Un equipo de neurocientíficos de la Universidad de Missouri se está acercando cada vez más al desarrollo de las herramientas necesarias para descifrar el cerebro. En 2015, el equipo recibió un premio de la National Science Foundation Early Concept Grant for Exploratory Research EAGER para investigar una clase de proteínas recientemente descubiertaque se activan con el calor. Ahora, el equipo ha publicado un nuevo artículo que demuestra cómo estas proteínas pueden usarse como herramientas para regular la actividad de las neuronas individuales en el cerebro a través de los cambios de temperatura. Estas herramientas avanzarán la investigación fundamental del cerebro y potencialmenteconducir a tratamientos de "estimulación cerebral profunda" utilizados para pacientes con Alzheimer y Parkinson.
"Las herramientas termogenéticas, que utilizan el calor para actuar como un 'interruptor' para activar las funciones neuronales, están expandiendo los horizontes de la investigación cerebral al permitirnos controlar neuronas específicas en el cerebro y medir los cambios de comportamiento", dijo Troy Zars, profesorde ciencias biológicas en la Facultad de Artes y Ciencias de MU. "El objetivo de esta investigación fundamental era identificar más de estas proteínas especiales, sentando las bases para que, en el futuro, los científicos comprendan mejor cómo funcionan los circuitos neuronales".
El equipo de investigación fue dirigido por Zars, así como Mirela Milescu y Lorin Milescu, quienes son profesores asistentes de ciencias biológicas en MU. El equipo incluyó cuatro estudiantes de pregrado y cuatro de posgrado. Juntos, los investigadores se centraron en una familia de genesque codifican los receptores gustativos que se encuentran en las moscas de la fruta. Sorprendentemente, algunos de estos receptores gustativos también se activan por el calor y, por lo tanto, juegan un papel en la detección de la temperatura ambiental.
Primero, los estudiantes en el laboratorio de Mirela Milescu investigaron la termosensibilidad de estas proteínas e identificaron a un miembro de la familia, llamado Gr28bD, como el principal candidato para la termogenética. Luego, los estudiantes de Lorin Milescu usaron técnicas de imagen en vivo y software desarrollado en su laboratoriopara demostrar que la proteína Gr28bD puede, a través de las diferencias de temperatura, modular la actividad cerebral de las moscas de la fruta.
Finalmente, las moscas se probaron en el laboratorio del Dr. Troy Zars para determinar el comportamiento dependiente de la temperatura. Utilizando una cámara de calor especialmente diseñada que permite un control preciso de la temperatura ambiental, los estudiantes de Zars pudieron demostrar que la proteína Gr28bD puede controlarcomportamiento en estas moscas, usando la temperatura como un "interruptor cerebral"
"Gr28bD podría convertirse en una herramienta poderosa para controlar la actividad neuronal y estudiar cómo funcionan los circuitos neuronales", dijo Benton Berigan, un estudiante graduado en el laboratorio de Lorin Milescu. "Dado que esta proteína no se encuentra en ningún mamífero, emerge como un buen candidatopara el desarrollo de nuevas herramientas termogenéticas para ser utilizadas para investigación básica y potencialmente algún día en humanos ".
El estudio adicional de la termogenética podría conducir al desarrollo de herramientas de estimulación cerebral profunda como parte del proyecto nacional de Investigación del Cerebro a través de Avanzar en Neurotecnologías Innovadoras BRAIN, dijo Zars.
Esta investigación destaca el poder de la medicina de precisión traslacional y la promesa del Complejo de Medicina de Precisión Traslacional TPMC propuesto en la Universidad de Missouri. El TPMC reunirá a socios de la industria, múltiples escuelas y universidades en el campus, y el gobierno federal y estatalGobierno para permitir la precisión y la medicina personalizada. Los avances científicos realizados en MU se traducirán efectivamente en nuevos medicamentos, dispositivos y tratamientos que brinden atención personalizada al paciente basada en los genes, el medio ambiente y el estilo de vida de un individuo, mejorando en última instancia la salud y el bienestar de las personas.
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Materiales proporcionado por Universidad de Missouri-Columbia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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