி புரோட்டீன்-இணைந்த ஏற்பிகள் போன்ற மின் மற்றும் இரசாயன சிக்னல்களை தொடர்ந்து அனுப்பும் மற்றும் பெறும் ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட செல்கள் நெட்வொர்க். இருப்பினும், இது எளிதான காரியமல்ல, பல மருந்துகள் பல வகையான ஏற்பிகளைத் தாக்குவதற்கு அல்லது குறிப்பிட்ட ஏற்பிகளை திட்டமிடப்படாத வழிகளில் செயல்படுத்துவதற்கு இதுவே முக்கியக் காரணம். இதன் விளைவாக ஒரு பயனுள்ள சிகிச்சை விளைவு, ஆனால் பக்க விளைவுகளும் இருக்கலாம்.

நியூரான் உயிரியலைப் பற்றி மேலும் அறிய ஒரு வழி வேதியியல் தொழில்நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துவதாகும். அப்போதுதான் விஞ்ஞானிகள் வினைபுரியும் ஏற்பி புரதங்களை வடிவமைக்கிறார்கள் மட்டுமே லிகண்ட் எனப்படும் மருந்தியல் செயலற்ற மருந்து போன்ற கலவை, இது உடலில் உயிர்வேதியியல் எதிர்வினையை ஏற்படுத்தாது. பின்னர், சோதனை ரீதியாக, விஞ்ஞானிகள் அந்த வடிவமைக்கப்பட்ட ஏற்பியை ஒரு குறிப்பிட்ட வகை நியூரானில் வைத்தனர். நியூரான்கள் ஏற்பியை வெளிப்படுத்தத் தொடங்கும் போது, ​​​​விஞ்ஞானிகள் நியூரான்களை செயல்படுத்த அல்லது தடுக்க தசைநார் சேர்க்கிறார்கள்.

எந்த ஏற்பிகள் என்ன செய்கின்றன, எப்படி செய்கின்றன என்பதை விஞ்ஞானிகள் இப்படித்தான் படிக்க முடியும். ரோத்தின் ஆய்வகம் 15 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு DREADD களை உருவாக்கியபோது, ​​விஞ்ஞானிகள் விரைவாக பயனுள்ள தொழில்நுட்பத்தை ஏற்றுக்கொண்டனர். ஏனென்றால், ஆராய்ச்சியாளர்கள் குறிப்பிட்ட மூளை உயிரணுக்களில் DREADDகளை வெளிப்படுத்துவார்கள், பின்னர் உயிருள்ள விலங்குகளின் உயிரணுக்களை செயல்படுத்த அல்லது தடுக்க மருந்து போன்ற கலவையை வழங்குவார்கள். 2007 ஆம் ஆண்டு முதல், DREADD கள் உலகம் முழுவதும் ஏராளமான விஞ்ஞானிகளால் மூளை செல்களை அடையாளம் காண பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன, அவை புலனுணர்வு, உணர்ச்சி, அறிவாற்றல், நினைவகம், தூக்கம் மற்றும் மூளை செல்கள் மூலம் மத்தியஸ்தம் செய்யப்பட்ட மற்ற அறியப்பட்ட அனைத்து உயிரியல் செயல்பாடுகளையும் கட்டுப்படுத்துகின்றன.

“ஆயினும், நாங்கள் உருவாக்கிய இந்த பரிணாம வடிவமைப்பாளர் ஏற்பிகளுடன் மருந்து போன்ற கலவைகள் ஏன் குறிப்பாக பிணைக்கப்பட்டுள்ளன என்பதை நாங்கள் முழுமையாக புரிந்து கொள்ளவில்லை” என்று ரோத் கூறினார். “பெரிய அளவில், ஏற்பிகளை அவற்றின் கட்டமைப்புகளை தெளிவுபடுத்துவதற்கு முன்பு நாங்கள் வடிவமைத்ததால் தான்.”

இதற்காக இயற்கை ஆய்வு, ரோத் ஆய்வகம் கிரையோஜெனிக் நுண்ணோக்கியைப் பயன்படுத்தி DREADDs hM3Dq-miniGq காம்ப்ளக்ஸ் (நியூரான்களைச் செயல்படுத்துகிறது) மற்றும் hM4Di-miniGo காம்ப்ளக்ஸ் (நியூரான்களைத் தடுக்கிறது) டெஸ்க்லோரோக்ளோசாபைன் என்ற மருந்து போன்ற கலவையுடன் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது. DREADD hM3Dq-miniGq வளாகம் க்ளோசாபைனுடன் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது-என்– ஆக்சைடு; மற்றும் DREADD hM3R-miniGq வளாகம் iperoxo உடன் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது.

“இந்த ஆய்வு DREADD களின் தனித்துவமான பயன்பாட்டிற்கு காரணமான வழிமுறைகள் பற்றிய விலைமதிப்பற்ற மற்றும் மிகவும் விரிவான மூலக்கூறு நுண்ணறிவுகளை வழங்குகிறது” என்று ரோத் கூறினார். “ஒட்டுமொத்தமாக, இந்த கண்டுபிடிப்புகள் இயக்கிய பரிணாமத்தால் உருவாக்கப்பட்ட இந்த ஏற்பிகள் எவ்வாறு அவற்றின் தேர்வு மற்றும் செயல்திறனை அடைகின்றன என்பதை தெளிவுபடுத்துகின்றன.”

ஜாங் மேலும் கூறினார், “இந்த வேலை அடிப்படை மற்றும் மொழிபெயர்ப்பு நரம்பியல் இரண்டையும் மாற்றும் என்று நாங்கள் நம்புகிறோம்.”

மற்ற எழுத்தாளர்கள் ரியான் கம்பர், எக்ஸ்-பிங் ஹுவாங், யோங்ஃபெங் லியு, பிரையன் க்ரம் மற்றும் கேன் காவ், அனைவரும் UNC ஸ்கூல் ஆஃப் மெடிசினைச் சேர்ந்தவர்கள் மற்றும் மேரிலாந்து பல்கலைக்கழக மருத்துவப் பள்ளியைச் சேர்ந்த ஜொனாதன் ஃபே.