एक जटिल जीन कार्यक्रम शुरू मस्तिष्क में परिवर्तन करने के लिए प्रतिक्रिया कोकीन — ScienceDaily


प्रयोगशाला के जेरेमी दिन, पीएच. डी., विश्वविद्यालय में बर्मिंघम में अलबामा के, इस्तेमाल किया गया है, एकल नाभिक आरएनए अनुक्रमण दृष्टिकोण की तुलना करने के लिए ट्रांसक्रिप्शनल प्रतिक्रिया करने के लिए तीव्र कोकीन में 16 अद्वितीय सेल आबादी के एक हिस्से से मस्तिष्क कहा जाता है, नाभिक accumbens, या एनएसी. इस आणविक एटलस है “एक पहले से अलभ्य स्तर के सेलुलर संकल्प के लिए कोकीन की मध्यस्थता जीन विनियमन के इस क्षेत्र में,” ने कहा कि दिन में एक एसोसिएट प्रोफेसर के UAB विभाग के तंत्रिका जीव विज्ञान.

एटलस सिर्फ शुरुआत थी के एक प्रमुख अध्ययन, पत्रिका में प्रकाशित विज्ञान प्रगति, प्रयोग किया जाता है कि कई अत्याधुनिक प्रौद्योगिकियों का वर्णन करने के लिए एक डोपामाइन-प्रेरित जीन अभिव्यक्ति हस्ताक्षर को नियंत्रित करता है कि मस्तिष्क की प्रतिक्रिया के लिए पूछना.

“इन परिणामों की एक पर्याप्त अग्रिम में हमारी समझ के neurobiological प्रक्रियाओं है कि नियंत्रण दवा से संबंधित रूपांतरों,” दिन कहा. “उन्होंने यह भी पता चलता है के बारे में नई जानकारी कैसे ट्रांसक्रिप्शनल तंत्र को विनियमित गतिविधि पर निर्भर प्रक्रियाओं केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के भीतर.”

दृष्टिकोण का इस्तेमाल इस अध्ययन में, दिन कहते हैं, भी मदद कर सकते काटना भूमिका के समान जीन प्रोग्राम है कि मध्यस्थता के अन्य प्रकार के व्यवहार, स्मृति गठन या neuropsychiatric विकारों ।

एनएसी है में गहराई से शामिल मादक पदार्थों की लत, और विस्तृत समझ के लिए कैसे दवाओं को बदलने के तंत्रिका circuitry आरंभ करने के लिए नशे की लत व्यवहार कर सकते हैं सुझाव है कि नई चिकित्सकीय हस्तक्षेप. एनएसी एक केंद्रीय इंटीग्रेटर के मस्तिष्क का इनाम सर्किट, और सभी नशे की लत दवाओं तीव्रता के स्तर को बढ़ाने न्यूरोट्रांसमीटर डोपामाइन में एनएसी. डोपामाइन संकेत के दौरान दोहराया नशीली दवाओं के प्रयोग करने के लिए सुराग में व्यापक परिवर्तन जीन अभिव्यक्ति, की शुरुआत में परिवर्तन तंत्रिका synaptic circuitry और व्यवहार में परिवर्तन के साथ जुड़े नशीली दवाओं की लत.

पिछले अध्ययनों में परिवर्तन की एनएसी जीन की अभिव्यक्ति थे, केवल देखने के लिए सक्षम थोक ऊतक-एक मिश्रण के कई अलग अलग सेल प्रकार के । जब दिन लैब में देखा ही सेल में परिवर्तन के द्वारा शाही सेना अनुक्रमण 15,631 व्यक्तिगत चूहे एनएसी नाभिक में, वे एक आश्चर्य मिला. केवल एक छोटा सा अंश में न्यूरॉन्स की एनएसी थे transcriptionally के लिए उत्तरदायी कोकीन प्रशासन-मुख्य रूप से एक विशिष्ट subcluster के मध्यम काँटेदार न्यूरॉन्स व्यक्त कि Drd1 डोपामाइन रिसेप्टर.

शोधकर्ताओं ने अगले व्यापक परिभाषित कोर जीन संरचना है कि सक्रिय है, जब डोपामाइन के लिए जोड़ा गया है एक striatal न्यूरॉन संस्कृति प्रणाली है । करने के लिए इसी तरह की प्रतिक्रियाएं चूहे में एनएसी के बाद कोकीन प्रशासन, ट्रांसक्रिप्शनल सक्रियण मुख्य रूप से में हुई Drd1-रिसेप्टर-मध्यम काँटेदार न्यूरॉन्स. दिन और सहयोगियों की पहचान की एक कोर सेट के आसपास 100 जीन द्वारा बदल दिया है जो डोपामाइन, भी के साथ सहसंबद्ध कुंजी जीन में सक्रिय चूहों की एनएसी दिया कोकीन.

यह धारणा रही है कि जीन की अभिव्यक्ति कार्यक्रम में मस्तिष्क के काम में संगीत कार्यक्रम का उत्पादन करने के लिए डाउनस्ट्रीम प्रभाव पर neuronal समारोह और व्यवहार. हालांकि, हाल ही में जब तक शोधकर्ताओं का अभाव है एक तरह से परीक्षण करने के लिए महत्वपूर्ण जीन की अभिव्यक्ति कार्यक्रम की आवश्यकता है, जो उत्प्रेरण एकाधिक जीन एक ही समय में.

दिन और सहयोगियों इंजीनियर एक मल्टिप्लेक्स CRISPR गाइड-आरएनए सरणी को लक्षित करने के लिए 16 ऊपर से उम्मीदवार जीन के द्वारा बदल दिया डोपामाइन. के साथ रखा जब एक न्यूरॉन-अनुकूलित CRISPR/मृत-Cas9 सक्रियण प्रणाली, वे करने में सक्षम थे एक साथ upregulate 16 जीन में neuronal संस्कृतियों में या एनएसी के लाइव चूहों. वे तो लगाया ट्रांसक्रिप्शनल, शारीरिक और व्यवहार के परिणाम हैं.

में प्राथमिक neuronal संस्कृति, प्रेरण के इस जीन हस्ताक्षर का उत्पादन बड़े पैमाने पर ट्रांसक्रिप्शनल परिवर्तन है कि समृद्ध थे के लिए जीन शामिल synaptic plasticity में, neuronal morphogenesis और आयन चैनल समारोह । इस कार्यक्रम में भी काफी वृद्धि हुई न्यूरॉन फट फायरिंग आवृत्ति. में रहते हैं, चूहों की प्रेरण के जीन हस्ताक्षर का उत्पादन किया संवेदीकरण के लिए दोहराया कोकीन प्रशासन. इन परिवर्तनों में देखा neuronal संस्कृति और लाइव चूहों के समान हैं neuronal और व्यवहार में परिवर्तन द्वारा शुरू की दवाओं के दुरुपयोग.

दिन कहते हैं, अपने समूह के अध्ययन पहला सबूत-की-सिद्धांत का सबूत है कि CRISPR सक्रियण इस्तेमाल किया जा सकता है के लिए एक साथ और चयनात्मक विनियमन के एक जीन अभिव्यक्ति हस्ताक्षर vivo में.

“गंभीर” दिन कहा, “इन परिणामों का प्रतिनिधित्व करते हैं, पहला प्रदर्शन — हमारे ज्ञान करने के लिए — के मल्टिप्लेक्स जीन विनियमन में किसी भी neuropsychiatric मॉडल उपलब्ध कराने, एक रूपरेखा के लिए भविष्य के अध्ययन की जांच करने के लिए के बीच के रिश्ते बदल जीन कार्यक्रमों और neuronal रोग राज्यों.

“जबकि वर्तमान काम में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है कैसे सेलुलर विविधता के लिए योगदान देता है ट्रांसक्रिप्शनल प्रतिक्रिया के बाद एक प्रारंभिक कोकीन अनुभव,” दिन कहा, “कई बार प्रदर्शन करने के लिए दवाओं के दुरुपयोग को बढ़ावा देता है neurophysiological रूपांतरों कर रहे हैं कि सोचा ड्राइव करने के लिए बाध्यकारी दवा की मांग लंबे समय की समाप्ति के बाद का उपयोग करें. इसलिए, यह महत्वपूर्ण हो जाएगा के लिए भविष्य के अध्ययन के लिए इस पर विस्तार से काम की जांच ट्रांसक्रिप्शनल का परिणाम बार-बार या आत्म प्रशासित दवा के उपयोग पर एकल कोशिका के स्तर पर, के रूप में के रूप में अच्छी तरह से समझ कैसे इन परिवर्तन कर रहे हैं के भीतर बनाए रखा अलग अलग सेल आबादी से अधिक समय की लंबी अवधि में और एक परिणाम के रूप में इच्छाशक्ति दवा अनुभव है।”

कहानी का स्रोत:

सामग्री द्वारा ही प्रदान की जाती बर्मिंघम में अलबामा विश्वविद्यालय. मूल प्रश्न के लिखित द्वारा जेफ Hansen. नोट: सामग्री संपादित किया जा सकता है के लिए शैली और लंबाई ।



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