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Wissenschaftler der University of Southern California haben ein Mittel entwickelt, um die Aktivität und das Verhalten des Gehirns zu verändern - eines, das die eigenen synaptischen Prozesse des Gehirns im Gegensatz zu psychiatrischen Medikamenten nutzt. Mit einem als GFE3 bezeichneten Protein konnten die Forscher gezielt auf die inhibitorischen und exzitatorischen Proteine abzielen und den natürlichen Prozess, der sie ein- oder ausschaltet, effektiv „hijacken“, was sich auf das Zellgedächtnis und das Zellverhalten auswirkt. Proteinbasierte Therapien sind für alle möglichen anderen Krankheiten - wie Krebs - relativ neu. Daher ist noch nicht klar, wie weit sie voranschreiten kann. Das Potenzial hier ist jedoch enorm.
Proteinbasierte Therapien werden aufgrund ihrer Funktionsweise als potenzielle Weiterentwicklung von psychiatrischen Arzneimitteltherapien betrachtet. Während Protein-Therapien auf bestimmte Zelltypen abzielen, bombardieren traditionelle Medikamente alles, was Zellen zersetzt und beeinflusst, die zufällig dem Problem nahekommen.
Der Neurobiologe Don Arnold @USCDornsife hat einen neuen Weg gefunden - ein Protein - zur Veränderung von Gedächtnis und Verhalten:
- USC Research (@USC_Research) 22. Juni 2016
"Das große Problem bei diesen auf Protein basierenden Therapeutika ist, dass es sehr schwierig ist, diese Gene in den Menschen zu bekommen", sagte der Hauptautor der Studie, Donald B. Arnold, Professor für biologische Wissenschaften am USC Dornsife College of Letters, Arts und Sciences erzählt Inverse. „Wenn also jemand einen sicheren Weg gefunden hat, ein Virus in das menschliche Gehirn zu bringen, könnten Sie darüber als Heilmittel sprechen. Das ist aber gerade das Problem der Gentherapie im Allgemeinen. Davon abgesehen funktioniert dieses Ding so sauber und ohne Nebenwirkungen. Bei Krankheiten, bei denen das generelle Problem in einem Ungleichgewicht zwischen Erregung und Hemmung liegt, ist dies ein sehr präzises Werkzeug, das nur die Zellen treffen kann, die Sie treffen möchten, und Hemmung und Erregung entweder nach oben oder nach unten wählen kann. “
Die Autoren der Studie entwickelten den „Finger“ - den Teil, der spezifisch an die Synapse bindet - vor mehr als fünf Jahren und haben daran gearbeitet, die zweite Komponente, die E3-Ligase, anzubringen, die den Abbau des Proteins ermöglicht in den letzten zwei Jahren oder so.
Arnold und seine Kollegen werden sich nun auf die Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern konzentrieren, die sich mit Gehirnkreisen beschäftigen. Sie sind daran interessiert, was tatsächlich das Aktivitätsmuster erzeugt, das sie von diesen bestimmten Zellen sehen. Eine männliche Maus kann beispielsweise aggressiv gemacht werden, indem sie in die Nähe einer anderen männlichen Maus gebracht wird. Welche Rolle spielt dabei die Hemmung? Die Antwort war immer kompliziert, da die Ergebnisse positive inhibitorische Rückkopplungsschleifen enthalten können, die sich nur schwer von exzitatorischen Rückkopplungsschleifen unterscheiden lassen. Diese neue Therapie ermöglicht es den Forschern, gezielt auf bestimmte Zellen zu zielen und dieses Netzwerk auszuschalten, sozusagen die Drähte im Schaltplan zu schneiden und das tatsächliche Verdrahtungsmuster aufzudecken.
Die Arbeit brachte auch ein anderes, ziemlich überraschendes Ergebnis: Die Forscher konnten hemmende Synapsen loswerden, aber als sie die Expression der Proteine stoppten, wuchsen die Synapsen nach. Das Protein baut das Ziel nicht ab. es baut sich ab. Es ist ein äußerst faszinierendes Phänomen, das weitere Forschungsfragen aufwirft: Woher weiß die Zelle, dass ihre hemmenden Synapsen fehlen? Was ist der Mechanismus, um sie zurückzustellen?
Das Gleichgewicht - oder besser gesagt das Ungleichgewicht - von Erregung und Hemmung ist der Schlüssel zu Krankheiten wie Autismus, Schizophrenie, Epilepsie, Sucht - überall dort, wo die Zelle nicht herausfinden kann, dass sie mehr Hemmung benötigt. Daher ist es für die Forschung auf diesen Gebieten äußerst wichtig, zu verstehen, wie die Zelle entscheidet, dass es an Hemmung mangelt, und derzeit ist wenig darüber bekannt.
Dieses neue System ist so leistungsfähig, dass es sogar den schnellen Zellumsatz des Gehirns überlebt. Neuronen drehen sich nicht um - wir haben die fürs Leben - aber Proteine tun dies. Die Proteine Ihres Gehirns werden ständig hergestellt und abgebaut. Zum Ende jeder Woche bestehen andere Moleküle als in der Woche zuvor.
"Die Manipulation dieses Systems hat viel Potenzial", sagte Arnold. "Wenn der Tag kommt und sie eine sichere Möglichkeit entwickeln, dies in einen Menschen zu integrieren, wird es bereit sein zu rollen."
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