Pregled koji naglašava nedavna dostignuća u genetski kodiranim fluorescentnim alatima za obeležavanje i selektivnu manipulaciju sinapsama objavljen je u časopisu Nature Revievs Neuroscience.
Ovu inovativnu recenziju vodili su direktor Kaang Bong-Kiun, naučni saradnik Lee Sangkiu i postdoktorski istraživač Binod Timalsina iz Centra za kogniciju i društvenost (CCS) na Institutu za osnovne nauke (IBS) u Daejeonu, Južna Koreja.
Direktor Kaang je naučnik pionir koji je dao značajan doprinos proučavanju kako sinapse funkcionišu, posebno u vezi sa učenjem i pamćenjem. Autori su razradili najsavremenije genetski kodirane alate i kako se oni mogu koristiti za obeležavanje i selektivnu manipulaciju sinapsama.
Sinapse, spojevi između neurona, igraju ključnu ulogu u prenošenju signala unutar mozga. Pored svoje osnovne funkcije prenosa signala, sinapse su ključne za suštinske procese kao što su učenje, formiranje pamćenja i adaptacija mozga.
Disfunkcija sinaptičke aktivnosti povezana je sa različitim neurološkim stanjima, uključujući Alchajmerovu bolest, epilepsiju i poremećaje iz autističnog spektra, što čini proučavanje sinapsi ključnim za razumevanje i potencijalno lečenje ovih poremećaja. Iako je do danas objavljeno nekoliko alata za obeležavanje sinapsi, još uvek nedostaje idealan alat za selektivno obeležavanje i manipulaciju sinapsama.
Ovaj pregled istražuje pristupe označavanju sinapsi tako što ih kategorizuje prema njihovim konceptualnim osnovama i ciljnim molekulima. Autori se fokusiraju na molekularne tehnike, ističući njihove prednosti, ograničenja i potencijalne primene. Oni takođe predlažu moguća unapređenja postojećih alata.
Alati za obeležavanje sinapse su klasifikovani u tri kategorije: oni koji ciljaju na sinaptičke kontakte, pojedinačne sinaptičke molekule i interfejs između presinaptičkih i postsinaptičkih membrana.
IBS tim je bio na čelu razvoja nekoliko inovativnih alata za obeležavanje sinapsi, uključujući dvostruko poboljšanu rekonstituciju zelenih fluorescentnih proteina preko sinaptičkih partnera (dual-eGRASP), lokalno kolo (LCD-eGRASP) i tehnike SinapShot.
Dual-eGRASP i LCD-eGRASP mogu selektivno označiti sinapse povezane sa memorijskim kodiranjem, koje se nazivaju „engramske sinapse“, i one koje nisu uključene u memoriju, ili „neengramske sinapse“, koristeći cijan, žute i zelene fluorescentne proteine. Ovi alati se u velikoj meri koriste za istraživanje mehanizama učenja i pamćenja u mozgu miša.
Nedavno je došlo do rasta alata dizajniranih da selektivno manipulišu funkcijom sinapse koristeći molekularne aktuatore i optogenetske pristupe. Ovaj pregled naglašava neke od alata koji najviše obećavaju, kao što su Aktivirana sinapsa koja cilja na fotoaktivirajući Rac1 (As-PaRac1), SuperNova i fotoaktivirajući botulinum neurotoksin (PA-BoNT).
Profesor Kaang kaže: „Ovaj pregled označava prekretnicu u studijama sinapsi, pokazujući napredak u postojećim alatima koji će nam pomoći da razotkrijemo misterije sinaptičke funkcije i srodnih poremećaja. Nadamo se da će naš rad privući globalnu pažnju onih u oblasti istraživanja sinapsi.“
Ovaj napredak ima za cilj da pruži dublji uvid u sinaptičku plastičnost, koja je često ugrožena kod neurodegenerativnih bolesti. Pored toga, takvi alati mogu biti instrumentalni u razvoju potencijalnih terapijskih intervencija za neurološke poremećaje povezane sa sinaptopatijom.
