Translacyjna neuronauka - Translational neuroscience
Neuronauka translacyjna to dziedzina badań, która stosuje badania neuronauki do przekładania lub rozwijania zastosowań klinicznych i nowatorskich terapii zaburzeń układu nerwowego . Pole obejmuje obszary, takie jak stymulacja głębokiego mózgu , interfejs maszyna mózgu , neurorehabilitacji i rozwój urządzeń do sensorycznej układu nerwowego, takie jak stosowania implanty słuchowe , implanty siatkówki i skór elektronicznych .
Klasyfikacja
Badania neuronauki translacyjne są podzielone na etapy badań, które są klasyfikowane przy użyciu systemu pięciostopniowego (T0-T4), począwszy od podstawowych badań naukowych, a skończywszy na zastosowaniach podstawowych odkryć naukowych w dziedzinie zdrowia publicznego. Chociaż kiedyś uważano je za liniowy postęp od nauk podstawowych do zastosowań w zakresie zdrowia publicznego, badania translacyjne, a w szczególności neuronauka translacyjna, są obecnie uważane za cykliczne, w których potrzeby zdrowia publicznego wpływają na podstawowe badania naukowe, które następnie pracują nad odkryciem mechanizmów problemów zdrowia publicznego i pracuje nad wdrożeniem klinicznym i zdrowia publicznego.
Etapy badań neuronauki translacyjnej są następujące:
- T0: Podstawowe badania naukowe
- T1: Badania przedkliniczne
- T2: Badania kliniczne lub neuronauka kliniczna
- T3: Wdrożenie kliniczne
- T4: Zdrowie publiczne
Metody
Elektrofizjologia
Elektrofizjologia jest wykorzystywana w neurobiologii translacyjnej jako środek do badania właściwości elektrycznych neuronów w modelach zwierzęcych, a także do badania właściwości ludzkich dysfunkcji neurologicznych. Techniki stosowane w modelach zwierzęcych, takie jak nagrania patch-clamp , zostały wykorzystane do zbadania reakcji neuronów na środki farmakologiczne. Elektroencefalografia (EEG) i magnetoencefalografia (MEG) są używane do pomiaru aktywności elektrycznej w ludzkim mózgu i mogą być używane w warunkach klinicznych do lokalizacji źródła zaburzeń neurologicznych w stanach takich jak padaczka , a także mogą być stosowane w warunkach badawczych zbadanie różnic w aktywności elektrycznej w mózgu między osobami normalnymi i zaburzeniami neurologicznymi.
Neuroobrazowanie
Neuroobrazowanie obejmuje różnorodne techniki stosowane do obserwowania aktywności lub struktur układu nerwowego lub w jego obrębie. Pozytonowa tomografia emisyjna (PET) została wykorzystana w modelach zwierzęcych, takich jak naczelne inne niż ludzie i gryzonie, do identyfikacji i celowania w molekularne mechanizmy chorób neurologicznych oraz do badania neurologicznego wpływu farmakologicznego uzależnienia od narkotyków. Podobnie, funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (fMRI) zostało wykorzystane do zbadania neurologicznych mechanizmów farmakologicznego uzależnienia od narkotyków, neurologicznych mechanizmów zaburzeń nastroju i lęku w populacjach starszych oraz neurologicznych mechanizmów zaburzeń, takich jak schizofrenia .
Terapia genowa
Terapia genowa polega na podawaniu kwasu nukleinowego w leczeniu zaburzenia. W neurobiologii translacyjnej terapia genowa polega na podawaniu kwasu nukleinowego w leczeniu zaburzenia neurologicznego. Terapia genowa okazała się skuteczna w leczeniu różnych zaburzeń, w tym zaburzeń neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Parkinsona (PD) i choroba Alzheimera (AD) , w modelach gryzoni i naczelnych innych niż ludzie, a także u ludzi, poprzez zastosowanie czynników neurotroficznych , takich jak czynnik wzrostu nerwów (NGF) , neurotroficzny czynnik pochodzenia mózgowego (BDNF) i czynnik neurotroficzny pochodzenia glejowego (GDNF) oraz poprzez zastosowanie enzymów, takich jak dekarboksylaza kwasu glutaminowego (GAD) , które powszechnie wykorzystują adeno- powiązane wirusy (AAV) jako wektor.
Komórki macierzyste
Komórki macierzyste , w szczególności indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC) , są wykorzystywane w badaniach neuronauki translacyjnej nie tylko do leczenia zaburzeń układu nerwowego, ale także jako źródło modeli dysfunkcji nerwowych. Na przykład, ze względu na ograniczone zdolności regeneracyjne ośrodkowego układu nerwowego, ludzkie embrionalne komórki macierzyste (hESC) , rodzaj pluripotencjalnych komórek macierzystych, zostały użyte jako zamiennik uszkodzonych neuronów, nowe podejście, które obejmuje chirurgiczne przeszczepienie płodowych komórek macierzystych.
Aplikacje
Zaburzenia neurorozwojowe
Zaburzenia neurorozwojowe charakteryzowane są jako zaburzenia, w których rozwój układu nerwowego został zakłócony i obejmują zaburzenia, takie jak zaburzenia uczenia się , zaburzenia ze spektrum autyzmu (ASD) , padaczka i niektóre zaburzenia nerwowo-mięśniowe . Translacyjne badania neurologiczne obejmują wysiłki mające na celu odkrycie mechanizmów molekularnych tych zaburzeń i pracę nad wyleczeniem populacji pacjentów. Ponadto badania neuronauki translacyjnej skupiły się na wyjaśnieniu przyczyn zaburzeń neurorozwojowych, czy to genetycznych, środowiskowych lub ich kombinacji, a także na taktyce zapobiegania, jeśli to możliwe.
Zaburzenia neurodegeneracyjne
Zaburzenia neurodegeneracyjne są wynikiem utraty funkcji neuronów w czasie, co prowadzi do śmierci komórki. Przykładowe choroby neurodegeneracyjne obejmują chorobę Alzheimera , chorobę Parkinsona i chorobę Huntingtona . Głównym celem badań neuronauki translacyjnej jest zbadanie mechanizmów molekularnych tych zaburzeń i zbadanie mechanizmów dostarczania leków do leczenia tych zaburzeń, w tym badanie wpływu bariery krew-mózg na dostarczanie leków oraz roli organizmu system immunologiczny w chorobach neurodegeneracyjnych.