Istraživači sa Medicinskog fakulteta Univerziteta Kalifornije u San Dijegu i Instituta za biološke studije Salk napravili su jedinstveni, ćeliju po ćeliju atlas amigdale, male strukture duboko u mozgu koja igra ključnu ulogu u kontroli emocionalnih reakcija na lekove. . Nalazi, objavljeni u Nature Neuroscience, pomogli su istraživačima da identifikuju potencijalni novi tretman za zavisnost od kokaina, bolest koja je slabo shvaćena na molekularnom nivou i koja praktično nema odobrene farmakološke tretmane.
„Postoje neki lekovi koji mogu pomoći u lečenju drugih zavisnosti, kao što su oni od opioida ili nikotina, ali trenutno ne postoje bezbedni i efikasni lekovi odobreni za zavisnost od kokaina“, rekla je ko-stara autorka Frančeska Telese, dr. profesor na Odseku za psihijatriju na Medicinskom fakultetu UC San Diego. „Ovi nalazi pomažu u rješavanju tog problema i mogu ukazati na univerzalne molekularne mehanizme zavisnosti koje do sada nismo razumjeli.“
Kokain je nedozvoljena droga koja se široko koristi, a zavisnost od kokaina je glavni problem javnog zdravlja, povezan sa sve većim brojem smrtnih slučajeva od predoziranja i velikom stopom recidiva. Uprkos opasnosti koju nosi zavisnost od kokaina, ne razvija se kod svake osobe koja koristi kokain. Prema Nacionalnom institutu za zloupotrebu droga, procenjuje se da je 4,8 miliona ljudi koristilo kokain 2021. godine, dok je samo 1,4 miliona ljudi imalo poremećaj upotrebe kokaina.
„Neki ljudi koriste kokain rekreativno i nikada ne razviju zavisnost, dok su drugi izuzetno podložni zavisnosti nakon vrlo malog izlaganja drogi ili se mogu ponoviti čak i nakon godina apstinencije“, rekao je Telese. „Naš dugoročni cilj je da razumemo zašto postoje ove međuindividualne razlike u ponašanju narkomanije“.
Istraživači su proučavali uzorke mozga pacova kojima je bilo dozvoljeno da sami daju kokain tokom dužeg perioda pre nego što su bili odsečeni od droge tokom perioda apstinencije. Ovi uzorci su dobijeni iz banke mozga kokaina na UC San Diego, koju su ustanovili koautori studije Abraham A. Palmer, dr., i Olivier George, dr. Medicinski fakultet.
„Banka mozga kokaina je izuzetan resurs i bila je od neprocenjive vrednosti za ovu studiju jer nam je omogućila da proučavamo kohortu pacova sa velikom količinom genetske raznolikosti, što oponaša raznolikost koju vidimo u ljudskoj populaciji“, rekao je Telese. „Dalje, korišćenjem modela zavisnosti od kokaina gde su pacovi sami sebi davali lek, omogućili smo da pogledamo vezu između naših molekularnih otkrića i stvarnog ponašanja zavisnosti.“
Tim je koristio jednoćelijsko sekvenciranje da bi utvrdio koji su geni eksprimirani u pojedinačnim ćelijama iz amigdale pacova, dela mozga koji je centralni za obradu emocija i koji je veoma aktivan kod ljudi sa zavisnošću.
„Mogućnost posmatranja pojedinačnih ćelija amigdale od pacova sa različitim ranjivostima na zavisnost bila je prednost za našu studiju jer smo želeli da razumemo kako specifične populacije ćelija amigdale doprinose razvoju zavisnosti“, dodao je Telese.
Da bi shvatio veliku količinu podataka dobijenih kroz njihove eksperimente sekvenciranja, Telese je blisko sarađivao sa stručnjakom za bioinformatiku i ko-starijim autorom dr Grahamom McVickerom, vanrednim profesorom na Institutu za biološke studije Salk i pomoćnim profesorom u Odeljenje za ćelijsku i molekularnu medicinu na UC San Diego School of Medicine. Jess Zhou, diplomirani student UC San Diego koji radi sa McVickerom, razvila je tok rada bioinformatike potreban za sastavljanje njihovih podataka o sekvenciranju u molekularni atlas amigdale pacova.
Rezultati su otkrili nikada ranije viđene veze između ponašanja zavisnosti i gena uključenih u energetski metabolizam.
„Ovo nam govori da energetski metabolizam možda igra ključnu ulogu u aktivnosti neurona u amigdali i da bi ovaj efekat mogao da doprinese ponašanju nalik zavisnosti“, rekao je Telese. „Ovo je potpuno nov način razmišljanja o molekularnoj biologiji zavisnosti od kokaina.“
Pored identifikacije molekularnih faktora koji utiču na ponašanje zavisnosti od kokaina, istraživači su bili u mogućnosti da testiraju lek na pacovima koji je pomogao da se ova ponašanja preokrenu ciljajući enzim uključen u energetski metabolizam i signalizaciju između neurona.
„Činjenica da smo uspeli da povežemo naše nalaze na ćelijskom nivou sa ponašanjem pokazanim kod pacova i čak smo bili u stanju da modifikujemo ovo ponašanje lekom, stavlja nas korak bliže razumevanju izuzetno složenih mehanizama u mozgu koji izazivaju zavisnost i recidiv. “, dodao je Telese.
Istraživači sada rade na većim studijama veličine uzorka koje mogu pomoći da se utvrdi koliko je efekata koje su primetili zasnovani na već postojećoj genetici kod pacova, a koliko na odgovorima na ekstenzivnu upotrebu kokaina.
„Ovo istraživanje sugeriše da postojeća genetika može igrati mnogo veću ulogu u zavisnosti nego što smo ranije razumeli“, rekao je Telese. „Raskrivanje ove genetike biće ključno za poboljšanje personalizovane medicine za bolesti zavisnosti. Ako ne razumemo rizik od recidiva kod pojedinih ljudi, ne možemo u potpunosti razumeti bolest.“
