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과학자들은 유전 공학을 사용하여 정신 장애와 관련된 메커니즘을 탐구합니다.

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연구 그룹은 특정 성인 뇌 영역에 작용할 수있는 바이러스를 만들어 전두엽 피질에서 핵심 뉴런의 역할을 밝히는 데 도움을주었습니다. 그들은 쥐에서 기술을 테스트했습니다.

연구원들은 유전 공학 도구를 사용하여 특정 뉴런에 들어가서 변형 된 단백질의 생산을 유도하는 새로운 유전 코드를 전두엽 피질에 삽입 할 수있는 바이러스를 생성했습니다. 생쥐를 대상으로 한 테스트에서 이러한 단백질의 변경은 뇌 활동을 수정하기에 충분했으며, 이는 정신 분열증 및 자폐증과 같은 정신 질환의 진단을위한 잠재적 인 바이오 마커를 나타냅니다.

때때로 "실행 뇌"라고도하는 전두엽 피질은 더 높은 수준의인지 기능과 의사 결정을 관리하는 영역입니다. 정신 분열증 환자를 대상으로 한이 뇌 영역의 조직에 대한 연구는 BDNF (뇌 유래 신경 영양 인자)와 trkB (티로신 수용체 키나제 B)의 두 가지 단백질의 변화를 발견했습니다.

BDNF와 trkB의 관계는 두뇌 발달 과정에서 중요합니다. 이러한 단백질이 서로 결합하면 신경 세포의 성숙과 성장에 필수적인 일련의 세포 내 신호를 유발합니다. 이러한 종류의 신호 전달의 불균형은 특정 장애의 발현과 관련이있을 수 있습니다.

UFMG (Federal University of Minas Gerais)와 브라질의 상파울루 대학 (FMRP-USP), 스웨덴의 Karolinska Institute와 제휴 한 연구팀은 다음과 같은 유전자 코드를 전달할 수있는 바이러스를 만들었습니다. trkB의 돌연변이 형태. 변형 된 trkB가 BDNF에 결합하면 세포 내 신호 전달 캐스케이드가 차단되어 정신 분열증 환자의 뇌 조직에서 관찰되는 특성을 재현합니다.

연구는 FAPESP의 자금 지원 그리고 교육부의 고등 교육 인사 개선을위한 조정 (CAPES)은 parvalbumin 발현 억제 인터 뉴런 또는 줄여서 PV 인터 뉴런을 포함했습니다. 인터 뉴런은 척추 운동과 감각 뉴런을 연결하고 서로 통신 할 수 있으며 다양한 복잡한 회로를 형성합니다. 감마 범위 (30-80 헤르츠)에서 상대적으로 높은 주파수에서 발사되는 이들은 오케스트라의 지휘자와 유사하며 중추 신경계의 흥분과 억제를 조절합니다. 

PV는 특히 세포주기 조절 및 근육 수축과 같은 많은 과정에서 역할을하는 단백질입니다. PV 인터 뉴런은 피질에서 가장 흔한 인터 뉴런이며 주의력, 사회적 기억 등에 관여합니다. 정신과 환자에서 피질 정보 처리 및인지 행동을 방해하는 PV 인터 뉴런의 기능 장애가 발견되었습니다.

인간 뇌의 뉴런과 인터 뉴런은 전기 및 화학적 신호를 통해 통신하여 먼 뇌 영역의 회로뿐만 아니라 인근 뉴런을 활성화하거나 억제합니다. 이러한 서로 다른 회로의 조직화 된 활동은 의식, 감정 및 행동을 일으 킵니다.

“우성 음성 trkB (trkB.DN)의 세포 유형 특이적이고 공간적으로 제한된 발현을위한 새로운 바이러스 전략을 사용하여 BDNF / trkB 신호 전달이 성인 남성의 전두엽 PV 인터 뉴런의 무결성과 유지에 필수적이라는 것을 보여줍니다. 암컷 마우스”라고 연구진은 기사 XNUMX 월에 출판 신경 과학의 저널.

이 연구에서 유전자 변형 바이러스는 표적 DNA 서열을 삽입하거나 삭제하는 부위 별 재조합 효소 기술인 Cre-Lox 재조합을 사용하여 성체 형질 전환 마우스의 뇌 조직에 도입되었습니다. 연구진은 전두엽 피질의 전기적 활동을 기록하고 흥분-억제 균형의 변화는 물론 뇌파와 신경 활동의 변화로 인해 더 공격적인 행동과 불안을 유발하는 것을 발견했습니다.

피질의 특정 회로는이 기술을 사용하여 혁신적인 방식으로 조작되었습니다. 클레이튼 로페스 아기아르UFMG 생물 과학 연구소 교수이자 카롤린스카 연구소 교수 인 Marie Carlén과 함께 공동 연구 책임자이다.

"결과는 성인의 BDNF / trkB 조작이 뇌 활동뿐만 아니라 전전두엽 피질에 의존하는 복잡한 행동을 변화시킬 수 있음을 보여줍니다."라고 Aguiar는 말했습니다. BDNF / trkB 신호는 개발과 성숙한 신경망을 유지하는 데 필요하다고 추론 할 수 있습니다.”

이 기사의 공동 저자이자 FMRP-USP의 간질 연구소의 연구원 인 Leonardo Rakauskas Zacharias에 따르면이 새로운 기술은 발달 된 성인 뇌의 연구를 향상시킵니다.

인터 뉴런의 역할

Journal of Neuroscience 같은 호에서 그룹은 다른 기사 parvalbumin을 발현하는 피질 억제 인터 뉴런의 동시 활성 “뇌 진동은 뉴런과 구조에 걸친 뉴런 활동의 조정에 기본입니다. 감마 진동 (30-80Hz)은 지각 및인지 과정과의 연관성을 통해 특별한 관심을 받았습니다. (…) [여기 우리] 불충분 한 PV 억제가 어떻게 증가하고 비동기식 흥분성 발화로 이어질 수 있는지를 보여 주며, 로컬 필드 전위를 오염시키고 증가 된 감마 전력으로 나타납니다. 따라서 증가 된 감마 파워가 항상 진정한 리듬을 반영하는 것은 아닙니다. 또한 케타민으로 인한 감마 증가는 별도의 네트워크 메커니즘에 의해 발생한다는 것을 보여줍니다.”라고 저자는 설명합니다.

그룹의 일원이자 Karolinska Institute의 연구원 인 Nicolas Gustavo Guyon에 따르면 유전자 변형 마우스의 뇌 진동 분석은 PV 인터 뉴런이 다른 뉴런에 의해 생성 된 모든 흥분성 자극에 반응 할 수 없기 때문에 비동기 활동을 감지했습니다.

Aguiar의 경우 두 기사의 공통점은 전두엽 피질에서 인터 뉴런이하는 역할과 뇌가 여기-억제 균형을 구성하는 방법에 대한 더 깊은 이해를 찾는 것입니다. "우리는 정신 분열증과 같은 정신 질환에 대한 더 깊은 이해를 얻기 위해 정상적인 뇌를 탐구하고 있습니다."라고 그는 말했습니다. "우리는 이러한 정상적인 동물의 특정 측면에 변화가있을 경우 장애의 기저에 대한 초기 단서가 될 수있는 증상을 나타냅니다."

Pan American Health Organization (PAHO-WHO)에 따르면 정신 질환은 미주 전체 장애의 300/60 이상을 차지하지만 정신 건강 프로그램에 대한 투자는 정신과 환자의 요구를 해결하는 데 필요한 수준에 훨씬 못 미칩니다. 이 용어는 우울증뿐만 아니라 치매 및 정신 분열증과 같은 정신 장애를 포함합니다. WHO는 23 억 명이 넘는 사람들이 우울증을 앓고 있으며, 1.5 천만 명이 양극성 장애를 앓고 있으며, XNUMX 천 XNUMX 백만 명이 조현 병 관련 장애 (브라질 인 XNUMX 만 명 포함)를 앓고 있다고 추정합니다.

Zacharias는 그룹의 연구 프로젝트가 XNUMX 년 이상 진행되어 왔으며 그 결과가 잠재적 인 치료법 개발에 기여할 수 있다고 지적합니다. "우리는 뇌의 메커니즘을 이해하기 위해 기초 과학과 협력하고 있으며, 우리의 연구 결과는 모든 관련자들이 정신 질환을 조금 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다."라고 그는 말했습니다.

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상파울루 연구 재단 (FAPESP)은 브라질 상파울루 주에있는 고등 교육 및 연구 기관과 연결된 연구자에게 장학금, 펠로우 십 및 보조금을 수여하여 모든 지식 분야에서 과학 연구를 지원하는 사명을 가진 공공 기관입니다. FAPESP는 최고의 연구가 국제적으로 최고의 연구자들과 협력해야만 할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 따라서 연구의 질로 알려진 다른 국가의 자금 지원 기관, 고등 교육 기관, 민간 기업 및 연구 기관과 파트너십을 맺고 보조금으로 자금을 지원받는 과학자들이 국제 협력을 더욱 발전시킬 수 있도록 장려하고 있습니다. FAPESP에 대한 자세한 내용은 http : // www.파페스프.br /ko 및 FAPESP 뉴스 에이전시 (http : // www.대리인.파페스프.br /ko FAPESP는 많은 프로그램, 수상 및 연구 센터를 통해 달성 할 수 있도록 지원하는 최신 과학적 혁신을 업데이트합니다. http : // agencia에서 FAPESP 뉴스 에이전시를 구독 할 수도 있습니다.파페스프.br /구독하십시오.

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출처 : https://bioengineer.org/scientists-use-genetic-engineering-to-explore-mechanisms-involved-in-psychiatric-disorders/

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