Translační neurovědy - Translational neuroscience - Wikipedia

Translační neurovědy je obor, který aplikuje základní neurovědy výzkum převést nebo vyvinout do klinických aplikací a nových terapií pro poruchy nervového systému.[1][2] Pole zahrnuje oblasti jako hluboká stimulace mozku, rozhraní mozkových strojů, neurorehabilitace a vývoj zařízení pro senzorický nervový systém, jako je používání sluchové implantáty, implantáty sítnice, a elektronické skiny.

Klasifikace

Translační neurovědecký výzkum je kategorizován do fází výzkumu, které jsou klasifikovány pomocí pětistupňového systému (T0-T4), počínaje základním vědeckým výzkumem a konče aplikacemi základních vědeckých objevů v oblasti veřejného zdraví.[3] Zatímco kdysi byl považován za lineární postup od základní vědy k aplikaci ve veřejném zdraví, translační výzkum a zejména translační neurověda je nyní považován za cyklický, kde potřeby veřejného zdraví informují o základním vědeckém výzkumu, který pak pracuje na objevení mechanismů problémů veřejného zdraví a pracuje na implementaci klinického a veřejného zdraví.

Fáze translačního neurovědeckého výzkumu jsou následující:[4]

Metody

Elektrofyziologie

Elektrofyziologie se používá v translační neurovědě jako prostředek ke studiu elektrických vlastností neuronů na zvířecích modelech a ke zkoumání vlastností lidské neurologické dysfunkce.[3] Techniky používané na zvířecích modelech, jako např nahrávky patch-clamp, byly použity ke zkoumání toho, jak neurony reagují na farmakologické látky. Elektroencefalografie (EEG) a magnetoencefalografie (MEG) se používají k měření elektrické aktivity v lidském mozku a lze je použít v klinickém prostředí k lokalizaci zdroje neurologické dysfunkce v podmínkách, jako je epilepsie, a lze jej také použít v prostředí výzkumu ke zkoumání rozdílů v elektrické aktivitě v mozku mezi normálními a neurologicky dysfunkčními jedinci.[3]

Neuroimaging

Skener fMRI.

Neuroimaging zahrnuje řadu technik používaných k pozorování činnosti nebo struktur nervového systému nebo v jeho rámci. Pozitronová emisní tomografie (PET) se používá na zvířecích modelech, jako jsou primáti a hlodavci, k identifikaci a cílení molekulárních mechanismů neurologických onemocnění a ke studiu neurologického dopadu farmakologické závislosti na drogách.[5][6][7] Podobně, funkční magnetická rezonance (fMRI) se používá ke zkoumání neurologických mechanismů farmakologické závislosti na drogách, neurologických mechanismů nálada a úzkostné poruchy u starších populací a neurologické mechanismy poruch, jako je schizofrenie.[8][9][10][11]

Genová terapie

Genová terapie je dodávka nukleové kyseliny jako léčba poruchy. V translační neurovědě je genová terapie dodávání nukleové kyseliny jako léčba neurologické poruchy. Genová terapie se osvědčila při léčbě různých poruch, včetně neurodegenerativní poruchy jako Parkinsonova choroba (PD) a Alzheimerova choroba (AD), na modelech hlodavců a subhumánních primátů a na lidech pomocí aplikace neurotrofické faktory, jako nervový růstový faktor (NGF), neurotrofický faktor odvozený z mozku (BDNF), a neurotrofický faktor odvozený od gliální buněčné linie (GDNF), a prostřednictvím aplikace enzymů, jako je dekarboxyláza kyseliny glutamové (GAD), které běžně používají adeno-asociované viry (AAV) jako vektor.[12][13][14][15]

Kmenové buňky

Kmenové buňky, zejména indukované pluripotentní kmenové buňky (iPSC), jsou využívány ve výzkumu translační neurovědy nejen jako léčba poruch nervového systému, ale také jako zdroj pro modely neurální dysfunkce.[16] Například kvůli omezeným regeneračním schopnostem centrálního nervového systému lidské embryonální kmenové buňky (hESC), typ pluripotentní kmenové buňky, byl použit jako náhrada za poškozené neurony, nový přístup, který zahrnuje chirurgickou transplantaci fetálních kmenových buněk[17]

Aplikace

Poruchy nervového vývoje

Poruchy nervového vývoje jsou charakterizovány jako poruchy, u nichž byl narušen vývoj nervového systému, a zahrnují poruchy jako např poruchy učení, poruchy autistického spektra (ASD), epilepsie a jisté neuromuskulární poruchy. Translační neurovědecký výzkum zahrnuje snahy odhalit molekulární mechanismy těchto poruch a usilovat o vyléčení populací pacientů.[16][18][19] Dále se translační neurovědecký výzkum zaměřil na objasnění příčiny poruch neurového vývoje, ať už genetických, environmentálních nebo kombinací obou, a taktiky prevence, pokud je to možné.[19]

Neurodegenerativní poruchy

Neurodegenerativní poruchy jsou výsledkem neuronální ztráty funkce v průběhu času, která vede k buněčné smrti. Mezi příklady neurodegenerativních poruch patří Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba, a Huntingtonova choroba.[20] Výzkum translační neurovědy se zaměřuje na zkoumání molekulárních mechanismů pro tyto poruchy a na zkoumání mechanismů podávání léků k léčbě těchto poruch, včetně zkoumání dopadu hematoencefalická bariéra o dodávce drog a úloze těla imunitní systém u neurodegenerativních poruch.[16]

Viz také

Reference

  1. ^ Translační neurovědy, University of Chicago
  2. ^ Translační neurovědyDe Gruyter
  3. ^ A b C Tuszynski MH (2012). "Úvod". Translační neurověda: průvodce úspěšným programem. Garcia-Rill, Edgar. Chichester, West Sussex, Velká Británie: Wiley-Blackwell. s. 1–6. doi:10.1007/978-1-4899-7654-3_1. ISBN  9781118260470. OCLC  769189209.
  4. ^ „Translační vědecké spektrum“. Národní centrum pro rozvoj translačních věd. 2015-03-12. Citováno 2019-02-25.
  5. ^ Higuchi M, Maeda J, Ji B, Tokunaga M, Zhang MR, Maruyama M, Ono M, Fukumura T, Suhara T (2012). "PET aplikace na zvířecích modelech neurodegenerativních a neurozánětlivých poruch". V Carter CS, Dalley JW (eds.). Zobrazování mozku v behaviorální neurovědě. Aktuální témata v behaviorálních neurovědách. 11. Springer Berlin Heidelberg. str. 45–64. doi:10.1007/7854_2011_167. ISBN  9783642287114. PMID  22016108.
  6. ^ Gould RW, Porrino LJ, Nader MA (2012). „Nehumánní primátové modely závislosti a zobrazování PET: dysregulace dopaminového systému“. V Carter CS, Dalley JW (eds.). Zobrazování mozku v behaviorální neurovědě. Aktuální témata v behaviorálních neurovědách. 11. Springer Berlin Heidelberg. s. 25–44. doi:10.1007/7854_2011_168. ISBN  9783642287114. PMC  3831150. PMID  22020537.
  7. ^ Aarons AR, Talan A, Schiffer WK (2012). „Experimentální protokoly pro zobrazování chování: vidění zvířecích modelů zneužívání drog v novém světle“. V Carter CS, Dalley JW (eds.). Zobrazování mozku v behaviorální neurovědě. Aktuální témata v behaviorálních neurovědách. 11. Springer Berlin Heidelberg. 93–115. doi:10.1007/7854_2012_206. ISBN  9783642287114. PMID  22411423.
  8. ^ Libby LA, Ragland JD (2012). „FMRI jako měřítko kognitivních obvodů mozku u schizofrenie“. V Carter CS, Dalley JW (eds.). Zobrazování mozku v behaviorální neurovědě. Aktuální témata v behaviorálních neurovědách. 11. Springer Berlin Heidelberg. 253–67. doi:10.1007/7854_2011_173. ISBN  9783642287114. PMC  4332581. PMID  22105156.
  9. ^ Salo R, Fassbender C (2012). „Strukturální, funkční a spektroskopické studie závislosti metamfetaminu na MRI“. V Carter CS, Dalley JW (eds.). Zobrazování mozku v behaviorální neurovědě. Aktuální témata v behaviorálních neurovědách. 11. Springer Berlin Heidelberg. 321–64. doi:10.1007/7854_2011_172. ISBN  9783642287114. PMID  22094881.
  10. ^ Minzenberg MJ (2012). "Farmakologické MRI přístupy k porozumění mechanismům působení léku". V Carter CS, Dalley JW (eds.). Zobrazování mozku v behaviorální neurovědě. Aktuální témata v behaviorálních neurovědách. 11. Springer Berlin Heidelberg. str. 365–88. doi:10.1007/7854_2011_177. ISBN  9783642287114. PMID  22057623.
  11. ^ Andreescu C, Aizenstein H (2012). „Studie MRI u poruch nálady v pozdním životě“. V Carter CS, Dalley JW (eds.). Zobrazování mozku v behaviorální neurovědě. Aktuální témata v behaviorálních neurovědách. 11. Springer Berlin Heidelberg. 269–87. doi:10.1007/7854_2011_175. ISBN  9783642287114. PMC  3733498. PMID  22167336.
  12. ^ Kaplitt MG, Během MJ (2016). Tuszynski MH (ed.). GAD Gene Therapy for Parkinson's Disease. Translační neurověda: Základní přístupy k neurologickým poruchám. Springer USA. str. 89–98. doi:10.1007/978-1-4899-7654-3_5. ISBN  9781489976543.
  13. ^ Bankiewicz K, Sebastian WS, Samaranch L, Forsayeth J (2016). Tuszynski MH (ed.). GDNF a AADC genová terapie pro Parkinsonovu chorobu. Translační neurověda: Základní přístupy k neurologickým poruchám. Springer USA. str. 65–88. doi:10.1007/978-1-4899-7654-3_4. ISBN  9781489976543.
  14. ^ Tuszynski MH, Nagahara AH (2016). Tuszynski MH (ed.). Genová terapie NGF a BDNF pro Alzheimerovu chorobu. Translační neurověda: Základní přístupy k neurologickým poruchám. Springer USA. 33–64. doi:10.1007/978-1-4899-7654-3_3. ISBN  9781489976543.
  15. ^ Murlidharan G, Samulski RJ, Asokan A (2016). Tuszynski MH (ed.). Genová terapie poruch CNS pomocí rekombinantních AAV vektorů. Translační neurověda: Základní přístupy k neurologickým poruchám. Springer USA. str. 9–32. doi:10.1007/978-1-4899-7654-3_2. ISBN  9781489976543.
  16. ^ A b C Nikolich K, Hyman SE (2016). „Co víme o poruchách nervového vývoje v raném věku?“. Translační neurověda: směrem k novým terapiím. Cambridge, MA: MIT Press. ISBN  9780262329859. OCLC  919201534.
  17. ^ Bongso A, Lee EH (2011). „Od kmenových buněk k neuronům: překlad základních věd do předklinické validace zvířat“. Kmenové buňky: od lavice po postel (2. vyd.). Singapur: World Scientific. ISBN  9789814289399. OCLC  738438261.
  18. ^ Owen MJ (2015). „Psychotické poruchy a neurovývojové kontinuum“. Translační neurověda: Směrem k novým terapiím. Nikolich, Karoly, Hyman, Steven E. MIT Press. ISBN  9780262329859.
  19. ^ A b Heckers S, Hyman SE, Bourgeron T, Cuthbert BN, Gur RE, Joyce C, Meyer-Lindenberg A, Owen MJ, State MW (2015). „Neurodevelopmentální poruchy: co je třeba udělat?“. Translační neurověda: Směrem k novým terapiím. Nikolich, Karoly, Hyman, Steven E. MIT Press. ISBN  9780262329859.
  20. ^ „Neurodegenerativní nemoci“. Národní ústav environmentálních zdravotnických věd. Citováno 2019-02-27.