Молекулярна биология, суперрезолюционна микроскопия и оптогенетика - революция в неврологията
От първото десетилетие на 2000-те години започва драматичен напредък в изследванията на нервната система. Много мозъчни и нервни процеси могат да бъдат изследвани с невъобразими досега подробности и разбрани много по-точно от преди. Въз основа на тях се очаква много учебници да бъдат пренаписани. И въз основа на новите резултати ще бъде възможно да се лекуват заболявания на нервната система по-бързо и по-успешно.
Каква е причината за това бързо развитие?
Има три основни методологически-технологични стълба на развитие:
- По-точно изследване на функцията на отделните молекули, участващи в невронната активност, т.е. навлизането на молекулярната биология в неврологията.
- Възможността за включване и изключване на отделните типове неврони и мозъчни зони по желание, т.нар приложение на оптогенетиката в неврологията.
- Огромното развитие на микроскопските изследвания, т.е. разпространението на изображения с суперрезолюция в неврологията.
Какво означава проникването на молекулярната биология в неврологията?
Нервната система се състои от голямо разнообразие от неврони и всяка клетка произвежда голямо разнообразие от молекули. Примери за такива молекули са невротрансмитерите и протеините (рецепторите), които ги усещат. Те се използват от нервните клетки за комуникация помежду си.
За да се разбере как работи нервната система, е от съществено значение да се изясни каква е ролята на всяка молекула.
С методите на молекулярната биология стана възможно за изследователите да изучават молекули, както намират за добре. За всеки тип нервна клетка те могат да модифицират молекулите, произведени от клетките, и да видят как функцията на нервната система или част от нервната система се променя в резултат на това.
Пример: съединение, наречено GABA (гама-аминомаслена киселина), е един от най-важните невротрансмитери в нервната система. Има обаче голямо разнообразие от молекули, които усещат GABA, но GABA рецептори. Тези рецептори са засегнати от значителна част от лекарствата на нервната система, като хипнотици, аналгетици и т.н. В експерименти с животни вече е възможно изследователите да изберат един от голямо разнообразие от GABA рецептори, да ги модифицират и да проучат ефекта само на този върху различни дейности, като облекчаване на болката, сън или дори развитие на епилепсия.
Какви могат да бъдат практическите ползи от това?
След като се изясни точната роля на всяка молекула и нейната точна функция, тя може да се използва за целенасочено изцеление. Вече има клинични проучвания, при които в много тежки случаи протеини, невротрансмитери и лекарствени молекули се въвеждат в човешкия мозък с помощта на „полезни“ вируси, за да упражнят локално своя ефект. Например, молекула, която инхибира нервната активност, се въвежда в зона, която причинява епилептични припадъци. Болестта на Паркинсон също очертава нова формулировка, която е насочена към мозъка и която може да предотврати бързото изчерпване на клетките, съдържащи допамин, причината за заболяването.