ილიას სახელმწიფო უნივერსიტეტის სამეცნიერო კვლევების ონლაინ პლატფორმა

პროექტები

    მიმდინარე
2022-01-31 - 2025-11-30

მღრღნელების პროპიონის მჟავას აუტიზმის მოდელი: სოციალური თავის ტვინი - ნანოანალიტიკური მიდგომა სპეციალური აქცენტით ნეირონულ პოროსომაზე

განმახორციელებელი:: ქიმიური ბიოლოგიის ინსტიტუტი

პოროსომა, უჯრედის პლაზმურ მემბრანაზე არსებული მაღალსპეციალიზირებული და მაღალაქტიური ფუნქციური ნანოდანაყოფი, მოლეკულების ტრანსმემბრანულ სეკრეციაზე პასუხისმგებელი უნივერსალური ნანომანქანაა. პოროსომას შემადგენლობაში შემავალი მემბრანა-ასოცირებული ცილები და ლიპიდები მკაცრად ორგანიზებულ სამგანზომილებიან ანსამბლებს ჰქმნიან, რომლებიც ყველა ტიპის სეკრეტორულ უჯრედებში, მათ შორის, ჯირკვლოვანი უჯრედების აპიკალურ მემბრანაზე და პრესინაფსური ტერმინალების პლაზმურ მემბრანაზე ვლინდებიან. სხვადასხვა ტიპის სეკრეტორულ უჯრედებში პოროსომას სპეციფიური ზომები, უნივერსალური ფორმა, მსგავსი ქიმიური შემადგენლობა და გავრცელების მსგავსი პატერნი ახასიათებს. სეკრეტორულ უჯრედებში პოროსომას ნანოაღნაგობა, თავდაპირველად ატომურ-ძალოვანი მიკროსკოპით და ტრანსმისიული ელექტრონული მიკროსკოპით აღწერეს; ასეთი აღნაგობა შემდგომში მთელი რიგი ნანობიოლოგიური მიდგომებით დადასტურდა. მაგრამ თუ ინტაქტურ თავის ტვინში პოროსომას რაოდენობრივი და თვისობრივი მახასიათებლები კარგად არის ცნობილი, გაცილებით მცირე ინფორმაციაა ნეირონული პოროსომას ისეთი სტრუქტურული, ქიმიური და ფუნქციური ფლუქტიაციების შესახებ, რომლებიც გარკვეული ტიპის უჯრედის/ქსოვილის ფუნქციურ მდგომარებასთან, გენეტიკურ/ეპიგენეტიკურ ფაქტორებთან, ფარმაკოლოგიურ და ტოქსიკოლოგიურ ზემოქმედებებთან ან სხვადასხვა პათოლოგიურ მდგომარეობებთან შეიძლება იყვნენ დაკავშირებული. წარმოდგენილი ინტერდისციპლინარული და მულტიმოდალური კვლევა, ეფუძნება რა ნეირომეცნიერების დარგში ინოვაციურ კონცეფციას - მაღალრეზოლუციური მიკროსკოპიის მთელი რიგი მეთოდების კომპლექსურ გამოყენებას - მიზნად ისახავს შემდეგი ჰიპოთეზის დამტკიცებას: პროპიონის მჟავათი (პპმ) გამოწვეული აუტიზმის მსგავსი ქცევითი პათოლოგიები ხასიათდებიან ნეიროტრანსმისიის ცვლილებებით, რაც პოროსომას ალტერაციებთან უნდა იყოს დაკავშირებული. კერძოდ, ვვარაუდობთ, რომ პოროსომა, ფიზიოლოგიურად აქტიური ნანომანქანა, რომელიც პლაზმური მემბრანას გასწვრივ ნეიროტრანსმიტერის ტრანსფერს ემსახურება, პპმ-ის მიერ უჯრედის მეტაბოლიზმის შეწყვეტის პირობებში ნორმალურ „სიცოცხლისუნარიანობას“, დინამიკას და ფუნქციურ არქიტექტურას ვერ შეინარჩუნებს. კვლევა ჩატარდება in vivo და in vitro - საკონტროლო/ინტაქტურ და პპმ-ით დამუშავებულ ამიგდალას და ჰიპოკამპის ნეირონებზე. in vitro ექსპერიმენტის შემთხვევაში, ქსოვილის/ორგანული ფიზიოლოგიის და პათოლოგიის უკეთ მიმიცირების მიზნით, 2D კულტურის გარდა, ასევე შესწავლილი იქნება 3D ნეირონული კულტურა. პოროსომას აღნაგობა აღწერილი იქნება  ფოტონური მიკროსკოპიის თანამედროვე ტექნიკებით და მიდგომებით (ოპტიკური ტომოგრაფია, ფლუორესცენტული მიკროსკოპია, ლაზერული კონფოკალური მიკროსკოპია, სუპერრეზოლუციური ელექტრონული მიკროსკოპია) და მაღალრეზოლუციური ტრანსმისიული ელექტრონული მიკროსკოპიის, ელექტრონულ-მიკროსკოპული ტომოგრაფიის და ატომურ-ძალოვან-მიკროსკოპიის მიდგომებით. გარდა ამისა, პპმ-ით გამოწვეული მეტაბოლური დარღვევების სტრუქტურული ფონის გამოვლენის/ვიზუალიზაციის მიზნით, აღწერილი იქნება ბირთვაკის  ულტრასტრუქტურა, რომელიც r-გენების ტრანსკრიფციის, pre-rRNA-ის პროცესინგის და რიბოსომული ასამბლირების ეფექტურ კრიტერიუმად არის მიჩნეული. იდეა შემდეგია: ყოველი ტიპის უჯრედის ნებისმიერი აქტივობა რიბოსომების პროდუცირების უნარზეა დამოკიდებული. შესაბამისად, თუ დავუშვებთ, რომ პპმ უჯრედის გარკვეული მეტაბოლური გზების შეკავებას იწვევს, დიდი ვარაუდით უჯრედის მთელი მეტაბოლიზმი შეიცვლება. თავის მხრივ, არასწორად წარმართული მოლეკულური მოვლენები შემაკავებელ ეფექტს მოახდენენ r-გენებზე, რაც ბირთვაკის ინაქტივირებულ ფენოტიპში გამოვლინდება. პპმ-ით გამოწვეული ნეირონული პოროსომას აღნაგობის, ქიმიზმის და ფუნქციის ცვლილებების, ასევე პოროსომების რაოდენობრივი ფლუქტუაციების გამოვლენა უმნიშვნელოვანესი უნდა იყოს შემდგომ მოდელურ ექსპერიმენტებში ფსიქოაქტიური ნივთიერებების ეფექტურობის, ფსიქიატრიული მდგომარეობების და სხვა ანალოგიური საკითხების ნანოდონეზე გაშუქების თვალსაზრისით.  შესაბამისად, მიგვაჩნია, რომ თანამედროვე და განსაკუთრებით მაღალინფორმაციული ტექნიკური მიდგომებით ნერვული უჯრედის/ქსოვილის მიკრო-, ულტრა, და ნანოაღნაგობაში განვითარებული სტრუქტურულ-ფუნქციური დარღვევების ცოდნა წამყვანი იქნება, როგორც ფუნდამენტური ნეირობიოლოგიის, ასევე კლინიკური ნეირომეცნიერების თვალსაზრისით.


პროექტები » ყველას ნახვა