Istraživači sa Univerziteta Kalifornije u Dejvisu razvili su brzi, neinvazivni alat za praćenje neurona i biomolekula aktiviranih u mozgu psihodeličnim lekovima. Alat zasnovan na proteinima, koji se zove Ca2+-aktivirani Split-TurboID, ili CaST, opisan je u istraživanju objavljenom u Nature Methods.
Pojavio se sve veći interes za vrednost jedinjenja inspirisanih psihodelikom kao tretmana za poremećaje mozga, uključujući depresiju, posttraumatski stresni poremećaj i poremećaj upotrebe supstanci. Psihodelična jedinjenja kao što su LSD, DMT i psilocibin podstiču rast i jačanje neurona i njihovih veza u prefrontalnom korteksu mozga. Novi alat bi mogao pomoći naučnicima da otkriju prednosti psihodeličnih tretmana za pacijente sa poremećajima mozga.
„Važno je razmišljati o ćelijskim mehanizmima na koje ovi psihodelici deluju“, rekla je Christina Kim, docentka neurologije na UC Davis Centru za neuronauku i Medicinskom fakultetu, i filijala UC Davis instituta za psihodelike i neuroterapeutiku. „Šta su oni? Kada to saznamo, možemo dizajnirati različite varijante koje ciljaju na isti mehanizam, ali sa manje neželjenih efekata.“
Ovo istraživanje pruža naučnicima novu tehniku koja bi se mogla koristiti za praćenje korak po korak procesa molekularne signalizacije koji su odgovorni za korisne neuroplastične efekte ovih jedinjenja. Štaviše, CaST ispunjava zadatak ćelijskog označavanja u brzom vremenu, za 10 do 30 minuta umesto sati tipičnih za druge metode označavanja.
„U laboratoriji smo dizajnirali ove proteine koji se mogu upakovati u DNK, a zatim staviti u bezopasne viruse povezane sa adeno“, rekao je Kim. „Jednom kada isporučimo CaST alat i ove proteine u neurone, oni se inkubiraju unutar ćelija i počinju da se eksprimiraju.“
Istraživanje je sprovedeno u saradnji sa Dejvidom Olsonom, osnivačem Instituta za psihodeliku i neuroterapeutiku i profesorom na odeljenjima za hemiju i biohemiju i molekularnu medicinu.
CaST alat koristi prednosti promena u intracelularnoj koncentraciji kalcijuma, što je skoro univerzalni marker za praćenje aktivnosti u neuronu. Kada neuroni pokazuju visoku aktivnost, oni pokazuju visok nivo kalcijuma. CaST koristi ovaj znak da označi ćeliju malim biomolekulom koji se zove biotin.
U studiji, Kim i njene kolege su miševima dozirale psihodelični psilocibin. Zatim su koristili CaST u tandemu sa biotinom da identifikuju neurone sa povećanim kalcijumom u prefrontalnom korteksu. Prefrontalni korteks je oblast na koju utiču mnogi poremećaji mozga, a takođe i oblast u kojoj psihodelici promovišu rast i jačanje neurona.
Istraživači takođe prate reakcije na trzanje glave kod miševa. Reakcije na trzanje glave su primarni korelat ponašanja za halucinacije uzrokovane psihodelicima.
„Ono što je lepo u vezi sa CaST-om je to što se može koristiti u životinjama koje se slobodno ponašaju“, rekao je Kim, napominjući da druge tehnologije ćelijskog označavanja zahtevaju stabilizaciju glave miša da bi se postiglo snimanje. „Biotin je takođe odličan supstrat za označavanje jer postoji mnogo već postojećih komercijalnih alata koji mogu izvesti da li je biotin prisutan ili ne samo jednostavnim metodom bojenja i snimanja.“
Eksperiment dokazivanja koncepta dao je ono što je Kim nazvao „snimkom kamere“ područja u prefrontalnom korteksu aktiviranih psilocibinom.
Kim i njene kolege sada rade na metodama koje će omogućiti ćelijsko označavanje na nivou mozga pomoću CaST alata. Pored toga, oni istražuju načine da obogate potpis pojedinačnih proteina koje proizvode neuroni pogođeni psihodelicima.
„Možemo poslati te uzorke u UC Davis Proteomics Core Faciliti i oni nam mogu dati nepristrasnu sliku svih proteina koje smo identifikovali“, rekao je Kim. „Želimo da ispitamo njihov ceo sadržaj u smislu toga koje proteine izražavaju, koje gene eksprimiraju i pokušamo da vidimo šta je drugačije kod životinja tretiranih psilocibinom u odnosu na kontrolne životinje ili životinjske modele bolesti.“
Cilj je da se identifikuje kako psihodelici imaju koristi za ćelijske profile onih sa poremećajima mozga, razjašnjavajući korak po korak ćelijski proces njihovih terapijskih efekata.
Kim je izrazio interesovanje za sprovođenje budućih eksperimenata u saradnji sa Olsonovom laboratorijom koja koristi CaST alat za upoređivanje neuronske aktivnosti izazvane psihodelicima sa aktivnošću izazvanom nehalucinogenim neuroterapeutima.
„CaST će biti važan alat za proučavanje mehanizama delovanja ovih neuroterapeutskih lekova“, rekao je Kim.
