วันศุกร์ที่ 29 พฤศจิกายน 2013 - ทีมนักวิจัยได้ให้ความกระจ่างกับภาพของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนและสิ่งแวดล้อมสามารถฆ่าเซลล์ประสาทที่ผลิตโดปามีนซึ่งเป็นสารสื่อประสาทที่ส่งข้อความไปยังส่วนของสมองที่ มันควบคุมการเคลื่อนไหวและการประสานงาน
การค้นพบของเขาซึ่งอธิบายไว้ในบทความที่ตีพิมพ์ใน 'Cell' ฉบับดิจิตอลในวันพุธนี้ประกอบด้วยการระบุโมเลกุลที่ช่วยปกป้องเซลล์ประสาทจากความเสียหายจากสารกำจัดศัตรูพืช
"เป็นครั้งแรกที่เราใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากคนที่ป่วยด้วยโรคพาร์คินสันเพื่อแสดงให้เห็นว่าการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมรวมกับการได้รับสารกำจัดศัตรูพืชสร้างสถานการณ์ 'ตีสอง' ผลิตอนุมูลอิสระในเซลล์ประสาทที่ปิดการทำงานของโมเลกุล เฉพาะบางอย่างที่ทำให้เซลล์ประสาทตาย "Stuart Lipton, MD, Ph.D. อธิบาย ศาสตราจารย์และผู้อำนวยการของ Del E. Webb Sanford Center - สถาบันวิจัยด้านการแพทย์เบิร์นแฮมด้านประสาทวิทยาผู้สูงอายุและการวิจัยเซลล์ต้นกำเนิดและผู้เขียนนำการศึกษา
จนถึงปัจจุบันการเชื่อมโยงระหว่างสารกำจัดศัตรูพืชและโรคของพาร์คินสันนั้นส่วนใหญ่มาจากการศึกษาสัตว์และการวิจัยทางระบาดวิทยาที่แสดงความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของโรคในหมู่เกษตรกรประชากรในชนบทและอื่น ๆ ที่สัมผัสกับสารเคมีทางการเกษตร
ในการศึกษาใหม่ Lipton ร่วมกับ Rajesh Ambasudhan ผู้ช่วยศาสตราจารย์วิจัยที่ 'Del E. Webb Center' ในแอริโซนาและ Rudolf Jaenisch ผู้ก่อตั้งสมาชิกของ Whitehead Institute เพื่อการวิจัยทางการแพทย์ในเคมบริดจ์แมสซาชูเซตส์และศาสตราจารย์ของ ชีววิทยาที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ใช้เซลล์ผิวจากผู้ป่วยพาร์กินสันที่มีการกลายพันธุ์ในยีนที่เข้ารหัสโปรตีนที่เรียกว่าอัลฟา
Alpha-synuclein เป็นโปรตีนหลักที่พบในร่างกาย Lewy กลุ่มโปรตีนที่เป็นจุดเด่นทางพยาธิวิทยาของโรคพาร์กินสัน โดยการใช้เซลล์ผิวของผู้ป่วยนักวิจัยได้สร้างเซลล์มนุษย์ pluripotential (hiPSCs) ที่เหนี่ยวนำด้วยการกลายพันธุ์นั้นแล้วแก้ไขการกลายพันธุ์ของอัลฟา - ซิลิโคนในเซลล์อื่น
จากนั้นผู้เขียนของงานนี้ทำการดัดแปลงโปรแกรมเซลล์เหล่านี้ใหม่เพื่อแปลงให้เป็นเซลล์ประสาทชนิดพิเศษที่ได้รับความเสียหายจากโรคพาร์คินสันเรียกว่า A9 ดังนั้นการสร้างเซลล์ประสาทที่เหมือนกันสองชุดในทุกด้านยกเว้นการกลายพันธุ์ alpha-synuclein ที่มีโดปามีน
“ การสัมผัสกับเซลล์ประสาทปกติและกลายพันธุ์ต่อสารกำจัดศัตรูพืชรวมถึงพาราควอท, maneb และ rotenone สร้างอนุมูลอิสระมากเกินไปในเซลล์ที่มีการกลายพันธุ์ทำให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ประสาทที่มีสารโดพามีนซึ่งนำไปสู่การตายของเซลล์” Frank Soldner กล่าว นักวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในห้องปฏิบัติการ Jaenisch และผู้ร่วมเขียนการศึกษา
นักวิจัยที่ 'Del E. Webb Center' และผู้เขียนงาน Scott Ryan กล่าวเพิ่มเติมว่าผลกระทบที่เป็นอันตรายของสารกำจัดศัตรูพืชเหล่านี้ถูกพบโดยการสัมผัสสั้น ๆ ในปริมาณที่ต่ำกว่าระดับที่ยอมรับโดยสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกา (EPA) ในคำย่อเป็นภาษาอังกฤษ)
การเข้าถึงเซลล์ประสาทที่เข้ากันได้ทางพันธุกรรมยกเว้นการกลายพันธุ์เพียงครั้งเดียวทำให้การตีความทางพันธุกรรมเกี่ยวกับการตายของเซลล์ประสาทเกิดจากสารกำจัดศัตรูพืชลดความซับซ้อนลง ในกรณีนี้นักวิจัยจัดการเพื่อกำหนดวิธีการที่เซลล์ที่มีการกลายพันธุ์เมื่อสัมผัสกับสารกำจัดศัตรูพืชรบกวนเส้นทางยลสำคัญที่เรียกว่า MEF2C-PGC1alpha ซึ่งโดยปกติจะปกป้องเซลล์ประสาทที่มีโดปามีน
อนุมูลอิสระโจมตีโปรตีน MEF2C ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียการทำงานของทางเดินนี้ซึ่งจะป้องกันเซลล์ประสาทจากสารกำจัดศัตรูพืช “ เมื่อเราเข้าใจทางเดินและโมเลกุลที่เปลี่ยนแปลงโดยสารกำจัดศัตรูพืชเราใช้การทดสอบประสิทธิภาพสูงเพื่อระบุโมเลกุลที่สามารถยับยั้งผลกระทบของอนุมูลอิสระในทางเดินได้” ลิปตันกล่าว
หนึ่งในโมเลกุลที่ถูกระบุคือ isoxazole ซึ่งป้องกันเซลล์ประสาทกลายพันธุ์จากการตายของเซลล์ที่เกิดจากสารกำจัดศัตรูพืชวิเคราะห์ ยาหลายตัวที่ได้รับการอนุมัติจากองค์การยาของสหรัฐอเมริกา (FDA) มีอนุพันธ์ของ isoxazole ซึ่งชี้ให้เห็นว่าการค้นพบนี้อาจมีผลกระทบทางคลินิกที่อาจเกิดขึ้นจากการใช้ยาเหล่านี้เพื่อรักษาโรคพาร์กินสัน
แม้ว่าการศึกษาจะแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงความสัมพันธ์ระหว่างการกลายพันธุ์สภาพแวดล้อมและความเสียหายที่เกิดจากเซลล์ประสาทที่มีโดปามีน แต่ก็ไม่ได้ยกเว้นว่าการกลายพันธุ์และทางเดินอื่น ๆ ก็มีความสำคัญเช่นกัน ทีมวางแผนที่จะสำรวจกลไกระดับโมเลกุลเพิ่มเติมที่แสดงให้เห็นว่ายีนและสภาพแวดล้อมมีปฏิกิริยาอย่างไรต่อการเกิดโรคพาร์คินสันและโรคทางระบบประสาทอื่น ๆ เช่นอัลไซเมอร์และเส้นโลหิตตีบด้านข้างของ amyotrophic
"จากความรู้เกี่ยวกับการกลายพันธุ์ที่โน้มน้าวบุคคลให้เป็นโรคเหล่านี้เราหวังว่าจะทำนายในอนาคตโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ควรหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมนอกจากนี้เราจะสามารถตรวจสอบผู้ป่วยที่ได้รับประโยชน์จากการรักษา เฉพาะที่สามารถป้องกันรักษาหรืออาจรักษาโรคเหล่านี้ "ลิปตันสรุป
ที่มา:
แท็ก:
อาหารการกิน ยา ความรู้สึกเรื่องเพศ
การค้นพบของเขาซึ่งอธิบายไว้ในบทความที่ตีพิมพ์ใน 'Cell' ฉบับดิจิตอลในวันพุธนี้ประกอบด้วยการระบุโมเลกุลที่ช่วยปกป้องเซลล์ประสาทจากความเสียหายจากสารกำจัดศัตรูพืช
"เป็นครั้งแรกที่เราใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากคนที่ป่วยด้วยโรคพาร์คินสันเพื่อแสดงให้เห็นว่าการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมรวมกับการได้รับสารกำจัดศัตรูพืชสร้างสถานการณ์ 'ตีสอง' ผลิตอนุมูลอิสระในเซลล์ประสาทที่ปิดการทำงานของโมเลกุล เฉพาะบางอย่างที่ทำให้เซลล์ประสาทตาย "Stuart Lipton, MD, Ph.D. อธิบาย ศาสตราจารย์และผู้อำนวยการของ Del E. Webb Sanford Center - สถาบันวิจัยด้านการแพทย์เบิร์นแฮมด้านประสาทวิทยาผู้สูงอายุและการวิจัยเซลล์ต้นกำเนิดและผู้เขียนนำการศึกษา
จนถึงปัจจุบันการเชื่อมโยงระหว่างสารกำจัดศัตรูพืชและโรคของพาร์คินสันนั้นส่วนใหญ่มาจากการศึกษาสัตว์และการวิจัยทางระบาดวิทยาที่แสดงความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของโรคในหมู่เกษตรกรประชากรในชนบทและอื่น ๆ ที่สัมผัสกับสารเคมีทางการเกษตร
ในการศึกษาใหม่ Lipton ร่วมกับ Rajesh Ambasudhan ผู้ช่วยศาสตราจารย์วิจัยที่ 'Del E. Webb Center' ในแอริโซนาและ Rudolf Jaenisch ผู้ก่อตั้งสมาชิกของ Whitehead Institute เพื่อการวิจัยทางการแพทย์ในเคมบริดจ์แมสซาชูเซตส์และศาสตราจารย์ของ ชีววิทยาที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ใช้เซลล์ผิวจากผู้ป่วยพาร์กินสันที่มีการกลายพันธุ์ในยีนที่เข้ารหัสโปรตีนที่เรียกว่าอัลฟา
Alpha-synuclein เป็นโปรตีนหลักที่พบในร่างกาย Lewy กลุ่มโปรตีนที่เป็นจุดเด่นทางพยาธิวิทยาของโรคพาร์กินสัน โดยการใช้เซลล์ผิวของผู้ป่วยนักวิจัยได้สร้างเซลล์มนุษย์ pluripotential (hiPSCs) ที่เหนี่ยวนำด้วยการกลายพันธุ์นั้นแล้วแก้ไขการกลายพันธุ์ของอัลฟา - ซิลิโคนในเซลล์อื่น
จากนั้นผู้เขียนของงานนี้ทำการดัดแปลงโปรแกรมเซลล์เหล่านี้ใหม่เพื่อแปลงให้เป็นเซลล์ประสาทชนิดพิเศษที่ได้รับความเสียหายจากโรคพาร์คินสันเรียกว่า A9 ดังนั้นการสร้างเซลล์ประสาทที่เหมือนกันสองชุดในทุกด้านยกเว้นการกลายพันธุ์ alpha-synuclein ที่มีโดปามีน
“ การสัมผัสกับเซลล์ประสาทปกติและกลายพันธุ์ต่อสารกำจัดศัตรูพืชรวมถึงพาราควอท, maneb และ rotenone สร้างอนุมูลอิสระมากเกินไปในเซลล์ที่มีการกลายพันธุ์ทำให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ประสาทที่มีสารโดพามีนซึ่งนำไปสู่การตายของเซลล์” Frank Soldner กล่าว นักวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในห้องปฏิบัติการ Jaenisch และผู้ร่วมเขียนการศึกษา
นักวิจัยที่ 'Del E. Webb Center' และผู้เขียนงาน Scott Ryan กล่าวเพิ่มเติมว่าผลกระทบที่เป็นอันตรายของสารกำจัดศัตรูพืชเหล่านี้ถูกพบโดยการสัมผัสสั้น ๆ ในปริมาณที่ต่ำกว่าระดับที่ยอมรับโดยสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกา (EPA) ในคำย่อเป็นภาษาอังกฤษ)
การเข้าถึงเซลล์ประสาทที่เข้ากันได้ทางพันธุกรรมยกเว้นการกลายพันธุ์เพียงครั้งเดียวทำให้การตีความทางพันธุกรรมเกี่ยวกับการตายของเซลล์ประสาทเกิดจากสารกำจัดศัตรูพืชลดความซับซ้อนลง ในกรณีนี้นักวิจัยจัดการเพื่อกำหนดวิธีการที่เซลล์ที่มีการกลายพันธุ์เมื่อสัมผัสกับสารกำจัดศัตรูพืชรบกวนเส้นทางยลสำคัญที่เรียกว่า MEF2C-PGC1alpha ซึ่งโดยปกติจะปกป้องเซลล์ประสาทที่มีโดปามีน
อนุมูลอิสระโจมตีโปรตีน MEF2C ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียการทำงานของทางเดินนี้ซึ่งจะป้องกันเซลล์ประสาทจากสารกำจัดศัตรูพืช “ เมื่อเราเข้าใจทางเดินและโมเลกุลที่เปลี่ยนแปลงโดยสารกำจัดศัตรูพืชเราใช้การทดสอบประสิทธิภาพสูงเพื่อระบุโมเลกุลที่สามารถยับยั้งผลกระทบของอนุมูลอิสระในทางเดินได้” ลิปตันกล่าว
หนึ่งในโมเลกุลที่ถูกระบุคือ isoxazole ซึ่งป้องกันเซลล์ประสาทกลายพันธุ์จากการตายของเซลล์ที่เกิดจากสารกำจัดศัตรูพืชวิเคราะห์ ยาหลายตัวที่ได้รับการอนุมัติจากองค์การยาของสหรัฐอเมริกา (FDA) มีอนุพันธ์ของ isoxazole ซึ่งชี้ให้เห็นว่าการค้นพบนี้อาจมีผลกระทบทางคลินิกที่อาจเกิดขึ้นจากการใช้ยาเหล่านี้เพื่อรักษาโรคพาร์กินสัน
แม้ว่าการศึกษาจะแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงความสัมพันธ์ระหว่างการกลายพันธุ์สภาพแวดล้อมและความเสียหายที่เกิดจากเซลล์ประสาทที่มีโดปามีน แต่ก็ไม่ได้ยกเว้นว่าการกลายพันธุ์และทางเดินอื่น ๆ ก็มีความสำคัญเช่นกัน ทีมวางแผนที่จะสำรวจกลไกระดับโมเลกุลเพิ่มเติมที่แสดงให้เห็นว่ายีนและสภาพแวดล้อมมีปฏิกิริยาอย่างไรต่อการเกิดโรคพาร์คินสันและโรคทางระบบประสาทอื่น ๆ เช่นอัลไซเมอร์และเส้นโลหิตตีบด้านข้างของ amyotrophic
"จากความรู้เกี่ยวกับการกลายพันธุ์ที่โน้มน้าวบุคคลให้เป็นโรคเหล่านี้เราหวังว่าจะทำนายในอนาคตโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ควรหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมนอกจากนี้เราจะสามารถตรวจสอบผู้ป่วยที่ได้รับประโยชน์จากการรักษา เฉพาะที่สามารถป้องกันรักษาหรืออาจรักษาโรคเหล่านี้ "ลิปตันสรุป
ที่มา:
