Nöroteknoloji

Hastalık İçgörüsü için Devrim Yaratan Nöron Gözlemi

Özet: Alzheimer ve Parkinson hastalığı gibi nörodejeneratif bozuklukların mekanizmalarına dair benzeri görülmemiş bilgiler sunan yeni bir nöron etiketleme teknolojisi olan NeuM geliştirildi. NeuM, nöronal membranların seçici, yüksek çözünürlüklü görselleştirilmesine olanak tanıyarak nöronal değişikliklerin gerçek zamanlı olarak ayrıntılı bir şekilde izlenmesine olanak tanır.

Bu yenilikçi teknoloji, gen ifadesine veya proteinlere bağlı kalmadan uzun vadeli izleme yetenekleri ve yüksek doğruluk sağlayarak mevcut etiketleme yöntemlerinin sınırlamalarının üstesinden gelir. Nörolojik hastalıklara yönelik araştırma ve tedavi geliştirmeyi ilerletmesi beklenen NeuM, daha önce tedavi edilemez olduğu düşünülen rahatsızlıkların anlaşılması ve tedavisinde önemli bir ilerlemeye işaret ediyor.

Ana unsurlar:

  1. NeuM, nöronal membranların seçici etiketlenmesine ve uzun süreli izlenmesine olanak tanıyarak dinamik nöronal değişikliklerin gözlemlenmesini kolaylaştırır.
  2. Teknoloji, nörodejeneratif bozuklukların araştırılması için güçlü bir araç sağlayarak, nöron dejenerasyonunun ve terapötik bileşiklerin etkilerinin hassas bir şekilde izlenmesine olanak tanıyor.
  3. Moleküler tasarım yoluyla geliştirilen NeuM, canlı hücrelere seçici reaktivite sunarak nöronal aktivitelerin gözlem penceresini önemli ölçüde 72 saate kadar uzatmasıyla öne çıkıyor.

Kaynak: GÖĞÜS

Alzheimer hastalığı ve Parkinson hastalığı, felçle birlikte, nöronlar ve sinir hücrelerinin arızalanması ve ilerleyici dejenerasyonu ile karakterize edilen ilk üç nörodejeneratif hastalık arasındadır.

Bu nörolojik bozuklukların altında yatan mekanizmaları anlamak ve tedaviler geliştirmek, yalnızca normal koşullarda değil hastalık durumlarında da nöronal değişiklikleri görselleştirebilen etiketleme teknolojilerini gerektirir.

Bu nöronları gösterir.
Nöronlar, duyu organlarından beyne bilgi iletmek, düşünceleri, anıları ve davranışları düzenlemek için yapılarını ve işlevlerini sürekli olarak değiştirir. Kredi: Nörobilim Haberleri

Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’ndeki (KIST) Beyin Bilimi Enstitüsü’nden Dr. Kim Yun Kyung liderliğindeki bir araştırma ekibi, Pohang Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Profesör Chang Young-Tae’nin ekibiyle işbirliği içinde, yeni bir teknolojinin geliştirildiğini duyurdu. NeuM adı verilen yeni nesil nöron etiketleme teknolojisi.

NeuM (Nöronal Membran seçici), nöronal membranları seçici olarak etiketler, nöronal yapıları görselleştirir ve nöronal değişikliklerin gerçek zamanlı izlenmesine olanak tanır.

Nöronlar, duyu organlarından beyne bilgi iletmek, düşünceleri, anıları ve davranışları düzenlemek için yapılarını ve işlevlerini sürekli olarak değiştirir. Bu nedenle, dejeneratif nörolojik hastalıkların üstesinden gelmek için canlı nöronları gerçek zamanlı izleme amacıyla seçici olarak etiketleyen tekniklerin geliştirilmesi önemlidir.

Bununla birlikte, nöronları gözlemlemek için yaygın olarak kullanılan mevcut gen bazlı ve antikor bazlı etiketleme teknolojileri, spesifik gen ekspresyonuna veya proteinlere bağımlı olmaları nedeniyle düşük doğruluk ve uzun vadeli izleme zorluğundan muzdariptir.

Araştırma ekibi tarafından nöron hücrelerinin moleküler tasarımı yoluyla geliştirilen NeuM, nöron membranlarına mükemmel bağlanma afinitesine sahip olup, nöronların uzun vadeli takibini ve yüksek çözünürlüklü görüntülenmesini sağlıyor.

NeuM içindeki floresan problar, canlı hücrelerin aktivitesinden yararlanarak nöronal membranlara bağlanır ve ışığın belirli dalga boylarındaki uyarım üzerine floresan sinyaller yayar. Nöronal membranların bu görselleştirilmesi, nöronal terminal yapılarının ayrıntılı olarak gözlemlenmesine ve nöronal farklılaşma ve etkileşimlerin yüksek çözünürlüklü izlenmesine olanak tanır.

Canlı nöronlarda endositoz yoluyla hücre zarlarını boyayan ilk teknoloji olan NeuM, içselleştirme olmadan ölü hücreleri hariç tutarak canlı hücrelere karşı seçici reaktivite sergiliyor.

Üstelik araştırma ekibi, nöronların gözlem süresini yalnızca 6 saatten 72 saate kadar uzatmayı başardı; böylece çevresel değişikliklere tepki olarak canlı nöronlardaki dinamik değişikliklerin uzun bir süre boyunca yakalanmasına olanak tanıdı.

NeuM’nin şu anda tedavisi bulunmayan dejeneratif nörolojik hastalıklara yönelik araştırma ve tedavi geliştirme konusunda bilgi sağlaması bekleniyor. Alzheimer dahil bu hastalıklar, amiloid gibi toksik proteinlerin üretimi ve inflamatuar maddelerin akışı nedeniyle oluşan nöron hasarından kaynaklanır.

NeuM’nin nöronal değişiklikleri hassas bir şekilde gözlemlemesi, aday terapötik bileşiklerin değerlendirilmesini etkili bir şekilde kolaylaştırabilir.

Kim, “Bu kez geliştirilen NeuM, yaşlanan ve dejenere olan nöronları ayırt edebiliyor, dejeneratif beyin bozukluklarının mekanizmalarının aydınlatılmasında ve tedavilerin geliştirilmesinde önemli bir araç haline geliyor.”

Ayrıca şunları ekledi: “Gelecekte, yeşil ve kırmızı gibi renkleri ayırt etmek için floresans dalga boylarını tasarlayarak, nöronların daha da hassas analizi için NeuM’yi geliştirmeyi planlıyoruz.”

Bu nöroteknoloji araştırma haberi hakkında

Soyut

NeuM: Nöron Seçici Bir Prob, Birincil Sinirlerdeki Geliştirilmiş Klatrin Aracılı Endositoz Yoluyla Canlı Nöronal Zarlara Birleşiyor

Nöronları seçici olarak hedeflemek için tasarlanmış küçük moleküllü bir probun geliştirilmesi, karmaşık nöronal yapıların ve fonksiyonların araştırılmasını geliştirecektir.

Bu tür problar arasında NeuO öncü olarak öne çıkıyor ve araştırma alanında önemli bir ilgi görüyor. Bununla birlikte, ne nöron seçiciliğinin ardındaki mekanizma ne de hücresel lokalizasyon belirlenmemiştir.

Burada, nöronal hücre zarlarını hedeflemek için tasarlanan NeuO’nun bir türevi olan NeuM’yi tanıtıyoruz. Ayrıca, nöronları ayırt eden seçici nöronal membran trafiğinin ardındaki mekanizmayı da açıklıyoruz.

Sulu bir tamponda NeuM, kendiliğinden misel yapılar halinde birleşerek floresansının sönmesine yol açar (Φ=0,001).

Nöronlara maruz kalmanın ardından NeuM miselleri, klatrin aracılı endositoz yoluyla seçici olarak nöronal endozomlara içselleştirildi.

Endositik geri dönüşüm yolu aracılığıyla, NeuM miselleri nöronal membrana entegre olur ve floresan NeuM moleküllerini membranda dağıtır (Φ=0,61).

Moleküler dinamik simülasyonları, NeuM’nin, NeuO ile karşılaştırıldığında optimal lipofiliteye ve moleküler uzunluğa sahip olduğunu ve bunun fosfolipid katmanlarına stabil şekilde dahil edilmesini kolaylaştırdığını gösterdi.

NeuM’nin nöronal membran içindeki stabil entegrasyonu, nöronların uzun süreli izlenmesinin yanı sıra karmaşık nöronal yapıların görselleştirilmesine de olanak tanır.

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/neuron-labeling-neurotech-25877/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu