Neuronauka translacyjna
Neuronauka translacyjna to dziedzina nauki, która wykorzystuje badania neurologiczne do przełożenia lub rozwinięcia ich w zastosowania kliniczne i nowe terapie zaburzeń układu nerwowego . Dziedzina ta obejmuje obszary takie jak głęboka stymulacja mózgu , interfejsy maszyn mózgowych , neurorehabilitacja oraz opracowywanie urządzeń dla czuciowego układu nerwowego, takich jak stosowanie implantów słuchowych , implantów siatkówkowych i elektronicznych skór .
Klasyfikacja
Badania neuronauki translacyjnej są podzielone na etapy badań, które są klasyfikowane przy użyciu systemu pięciu poziomów (T0-T4), począwszy od podstawowych badań naukowych, a kończąc na zastosowaniach podstawowych odkryć naukowych w zdrowiu publicznym. Kiedyś uważano, że postęp liniowy od nauki podstawowej do zastosowań w zdrowiu publicznym, badań translacyjnych, a w szczególności neuronauki translacyjnej, jest obecnie uważany za cykliczny, w którym potrzeby zdrowia publicznego informują o badaniach podstawowych, które następnie działają w celu odkrycia mechanizmów problemów zdrowia publicznego i działa na rzecz wdrożenia klinicznego i zdrowia publicznego.
Etapy badań neuronauki translacyjnej są następujące:
- T0: Podstawowe badania naukowe
- T1: Badania przedkliniczne
- T2: Badania kliniczne lub neurologia kliniczna
- T3: Wdrożenie kliniczne
- T4: Zdrowie publiczne
Metody
Elektrofizjologia
Elektrofizjologia jest wykorzystywana w neurobiologii translacyjnej jako sposób badania właściwości elektrycznych neuronów w modelach zwierzęcych, a także do badania właściwości dysfunkcji neurologicznych człowieka. Techniki stosowane w modelach zwierzęcych, takie jak zapisy patch-clamp , zostały wykorzystane do zbadania, w jaki sposób neurony reagują na środki farmakologiczne. Elektroencefalografia (EEG) i magnetoencefalografia (MEG) są używane do pomiaru aktywności elektrycznej w ludzkim mózgu i mogą być stosowane w warunkach klinicznych do lokalizowania źródła dysfunkcji neurologicznych w stanach takich jak epilepsji i może być również wykorzystany w warunkach badawczych do zbadania różnic w aktywności elektrycznej w mózgu między osobami zdrowymi a osobami z dysfunkcjami neurologicznymi.
Neuroobrazowanie
Neuroobrazowanie obejmuje różnorodne techniki stosowane do obserwacji 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 ukierunkowania mechanizmów molekularnych chorób neurologicznych oraz do badania neurologicznego wpływu farmakologicznego uzależnienia od narkotyków. Podobnie, funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI) został wykorzystany do zbadania neurologicznych mechanizmów farmakologicznego uzależnienia od narkotyków, neurologicznych mechanizmów zaburzeń nastroju i lękowych w populacjach starszych oraz neurologiczne mechanizmy zaburzeń, takich jak schizofrenia .
Terapia genowa
Terapia genowa polega na dostarczaniu kwasu nukleinowego w celu leczenia zaburzenia. W neurobiologii translacyjnej terapia genowa polega na dostarczaniu kwasu nukleinowego w celu leczenia zaburzenia neurologicznego. Udowodniono, że terapia genowa jest skuteczna w leczeniu różnych zaburzeń, w tym zaburzeń neurodegeneracyjnych , takich jak choroba Parkinsona (PD) i choroba Alzheimera (AD) , na modelach gryzoni i naczelnych innych niż człowiek oraz u ludzi, poprzez zastosowanie czynników neurotroficznych , takie jak czynnik wzrostu nerwów (NGF) , czynnik neurotroficzny pochodzenia mózgowego (BDNF) i czynnik neurotroficzny pochodzenia glejowego (GDNF) oraz poprzez zastosowanie enzymów, takich jak dekarboksylaza kwasu glutaminowego (GAD) , które zwykle wykorzystują wirusy związane z adenowirusami (AAV) jako wektor.
Komórki macierzyste
Komórki macierzyste , w szczególności indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC) , są wykorzystywane w badaniach neuronauki translacyjnej nie tylko jako leczenie zaburzeń układu nerwowego, ale także jako źródło modeli dysfunkcji neuronów. Na przykład, ze względu na ograniczone zdolności regeneracyjne ośrodkowego układu nerwowego, ludzkie embrionalne komórki macierzyste (hESC) , rodzaj pluripotencjalnych komórek macierzystych, zostały wykorzystane jako zamiennik uszkodzonych neuronów, co jest nowatorskim podejściem obejmującym chirurgiczny przeszczep płodowych komórek macierzystych
Aplikacje
Zaburzenia neurorozwojowe
Zaburzenia neurorozwojowe są scharakteryzowane jako zaburzenia, w których rozwój układu nerwowego został zakłócony i obejmują zaburzenia, takie jak trudności w uczeniu 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 prace nad wyleczeniem w populacjach pacjentów. Ponadto translacyjne badania neuronaukowe koncentrowały się na wyjaśnieniu przyczyny zaburzeń neurorozwojowych, czy to genetycznej, środowiskowej lub kombinacji obu, a także na taktyce zapobiegania, jeśli to możliwe.
Zaburzenia neurodegeneracyjne
Zaburzenia neurodegeneracyjne są wynikiem utraty funkcji neuronów w czasie, co prowadzi do śmierci komórki. Przykłady zaburzeń neurodegeneracyjnych obejmują chorobę Alzheimera , chorobę Parkinsona i chorobę Huntingtona . Celem badań neuronauki translacyjnej jest badanie mechanizmów molekularnych tych zaburzeń oraz badanie mechanizmów dostarczania leków do leczenia tych zaburzeń, w tym badanie wpływu bariery krew-mózg na dostarczanie leków oraz roli układ odpornościowy organizmu w chorobach neurodegeneracyjnych.