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生物医学工程师开发了将药物输送到特定神经元

2019-05-09 12:25:08 市场调查177℃

  生物医学工程师开发了将药物输送到特定神经元的新方法

  2017年4月6日

  生物医学工程师已经开发出一种方法,可以将药物输送到大脑中的特定类型的神经元,提供前所未有的研究神经系统疾病的能力,同时也承诺采用更有针对性的方式来治疗它们。

  药物是研究神经元之间联系的首选工具,并继续成为神经系统疾病的主流治疗方法。但两种努力的一个主要缺点是药物影响所有类型的神经元,使突触中的细胞受体 - 神经元之间的间隙 - 如何在完整的大脑中起作用以及它们的操作如何导致临床益处的研究变得复杂化和副作用。

  一种名为DART的新方法(由Tethering强制受药物限制)可以克服这些限制。 DART由杜克大学和霍华德休斯医学研究所的研究人员开发,为研究人员提供了第一次机会来测试当药物专门针对一种细胞类型时会发生什么。

  在其首次研究中,DART揭示了帕金森病小鼠模型中的运动困难是如何受AMPA受体(AMPAR)控制的 - AMPA受体是一种突触蛋白,能使神经元接收来自大脑其他神经元的快速输入信号。结果揭示了最近一项AMPAR阻断药物临床试验失败的原因,并提供了一种新的药物使用方法。

  该论文于2017年4月7日在线发表在“科学”杂志上。

  “这项研究标志着行为神经药理学的一个重要里程碑”。生物医学工程助理教授Michael Tadross说,他正在将实验室从HHMI Janelia研究园区搬到杜克大学。 “我们在研究帕金森氏症小鼠时获得的见解是出乎意料的,并且不能用任何先前的方法获得。”

  DART通过对特定细胞类型进行遗传编程来表达一种GPS信标。 “信标”指的是“信标”。是一种从细菌中借来的惰性酶 - 它只不过是坐在细胞表面。没有什么,也就是说,直到研究人员提供装有特殊导航设备的药物。

  研究人员以如此低的剂量给予这些药物,使其不会影响其他细胞。然而,由于归巢系统非常有效,药物被标记细胞的表面捕获,在几分钟内累积到比其他任何地方高100到1,000倍的浓度。

  在使用帕金森病小鼠模型的实验中,Tadross及其同事将归巢信号信号附加到基底神经节中发现的两种类型的神经元 - 负责运动控制的大脑区域。被称为D1神经元的一种类型被认为给出了“去”。命令。另一种,被称为D2神经元,被认为恰恰相反,提供停止运动的命令。

  相关故事复合疼痛缓解霜无效研究研究美国科学家科学家发现阿尔茨海默氏症中神秘细胞死亡的潜在解释,帕金森研究人员报告在寻找新类抗抑郁药物方面取得了有希望的进展使用DART,Tadross仅向D1神经元提供AMPAR阻断药物,仅D2神经元,或两者兼而有之。当同时递送到两种细胞类型时,这些药物仅改善了运动功能障碍的几个组成部分之一 - 反映了最近人类临床试验的黯淡结果。然后该团队发现只将药物送到D1 /“去”药物。神经元什么也没做。然而,令人惊讶的是,通过将相同的药物靶向D2 /“停止”。神经元,小鼠的运动变得更频繁,更快,更流畅和线性 - 换句话说,更接近正常。

  虽然药物阻止神经元接收某些输入信号,但它并没有完全关闭它们。这种细微差别对于具有两种突出形式的射击的D2神经元的子集尤其重要。使用DART,这些组件可以单独操作,这提供了帕金森的运动缺陷可归因于这些细胞中基于AMPAR的组件的第一个证据。 Tadross表示,使用完全关闭神经元的先前细胞类型特异性方法无法获得这种细微差别。

  

  “在我们第一次使用DART时,我们已经学到了一些关于帕金森病中电路功能障碍的突触基础的新知识,”塔德罗斯说。 “我们已经发现,在特定类型的神经元上靶向特定受体可以导致令人惊讶的有效改善。”

  Tadross已经开始研究如何通过新兴的病毒技术向这些神经元提供药物,从而将这一发现转化为新疗法。他也开始着手开发一种DART版本,它不需要基因添加的归巢信标。这两项努力都需要多年的研究才能看到成果 - 但这并不能阻止塔德罗斯。

  “在基础科学中经常出现可能有一天对人类健康产生影响的方法”。他说。 “在杜克大学,人们明显强调尽快为人们提供新的治疗方法。我很高兴在这种环境下,我的实验室可以与科学家,医生和生物技术人员合作,共同解决所面临的现实挑战。“

  出处:http://pratt.duke.edu/about/news/dart-parkinsons

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