Agykutatás új dimenzióban
A kutatók az iGluSnFR4 nevű fehérjét használták, amely nevét — „glue sniffer”, azaz „glutamátszimatoló” — a feladatáról kapta: molekuláris szinten mutatja meg, hol és mikor jelenik meg glutamát a szinapszisoknál (az idegsejtek közötti kapcsolatoknál). Ennek érzékenysége lehetővé teszi, hogy már a leggyengébb bejövő jeleket is regisztrálja — olyanokat, amelyeket eddig technikailag lehetetlen volt kimutatni. Az új módszerrel valós időben követhető, hogyan viselkednek az agysejtek, amikor információt kapnak, vagyis feltárult az agyi kommunikáció eddig ismeretlen szelete.
Az idegsejtek valódi párbeszéde
Az emberi agyban több milliárd neuron (idegsejt) folyamatosan elektromos jeleket küld axonokon (idegrostokon) keresztül. Ez az elektromos impulzus azonban nem tud átugrani a szinaptikus résen a következő idegsejtre. Ezért az agy kémiai jelátvitelre vált: az előbbi sejt glutamátot bocsát ki, amely, ha eljut a szomszédos neuronhoz, az továbbítja a jelzést. Ez a folyamat úgy képzelhető el, mint egy dominósor, de annál jóval összetettebb: a neuron csak akkor „gyullad ki”, ha meghatározott és elegendő bejövő impulzust kap több különböző pontból.
Korábban minden csak töredék volt
Eddig a kutatók legfeljebb az egyes agysejtek kimenő jeleit tudták rögzíteni – ám a kulcs az, ahogyan ezek a sejtek feldolgozzák a beérkező információkat. Korábbi technológiák vagy túl lassúak, vagy nem elég érzékenyek ahhoz, hogy a szinapszis szintjén mérjék a jeleket. Ezért a teljes agyi kommunikáció mindig homályban maradt; a szavak és mondatok helyett csak betűfoszlányokat láttunk.
Az áttörés mögötti csapatmunka
A fejlesztést az Allen Institute és a HHMI Janelia Research Campus kutatói együtt végezték. Az új fehérje lehetővé teszi, hogy végre a beérkező jeleket, nemcsak a kimenőket, mérhessük, és világossá vált, milyen impulzuskombinációk váltják ki, hogy egy adott neuron működésbe lép. A kutatás elsőként képes összekapcsolni a sejtszintű kapcsolatokat a dinamikus, valós idejű információáramlással.
Út a betegségek megértéséhez és új gyógyszerekhez
Vagyis a glutamát-jelátvitel zavara alapvető szerepet játszik olyan kórképekben, mint az Alzheimer-kór, a skizofrénia, az autizmus vagy az epilepszia. A precíz glutamát-érzékeléssel most már az is kiderülhet, pontosan mely biológiai folyamatok sérülnek ezeknél a betegségeknél. Emellett a gyógyszerfejlesztés is új lendületet kaphat, hiszen maguk a gyógyszercégek is képesek lesznek figyelni, hogy egy-egy kísérleti terápia valóban változtat-e az idegsejtek közötti szinaptikus aktivitáson.
Kitekintés: új ablak az agyra
A felfedezés áttöri a modern agykutatás egyik legnagyobb korlátját, hiszen végre közvetlenül lehet szemlélni, hogyan fogadnak információt az idegsejtek. Az iGluSnFR4 fehérje az Addgene adatbázison keresztül már a nemzetközi tudományos közösség számára is elérhető, így hamarosan az egész világon elterjedhet. Ahogy mind többen használják majd, az agykutatás régóta megválaszolatlan kérdéseire is fény derülhet.
