Tufts Üniversitesi biyologları, nadir görülen bir genetik bozukluk olan Andersen-Tawil sendromunun (ATS) yüz anormalliklerine neden olduğu biyoelektrik mekanizmayı keşfettiler; bu, doğum kusurlarından kansere kadar birçok hastalık için koruyucu önlemler ve tedavilere yol açabilecek bir bulgu. Bu keşif 11 Şubat 2016'da Journal of Physiology dergisinde basımdan önce çevrimiçi olarak yayınlandı.
Başlıca Yazar Tufts 'Fen ve Edebiyat Fakültesi Biyoloji Bölümünde araştırma görevlisi ve doktora tezi olan Massachusetts Üniversitesi Teknoloji Enstitüsü ve RMT Üniversitesi'nden Tufts'deki meslektaşı araştırmacılarından Dany Spencer Adams, kanıtlamak için bir embriyonik kurbağa modeli kullanmıştır. ilk kez hatalı biyoelektrik sinyalleri ATS'yi karakterize eden kraniofasiyal defektlerden sorumludur - geniş bir alın ve burun, geniş gözlü gözler, düşük ayarlı kulaklar ve küçük bir çene ve çene.
ATS hastaları, hücrelerdeki ve dışındaki pozitif yüklü potasyum iyonlarının akışını düzenleyerek hücrelerin elektrik yükünü muhafaza eden önemli bir hücre makinesi parçası olan kir2.1 potasyum iyon kanalını kodlayan gende bir mutasyona sahiptir. Kir2.1 arızalanırsa, diğer şeylerin yanı sıra, embriyoda yüz özelliklerinin nasıl geliştiğini etkiler.
ATS ile ilişkili kardiyak aritmiler ve kas bozuklukları daha önce elektrofizyolojiyle ilişkilendirilmişti, ancak kraniyofasiyal deformiteler açıklanama- mıştır.
Adams'ın yeni bulguları, "nadir görülen bir mutasyonun neden kraniyofasiyal anomalilere neden olduğuna dair ilk model değil, aslında çok daha yaygın olan fetal alkol sendromuna da uygulanabilir."
Dünyada sadece 100 kadar insanın ATS var iken, 7 milyondan fazla kişinin fetal alkol sendromu geçirdiği tahmin ediliyor. Diğer bilim adamları tarafından yapılan araştırmalar, alkolün Kir2.1 iyon kanalına bağlanarak, anormal iyon kanalı fonksiyonunun, ATS'de olduğu gibi, fetal alkol sendromuyla ilişkili farklı yüz özelliklerine neden olabileceği yönünde spekülasyonlara yol açtığını bulmuştur.
Çalışmalarında, Tufts bilim adamları, iyon kanalı aktivitesini kontrol etmek için ışık kullandılar - embriyonik gelişmeyi değiştirmek ve biyoelektrik sinyalleri manipüle ederek hastalık durumunu araştırmak için ortaya çıkan yeni optogenetik alanın ilk kullanımı. Araştırmacılar, ışığa duyarlı iyon kanallarını ifade etmek için genetik olarak değiştirilmiş hücreleri hassas bir şekilde manipüle etmek ve izlemek için ışık kullanmak suretiyle, erken gelişim sırasında kurbağa embriyolarının dış hücre tabakasındaki doğal biyoelektrik desenleri değiştirmenin kafatası ve yüzdeki anormalliklere neden olduğunu gösterdi, Gelişimdeki değişiklikler değişmezken.
Tufts araştırmacıları tarafından yapılan çalışmalar, sinir hücrelerinin çoğunda sadece sinirlerin değil biyoelektrik sinyallerinin hücrelerin kompleks anatomik yapıları nasıl oluşturduğu ve onardığı konusunda önemli bir rol oynadığını ortaya koymaktadır. Gelişimsel Biyoloji ve son çalışmanın ortak yazarı.
Bu bilgiyle, diyor ki, genetik mutasyonların veya diğer gelişimsel kusurların etkilerini düzeltmek için biyoelektrik sinyallemeyi değiştirmek mümkün olabilir. Tufts Biyoloji Bölümünde Vannevar Bush Profesörü olan Levin, “Buradaki en büyük resim bu, ” diyor.
Journal of Physiology çalışması, Kir2.1 gibi iyon kanalları üzerinde kontrol etme yeteneğinin gelişmekte olan bir embriyonun hücrelerinde olup bitenleri önemli ölçüde değiştirebileceğini göstermektedir. Adams, ATS ile bağlantılı olanlar gibi yüz anormalliklerinin oluşumunu engellemek için yapılan tedaviler ve arızalı iyon kanallarının neden olduğu diğer şartlar, genetik sekansı değiştirmek zorunda kalmadan ortaya çıkabileceğini, hatta hangi genin etkilendiğini bildiğini bile söyler.
Adams, “İyon akışını değiştiren insan kullanımı için onaylanmış ilaçlarımız var” diyor. "Çünkü uyuşturucuları hedefledik, zaten içeri girip sorunu önleme yollarımız var."
Adams ve Levin laboratuvarları, dünyadaki sinir sisteminin dışındaki hücrelerde biyoelektrik okuyan iki avuç iki kişidir. Daha önceki araştırmalarda, iki ekip, biyoelektrik sinyallemenin, bir dizi organdaki gen ekspresyonunu ve anatomik yapısını, gelişim, rejenerasyon ve kanser baskılanması sırasında hücrelerin ve dokuların kaderini belirleyerek düzenlemede rol oynadığını gösterdi.
Adams, "Bu biyoelektrik özellikler biyokimyasal sinyaller kadar önemlidir, " diyor ve "bazı yollarla tedavi için genetikten çok daha kolay hedefler var."