Открытие наноразмеров, сделанное учеными Северо-Западной медицины, помогает объяснить, как биполярное расстройство влияет на мозг, и может однажды привести к новым лекарственным препаратам для лечения психического заболевания.
Ученые использовали новый метод визуализации сверхвысокого разрешения – тот же метод, который был отмечен Нобелевской премией по химии 2014 года – для изучения тканей мозга мышей с биполярным поведением. В синапсах (где происходит коммуникация между клетками мозга) они обнаружили крошечные "нанодомен" структуры с концентрированными уровнями ANK3 – гена, наиболее тесно связанного с риском биполярного расстройства. ANK3 кодирует белок анкирин-G.
"Мы знали, что анкирин-G играет важную роль в биполярном заболевании, но не знали, как," сказал ученый Северо-Западной медицины Питер Пензес, автор статьи. "С помощью этого метода визуализации мы обнаружили ген, сформированный в структурах нанодоменов в синапсах, и определили, что эти структуры контролируют или регулируют поведение синапсов."
Пензес – профессор физиологии, психиатрии и поведенческих наук в Медицинской школе им. Файнберга Северо-Западного университета. Результаты опубликованы в журнале Neuron.
Громкие дела, в том числе актриса Кэтрин Зета-Джонс и политик Джесси Джексон-младший., привлекли внимание к биполярному расстройству. Болезнь вызывает необычные изменения в настроении, энергии, уровне активности и способности выполнять повседневные задачи. Около 3 процентов американцев испытывают симптомы биполярного расстройства, и лекарства от них нет.
Недавние крупномасштабные генетические исследования человека показали, что гены могут способствовать риску заболеваний наряду со стрессом и другими факторами окружающей среды. Однако как эти гены риска влияют на мозг, неизвестно.
Это первый раз, когда какой-либо ген психиатрического риска был проанализирован на таком детальном уровне разрешения. Как поясняется в статье, Пензес использовал микроскоп Nikon со структурированным освещением и сверхвысоким разрешением для изучения мышиной модели биполярного расстройства. Микроскоп обеспечивает разрешение до 115 нанометров. Чтобы представить этот размер в перспективе, нанометр составляет одну десятую микрона, а в одном дюйме 25 400 микрон. В мире существует очень мало таких микроскопов.
"Есть важная информация о генах и заболеваниях, которые можно увидеть только на этом уровне разрешения," Пензес сказал. "Мы даем нейробиологическое объяснение функции ведущего гена риска, и это может дать представление о нарушениях при биполярном расстройстве."
Биологическая основа, представленная в этой статье, может быть использована в исследованиях биполярного расстройства на людях в будущем с целью разработки терапевтических подходов для нацеливания на эти гены.