Заміна хімічних зв’язків між нейронами на електричні допоможе лікувати психічні розлади

16 квітня 2025 р. 13:09

16 квітня 2025 р. 13:09

Біологи вперше генетично модифікували електричні синапси, тобто зв’язки, між нейронами ссавців. Для цього вони ввели мишам білок, що здатен напряму передавати сигнали від однієї клітини іншій, без участі хімічних синапсів. Це допоможе лікувати психічні розлади, пов’язані з порушенням передавання сигналів у мозку, такі як обсесивно-компульсивний розлад чи депресія. Присвячену відкриттю статтю опублікували на сайті препринтів bioRxiv.

Мозок миші з нейронами (позначені зеленим і червоним) і ядрами клітин (позначені синім). Allen Yen, Lab of Joseph Dougherty, Washington University School of Medicine in St. Louis

Для чого редагувати електричні синапси?

Сигнали між нейронами в людини й інших тварин можуть передаватися двома шляхами: через хімічні й електричні синапси. Хімічні синапси покладаються на молекули-посередники, звані нейромедіаторами, які одна клітина виділяє, а мембрана іншої розпізнає та поглинає. Одним із таких нейромедіаторів є дофамін, нестача якого призводить до депресії та хвороби Паркінсона.

Водночас електричні синапси не покладаються на молекули-посередники, натомість передаючи заряд від однієї клітини до іншої через потік заряджених частинок крізь білки, що з’єднують два нейрони. Електричні синапси в процесі еволюції виникли першими та діють швидше. Оскільки порушення вироблення нейромедіаторів може призвести до припинення роботи хімічних синапсів, американські науковці з Єльського університету вирішили дослідити, чи можна замінити хімічні синапси електричними.

Як спрацювало введення мишам електричних синапсів?

Раніше генетичну модифікацію електричних синапсів проводили на нематодах, або круглих червах, адже ці синапси частіше трапляються в безхребетних тварин. Цього ж разу науковці виділили гени, що кодують ключові для електричних синапсів білки-конексини окуня білого (Morone americana). Цей ген вводили мишам за допомогою нешкідливого вірусу, який вбудовувався в ДНК нейронів.

Щоб з’ясувати, куди саме доставляти гени білків-конексинів, науковці вимірювали активність мозку мишей за допомогою мініатюрних вбудованих у мозок електродів. Це робили у стані спокою та тоді, коли в мишей викликали тривогу чи агресію. Так вдалося виявити сигнальний шлях у фронтальній корі, відповідальний за тривожність. І коли в нейрони цього сигнального шляху ввели гени конексинів, миші стали більш схильними до соціалізації та дослідження довкілля.

Також науковці провели дослідження на мишах із симптомами, подібними на обсесивно-компульсивний розлад у людей. До втручання ці миші надміру чистили шерсть, що призводило до часткового облисіння морди. Науковці ввели й цим мишам гени конексинів, що призвело до формування електричних синапсів у їхньому мозку. Завдяки цьому миші менше чистили шерсть і дві третини з них не мали таких серйозних симптомів, як облисіння морди.

Як електричні синапси допоможуть з лікуванням людей?

Електричні синапси можуть замінити сучасні ліки від психічних розладів, таких як шизофренія, обсесивно-компульсивний розлад і депресія, та розладів аутистичного спектра, які націлені на нормалізацію роботи хімічних синапсів. Для більшості цих розладів уже відомі нейрони, робота яких порушується, а також існують моделі на тваринах, що дозволить випробувати цей підхід.

Оскільки додавання електричних синапсів також зробило мишей більш схильними до соціалізації, вони можуть допомогти з лікуванням важких випадків соціальної тривожності. Однак для цього генетичне редагування за допомогою вірусів-носіїв потрібних генів мають визнати безпечним і схвалити для лікування психічних розладів.

Як електричні імпульси використовують для впливу на мозок

☺️ Нещодавно клінічні випробування підтвердили, що домашня електрична стимуляція лобних часток мозку знижує симптоми депресії.

🧠 Електричний мозковий імплант для контролю проявів епілепсії науковці також пристосували для боротьби з обсесивно-компульсивним розладом.

⚡ Окрім цього, електрична стимуляція мозку допомогла підвищити самоконтроль, що важливо для лікування психічних розладів.

Наука