Mokslininkai sukūrė išsamų smegenų receptorių žemėlapį, kuris vaidina tokias sąlygas kaip epilepsija ir depresija, kuris galėtų atverti duris į galimus naujus epilepsijos ir neurologinių sutrikimų gydymo būdus.

Kai kurie žmogaus smegenyse esantys baltymai jau seniai buvo žinomi kaip labai svarbūs kontroliuoti, kaip smegenų ląstelės bendrauja tarpusavyje.

GABAA receptoriai yra baltymai, kurie kontroliuoja jonų srautą į ląsteles ir iš jų. Kadangi jie vaidina tokį gyvybiškai svarbų vaidmenį, kaip neuronai sulėtėja ar nustoja šaudyti, jie tapo daugelio vaistų taikiniais tokiomis ligomis kaip epilepsija, nerimas, depresija ir nemiga.

Tačiau dėl techninių apribojimų ir subtilaus žmogaus smegenų audinio tyrimo pobūdžio mokslininkams trūko visiško vaizdo, kaip GABAA receptoriai ir jų 19 subvienetų susibūrė atlikti savo funkcijas.

Kalifornijos universiteto San Diego ir Teksaso universiteto Pietvakarių medicinos centro tyrėjai pirmą kartą sukonstravo išsamų GABAA receptorių struktūrinį žemėlapį žmogaus smegenyse.

Žemėlapiai atskleidžia, kaip šie receptoriai susirenka ir kaip vaistai jungiasi.

„Šie receptoriai yra nukreipti daugybe vaistų įvairiomis sąlygomis, ir tiriant receptorius, tiesiogiai iš žmogaus smegenų, šis tyrimas suteikia naujų įžvalgų apie jų tikslią struktūrą, įskaitant tai, kaip jie sąveikauja su konkrečiais vaistais“, – sakė tyrimo vyresnysis autorius profesorius Ryanas Hibbsas iš UC San Diego biologinių mokslų mokykla.

Dėl techninių iššūkių tiriant žmogaus smegenų mėginius, mokslininkai rėmėsi informacija apie GABAA receptorius, naudodamiesi supaprastintų sistemų tyrimais, o ne tiesiogiai ištyrę baltymą smegenų audinyje.

Jia Zhou, podoktorantūros tyrinėtoja, esanti neurobiologijos katedros, Hibbs ir kolegos tyrimų komandos nariai sugebėjo įveikti šias kliūtis tiesiogiai ištyrus žmogaus GABAA receptorius.

Mėginiai buvo paimti su visišku pacientų, kuriems buvo atlikta operacija epilepsijai, sutikimą. Šios operacijos pašalino nedideles smegenų audinių dalis, kurios jau buvo išimtos medicinos reikmėms.

Tada audinių mėginiai buvo analizuojami naudojant pažangias krioelektronų mikroskopijos (krio-EM) instrumentus. „Cryo-EM“ flash-cools audiniai procese, kuriame „užšąla“ pavyzdžiai, ir tai lemia naujus būdus, kaip vizualizuoti sudėtingas detales, neįmanoma kitomis priemonėmis.

Tyrėjai taip pat naudojo elektrofiziologiją norėdami įvertinti, kaip GABAA receptoriai veikia ir reaguoja į vaistus.

Rezultatai leido mokslininkams sukurti išsamų GABAA receptorių žemėlapį, atskleidžiant, kaip jie susiburia kartu ir kaip vaistai jungiasi su jais. Krio-EM duomenys leido tyrėjams sukurti 12 GABAA receptorių subvienetų rinkinių 3-D struktūrinius modelius, kurie atskleidė daugybę būdų, kaip subvienetai susilieja, kad būtų gaminami receptoriai, taip pat nauji vaistų mechanizmai, kurie gali būti svarbūs gydant gydymą Epilepsija.

Nauja informacija atveria kelią į supratimą, kodėl kai kurie vaistai veikia efektyviai arba nesugeba gydant neurologinius sutrikimus. Tyrėjai pranešė, kad jau atrado naujų dviejų epilepsijos vaistų funkcijų, kurios anksčiau nežinojo, kad veikia GABAA receptorius.

„Šis tyrimas padeda paaiškinti, kaip veikia smegenų„ stabdžiai “ – kaip neuronai sulėtėja ar nustoja šaudyti“, – teigė pagrindinis popieriaus autorius Zhou.

„Supratę šį procesą, mokslininkai gali sukurti geresnį gydymą tokiomis sąlygomis kaip epilepsija, nerimas ir nemiga, galiausiai pagerinti milijonų žmonių gyvenimą“.

Dabar tyrėjai tiria, kaip skirtingi subvienetų deriniai daro įtaką receptorių funkcijoms įvairiuose smegenų regionuose, taip pat tiria naujų vaistų, tiksliau nukreiptų į šiuos receptorius, dizainą.

Jie taip pat planuoja išplėsti pacientų tyrimus, turinčius specifinių neurologinių sąlygų, kad būtų galima pritaikyti galimą pritaikytą terapiją.