Részletes keresés

Hogy az előző bejegyzésben bemutatott mérések alapján megértsük, hogyan hangolódnak egymáshoz az egyterületek az agyműködés során, egy meglehetősen bonyolult rejtvény kell megfejteni: az egy-egy kísérlet során keletkező hatalmas adatmennyiséget (naponta akár több TB) zajmentesíteni, majd értelmezni is kell. Ebben matematikusok és fizikusok által fejlesztett összetett statisztikai módszerek és modellek segítenek. 

Ez lesz egy időre az utolsó #agytechnikák bejegyzés, de erre még szükség van ahhoz, hogy visszatérhessünk az #agyséta rovat megakadt gondolatmenetéhez, amiben az agykérgi területek (meta-hálózatok) dinamikáját mutatjuk be.

Egy idegsejtre másodpercenként sokezer serkentő és gátló szinaptikus áram érkezik, melyek bonyolult módon hatnak kölcsön. Az áramok a dendriteken terjedés közben erősödhetnek, gyengülhetnek, gyakran kalcium tüskéket váltanak ki. 

A fiziológiai módszerek lajstromozása környékén bemutattam a transzgenikus technológiával sejtekben kifejezhető Ca érzékelő molekulákat (szenzorok, GCaMP család), melyek lehetővé teszik nagy sejtpopulációk aktivitásának, illetve egyedi sejtek jelintegrációs folyamatainak mérését. Azonban számos más optikai szenzor-molekula család létezik. Ezeket mutatjuk be ebben a bejegyzésben. Az optikai szenzorok erőssége, hogy képalkotó eljárásokkal, fénysugarakat rögzítő kamerákkal gyorsan, 2 vagy 3D képet lehet nyerni egy nagy terület, pl. egy agykérgi terület vagy kisebb állatok esetében az egész agy aktivitásáról.

A genetikai módosítás régen hosszú, drága és kiszámíthatatlan folyamat volt, mert a zigóta sejtmagjába injektált, vagy vírusokkal bevitt DNS darabok véletlenszerűen épültek be a genomba. A legjobb esetben szépen működött, amit terveztünk, mellékhatások nélkül. Leggyakrabban nem kaptunk génkifejeződést. De igen sokszor az is előfordult, hogy a génkifejeződés megtörtént, de a bevitt konstrukció a véletlen beépülés miatt, egy másik génbe szúródott be, ezzel megváltoztatva szabályozását, vagy tönkretéve a gén strukturális részét. Ezzel a transzgénikus állatnak egyéb tulajdonságai is megváltoztak. Nem árt, ha az ember tisztában van ezzel a lehetőséggel, amikor transzgénikus állatot használ. Csak olyat érdemes, ami alaposan tesztelve volt (az persze egy filozófiai kérdés, lehet-e minden, akár ismeretlen változásra is tesztelni). 

Mik azok az organoidok és mire jók? Nevük organ-oid, magyarul szerv-szerű, azt jelenti, hogy olyan tenyésztett, összetett szövetképződmények, melyek igazi szervekre hasonlító felépítést mutatnak. 

Az idegrendszeri betegségek nagy része nem egyetlen hibás gén miatt alakul ki, hanem sok száz vagy ezer, önmagában betegséget nem okozó apró genetikai variáns szerencsétlen kombinációja miatt. Ezért hívjuk őket poligénes (sokgénes) betegségeknek. Ide tartozik például: skizofrénia, major depresszió, bipoláris zavar, autizmus spektrum zavar, ADHD, Alzheimer-kór korai rizikóvariánsai, szorongásos zavarok és az addikciók genetikai hajlama.

Az „omics” gyűjtőfogalom olyan módszerekre, amelyek egyszerre több ezer komponenst mérnek. Nagy áteresztőképességű molekuláris térképezés, mely előbb üt, aztán kérdez. Azaz rengeteg adatot gyűjt be, majd utána big-data elemzésekkel feltárja az összefüggéseket.  •    genomika – teljes DNS•    transzkriptomika – összes mRNS•    proteomika – összes fehérje•    metabolomika – anyagcsere-molekulák•    lipidomika – lipidfajták profilja•    epigenomika – kromatinállapot, DNS-reguláció

Emlékeztek még arra, a hőskorban hogyan néztük meg mely agyterület van összeköttetésben egy másikkal? Nyomkövető anyagokat, vagy kicsit később vírusokat adtunk be egy-egy agyterületre, majd immunfestéssel kimutattuk, hogy egyes sejtek hova küldik axonjaikat. Ezekkel a módszerekkel egyedi kísérletekkel lehetett felderíteni, hogy egy terület hova vetít (anterográd jelölés), vagy mely területek vetítenek egy helyre (retrográd jelölés). Az agyban azonban sok terület van, és a kombinatorikus robbanás miatt ezeket rengeteg lehetséges pálya kötheti össze. Arról nem is beszélve, hogy tapasztalatink szerint, egy agyterület különböző sejtcsoportjai más célterületre vetíthetnek. Szükség volt tehát olyan módszerekre, melyek egy menetben rengeteg vetítést derítenek fel, és még a kiinduló sejtek típusát is meghatározzák.

És akkor most lassú nyugalmas tempóban vágjunk bele az utóbbi években kidolgozott mérési és kísérleti módszerekbe. Megnézzük részleteikben hogyan működnek és mire használhatók.