Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis zaprezentowali przełomowe, nieinwazyjne narzędzie umożliwiające monitorowanie neuronów i biocząsteczek aktywowanych w mózgu przez narkotyki psychodeliczne.

Innowacyjne narzędzie oparte na białkach o nazwie Ca2+-activated Split-TurboID (CaST) zostało opisane w badaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature Methods.

Rozwój CaST zbiegł się z rosnącym zainteresowaniem terapeutycznym potencjałem związków psychodelicznych w leczeniu zaburzeń mózgu, takich jak depresja, zespół stresu pourazowego (PTSD) i zaburzenia związane z używaniem substancji psychoaktywnych.

Wiadomo, że substancje psychodeliczne, takie jak LSD, DMT i psylocybina, wspomagają wzrost i wzmacnianie neuronów oraz ich połączeń w korze przedczołowej mózgu. Nowe narzędzie obiecuje pomóc naukowcom lepiej zrozumieć i wykorzystać te korzyści dla pacjentów z zaburzeniami mózgu.

„Ważne jest, aby pomyśleć o mechanizmach komórkowych, na które działają te substancje psychodeliczne” — powiedziała Christina Kim, adiunkt neurologii w UC Davis Center for Neuroscience and School of Medicine oraz współpracowniczka UC Davis Institute for Psychedelics and Neurotherapeutics. „Czym one są? Gdy już to wiemy, możemy zaprojektować różne warianty, które będą oddziaływać na ten sam mechanizm, ale z mniejszą liczbą skutków ubocznych”.

CaST oferuje znaczący postęp w śledzeniu procesów sygnalizacji molekularnej odpowiedzialnych za korzystne efekty neuroplastyczne substancji psychodelicznych. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod znakowania, które zajmują godziny, CaST kończy znakowanie komórkowe w ciągu zaledwie 10 do 30 minut.

„Zaprojektowaliśmy te białka w laboratorium, które można zapakować do DNA, a następnie umieścić w nieszkodliwych wirusach adenozależnych” – wyjaśnił Kim. „Gdy dostarczymy narzędzie CaST i te białka do neuronów, inkubują się one wewnątrz komórek i zaczynają się wyrażać”.

Badania, przeprowadzone we współpracy z Davidem Olsonem, dyrektorem założycielem Institute for Psychedelics and Neurotherapeutics, wykorzystały CaST do zbadania efektów psylocybiny u myszy. Podając myszom psylocybinę i stosując CaST w połączeniu z biotyną, naukowcy zidentyfikowali neurony ze zwiększonym poziomem wapnia w korze przedczołowej, regionie powiązanym z wieloma zaburzeniami mózgu, w którym psychedeliki promują wzrost neuronów.

„To, co jest fajne w CaST, to to, że można go stosować u swobodnie zachowującego się zwierzęcia” – zauważył Kim. „Biotyna jest również świetnym podłożem do znakowania, ponieważ istnieje wiele istniejących już narzędzi komercyjnych, które mogą raportować, czy biotyna jest obecna, czy nie, za pomocą prostej metody barwienia i obrazowania”.

Eksperyment proof-of-concept dostarczył „migawkę z kamery” aktywowanych obszarów w korze przedczołowej. Idąc dalej, Kim i jej współpracownicy zamierzają umożliwić znakowanie komórkowe w całym mózgu za pomocą CaST i wzbogacić sygnaturę poszczególnych białek wytwarzanych przez neurony dotknięte środkami psychodelicznymi.

„Chcemy zbadać ich całą zawartość pod kątem tego, jakie białka ekspresjonują, jakie geny ekspresjonują, i spróbować zobaczyć, co różni się u zwierząt leczonych psylocybiną w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi lub zwierzęcymi modelami chorób” – powiedział Kim.

Ostatecznym celem jest wyjaśnienie procesów komórkowych leżących u podstaw terapeutycznego działania substancji psychodelicznych, co potencjalnie może doprowadzić do opracowania nowych metod leczenia zaburzeń mózgu.

Kim wyraził zainteresowanie przyszłymi eksperymentami porównującymi aktywność neuronalną wywołaną przez substancje psychodeliczne z aktywnością wywołaną przez niehalucynogenne neuroterapeutyki.
„CaST będzie ważnym narzędziem w badaniu mechanizmów działania tych leków neuroterapeutycznych” – podsumował Kim.