Azonosították az ecetmuslicákban (Drosophila melanogaster) azokat a sejtcsoportokat, amik a kokainra adott válaszreakciókért felelnek. A dél-karolinai Clemson Egyetem Humángenetikai Központjának (CHG) kutatói tanulmányban számoltak be a felfedezésről, amely új függőségkezelési terápiák kialakítása előtt nyithatja meg az utat.

Noha a kokain idegrendszerre gyakorolt hatásait a tudomány eddig is jól ismerte, a szerrel szemben kialakított környezeti és genetikai érzékenység egyénenként változik, ami megnehezíti a hatásmechanizmus szakszerű feltérképezését.

Gondolkozz az okain is tán

Trudy Mackay és Robert Anholt, a Clemson Egyetem genetikusai, a tanulmány szerzői megállapították, hogy a kokainnak kitett rovarok agyában a szer azonnali és széleskörű elváltozásokat okozott. A változás a hím példányokra jellemzőbb volt, mint a nőstényekre. A rovarok agyában fokozódott a mozgásszervi aktivitás és növekedett a rohamokra való hajlandóság.

A tanulmány szerint a kokain a muslicák gombatest nevű agyi régiójának összes idegsejtjére, valamint néhány támasztósejtjére (glia) is hatást gyakorolt. (A gombatestet azért hívják így, mert leginkább egy pár gombára hasonlít; a rovaroknál ezekben az integratív agyközpontokban alakulnak ki a viselkedés tapasztalatfüggő változásai.)

Mackay és Anholt úgy látják, hogy a kutatási eredményeket idővel új függőségkezelési terápiák kidolgozásához is felhasználhatják.

„A kutatásunk azonosította a fontos agyi régiókat. Most már tudjuk, hogyan reagálnak az idegek, ha kokain hatásának tesszük ki őket; meglátjuk, van-e olyan, az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóság (FDA) által jóváhagyott készítmény, amivel tesztelhetjük – először valószínűleg a muslicákon. Már most felfedeztünk néhányat a gének közül; ezt tekinthetjük kiindulópontnak. Erre építve felhasználhatjuk az eredményeket az új terápiás lehetőségek kidolgozása során”

– mondta Trudy Mackay, a Humángenetikai Központ igazgatója.

Miért éppen muslicák?

Az ecetmuslicák különösen alkalmasak a kokain szervezetre gyakorolt hatásainak felméréséhez, mivel a génjeik 70 százalékban megegyeznek az emberekéivel, így komplex genetikai tulajdonságok vizsgálata során jó összehasonlító modellnek bizonyulnak.

Juhász Gábor, az ELTE TTK Anatómiai Sejt- és Fejlődésbiológiai Tanszékének főmunkatársa egy 2014-es előadásában elmondta, hogy a muslica agya több százezer bonyolult hálózatokba rendeződő idegsejtből áll: ezek irányítják az olyan viselkedésformákat, mint a tanulás, az emlékezés vagy az alvás. Az ecetmuslicák genomjában az emberi betegségekkel összefüggésbe hozható gének nagyjából háromnegyedének a homológja megtalálható, így a vizsgálatuk révén megérthetjük egyes betegségek hatásmechanizmusát, amik új készítmények fejlesztésének ágyazhatnak meg.

A muslicákat a 2000-es évek óta használják modellorganizmsuként a visszaélésszerű droghasználat anatómiai, neurokémiai és genetikai jellegzetességeinek tanulmányozásához. Egy 2009-es tanulmány (Drosophila, a genetic model system to study cocaine-related behaviors: A review with focus on LIM-only proteins) szerint a muslicákon a kokainfogyasztás jellegzetességeinek összes fontos tulajdonsága megfigyelhető:

• A kokainfogyasztás a muslicák motoros funkcióinak működését az emlősökéhez nagyon hasonló módon befolyásolja.
• Az ismételt kokainadagolás hatására a muslicák érzékenysége megváltozott. A szakértők szerint az ilyen szintű viselkedésplaszticitás alapozza meg a függőség bizonyos aspektusait.
• A dopaminerg rendszerek kulcsfontosságú szerepet játszanak a kokain hatásának továbbításában; ezt farmakológiai és genetikai kutatások is alátámasztották.
• A muslicákkal végzett kísérletek során a szakértők számos génről és idegi útvonalról állapították meg, hogy szerepet játszhatnak a kokainfogyasztás hatására kialakuló viselkedésben, holott korábban nem sejtették, hogy ezeknek a géneknek is közük lehet hozzá. A gének és kapcsolódási pontok drogfüggőségben betöltött szerepét más, emlősökön végzett kutatások során is kimutatták.

Nem szabad megfeledkezni a genetikai tényezők szerepéről sem. Egy 2019-es kutatás (Genetics of cocaine and methamphetamine consumption and preference in Drosophila melanogaster) összegzése szerint a muslicák kiváló transzlációs modellek a visszaélésszerű droghasználat kutatásában, mivel az ő dopamintranszporterük is megkötheti az olyan stimulánsokat, mint a kokain és a metamfetamin. Ez arra utal, hogy a hasonló vegyületeknek való kitettség, illetve az erre adott hasonló válaszreakció régóta rögzült evolúciós mechanizmusokra, vagyis genetikai okokra vezethető vissza.

Az utolsó vacsora: cukor és kokain

A kísérletek során Mackay és Anholt olyan környezetbe helyezték a hím és nőstény muslicákat, ahol két órán keresztül azonos mennyiségű szacharózhoz, illetve kokainnal kevert szacharózhoz juthattak hozzá.

A kutatók megfigyelték, hogy a kokainfogyasztás fiziológiai és viselkedésbeli elváltozásokat eredményezett: sokkal gyakoribbakká váltak náluk a rohamos rángások, illetve a kényszeres tisztálkodás.

Hogy feltérképezzék, milyen hatást gyakorol a kokainfogyasztás az agyi génexpressziókra, a tanulmányban külön sejtekre bontották a felboncolt muslicák agyát, majd a legújabb génszekvenálási technológiákkal elkészítették az egyes sejtekhez tartozó génkönyvtárakat.

Mackay és Anholt összesen 88991 sejtet vizsgált át. Mindegyikben több ezer transzkripciós faktort találtak; ezek a DNS-hez kötődő fehérjék segítik vagy gátolják az egyes gének fejlődését. A kutatók kifinomult statisztikai analitikai módszerekkel 36 különböző csoportra osztották a sejteket. Az egyes sejtcsoportok génmarkerei alapján megállapították, hogy ezekben az összes fő sejttípus képviseltette magát, akár idegsejt, akár támasztósejt, akár a legtöbb agyi régióban megtalálható neurotranszmitter volt az.

A kokain sejtszinten hat szinte az egész agyra

„Megállapítottuk, hogy a kokain hatása az agy jelentős részére kiterjed, de a hímek és a nőstények között egyértelmű különbségek figyelhetők meg. Egy modellagyban felépítettük a kokain hatására kialakuló szexuálisan dimorf génexpressziók térképét, amit a kutatói közösség forrásként használhat fel.”

– mondta Anholt, a Provost genetikaprofesszora.

A kutatók által használt egysejtes technológia hihetetlenül erőteljes eszköz, és számos előnye van a hagyományos génexpressziós eljárásokkal szemben. Mint Mackay elmondta:

„Ha az egész agyat felhasználjuk, és a génexpresszióban heterogenitás van – például egy sejtben feljebb, egy másikban lejjebb van –, nem kapunk semmilyen jelet. De ha egysejtes analízist használunk, rögzíthetjük azokat az igen-igen finom részleteket, amik az egyes sejttípusok között is kifejezik a génexpresszió heterogenitását. Örülök, hogy ezt a fejlett technológiát használhatjuk a CHG-ben is.”

Kapcsolódó cikkek a Qubiten:

Megvan, miért ízlik jobban a valódi cukor, mint a mesterséges édesítők

Vajna Tamás tudomány 2020. április 30.

A marylandi Howard Hughes Orvostudományi Intézet kutatói, élükön Zuker professzorral úgy vélik, megtalálták az állatvilágban széles körben tapasztalható cukorimádat élettani okát, amely az embereknél is addiktív viselkedést válthat ki, és magyarázatot ad arra, miért nem pótolják a mesterséges édesítőszerek a valódi cukrot.

A magyar drogpiacon érezhetők már a járvány hatásai, de összeomlásról nincs szó

Vajna Tamás gazdaság 2020. május 1.

Az illegális drogok piaca nem maradt immunis a COVID-19-járványra: a fogyasztók drágulást, minőségromlást, nehezebb hozzáférhetőséget is tapasztalnak. Vannak, akik a bezártság miatt többet drogoznak, és itt is megvannak a felhalmozók. A dealerek egy része pedig ügyel a karanténszabályokra – derült ki a Drogriporter online kérdőíves felméréséből.

Valóban örökölhető az alkoholizmus?

Eleőd Huba tudomány 2020. augusztus 26.

Az alkoholfüggőség kialakulásának bizonyítottan lehetnek genetikai, nem a környezeti feltételektől függő okai is, a kérdés az, hogy kinél, mennyire hibáztathatók a gének. Viselkedésgenetikai kutatások szerint az alkoholfüggőségre való hajlam inkább férfiaknál öröklődik, az alkoholizmus aspektusai közül pedig például a nagyivás és az elvonási tünetek jelentkezése mutat erős genetikai determinációt.