Genetisch Technik Fruchtfliegen Fliegen Spill Geheimnis der Anfälle

Febrile - - Wissenschaftler haben die neurologischen Mechanismus hinter temperaturabhängig beobachtet Anfälle durch gentechnische Veränderung von Fruchtfliegen , um eine Mutation analog eine, die epileptische Anfälle verursacht bei Menschen beherbergen . Neben dem Beitrag der Einsicht auf Epilepsie , Ihre neue Studie unterstreicht auch die erste Anwendung der Gentechnik , eine humangenetische Erkrankungen Mutation in eine direkt analog Gen in eine Fliege zu tauschen.

In einem neu gemeldeten Reihe von Experimenten , die den Wert einer besonders präzisen , aber schwer Gentechnik zeigen, haben Forscher an der Brown University und der University of California - Irvine eine Drosophila Fruchtfliege Modell der Epilepsie entwickelt, um den Mechanismus zu erkennen , durch die temperaturabhängige Anfälle geschehen .

Die Forscher verwendeten eine Technik namens homologe Rekombination - ein genauer und ausgefeilte Technik als transgene Gentechnik - um Fliegen geben einen krankheitsverursachenden Mutation, die eine direkte Analogon der Mutation, die zu epileptischen Anfällen bei Menschen Fieber führt ist . Sie beobachteten die temperaturabhängigen Anfälle ganz Fliegen und beobachtet den Prozess in ihrem Gehirn . Sie entdeckten , dass die Mutation führt zu einem Zusammenbruch der Fähigkeit bestimmter Zellen, die normalerweise Gehirnaktivitätzu hemmen , ihre elektrochemische Verhalten korrekt zu regulieren.

Neben der Bereitstellung von Einblick in die Neurologie von Fieberkrämpfe , Sagte Robert Reenan , Professor für Biologie an der Brown und ein Co- entsprechenden Autor des Papiers in die Journal of Neuroscience ,Die Studie stellt

" Dies ist das erste Mal, dass jemand ein Mensch krankheitsverursachende Mutation offen in das gleiche Gen, besitzen fliegt eingeführt ", sagte Reenan .

Ingenieur Anfälle

Die homologe Rekombination (HR) beginnt mit der transgenen Technik der Nutzbarmachung Transponierbares Element ( jumping -Gen) , eine speziell mutierte Gen einzufügen irgendwo in der Fliege DNA , aber dann geht über jene letztlich platzieren das mutierte Gen in exakt der gleichen Position wie die natürliche Gen auf dem X-Chromosom . HR tut dies durch die Ausstattung , die das Gen von zelleigenen DNA-Reparaturmechanismen behandelt werden , im Wesentlichen trickst die Zelle in setzen das mutierte Kopie in genau der richtigen Stelle. Erfolg Reenan die mit der Technik erlaubte es ihm, eine spezielle Finanzhilfe aus dem National Institutes of Health im vergangenen Jahr zu gewinnen.



Das neue Papier ist das Ergebnis der gewährten und Reenan die Zusammenarbeit mit Neurobiologe Diane O'Dowd an der UC - Irvine. Reenan und Bachelor Jeff Gilligan verwendet HR , um eine mutierte Version des para -Gen in Fruchtfliegen , die eine direkte Parallele der Mutation im menschlichen Gen SCN1A die Fieberkrämpfe verursacht bei Menschen ist einzufügen.

Wenn die Forscher gestellt Fliegen in Rohren und badete die Rohre in 104 -Grad- F Wasser , mussten die mutierten Fruchtfliegen Anfälle nach 20 Sekunden , in denen ihre Beine zucken , gefolgt von Flügelschlagen , Baucheisstockschießen , und die Unfähigkeit stehen zu bleiben beginnen. Danach bewegungslos so lange wie eine halbe Stunde blieb sie vor der Wiederherstellung . Unveränderte Fliegen unterdessen zeigte keine temperaturabhängige Krampfanfälle.

Die Forscher fanden auch , dass die Krampfanfälligkeit war dosisabhängig . Weibliche Fliegen mit Mutantenstämme beider Kopien des para -Gen ( Frauen zwei Kopien des Chromosoms X ) waren die am meisten anfällig für Anfälle. Diejenigen, bei denen nur eine Kopie des Gens wurde eine Mutante waren weniger als die mit zwei zu ergreifen , aber wahrscheinlicher als bei den Kontrollen .

Während die Forscher an der Brown verglich die Krampfanfälligkeit der gesamten Fliegen, O'Dowd , Hauptautor Lei Sun und Kollegen am Irvine studierte einzelnen Nervenzellen im Fliegenanfallsaktivitätin Verbindung gebracht , um zu sehen , wie sie tat, als die Gehirne erhitzt. Was ihre Messungen in den mutierten Fliegen enthüllt wurden Mängel in wie " GABAergen " Neuronen nehmen an Natrium durch die Kanäle in der Zellmembran . Unter normalen Umständen sind die Neuronen hemmen Gehirnaktivität. Aber der Mutanten falsche Handhabung von Natrium führte sie zu elektrisch scheitern.

" Wenn [ O'Dowd Team ] trennt diese Ströme aufgrund der Natriumkanal , der , was in diesem Fall mutiert ist , und sie die normale Tiere im Vergleich zu den krankheitsModellTiere, was passiert ist, die mutierten Kanäle passieren zu viel Strom " Reenan sagte . " Die offene Kanäle zu leicht und sie nehmen mehr Aufwand, um zu schließen. Sie öffnen sich zu früh und zu spät zu schließen. Dieser Effekt wird bei höherer Temperatur verstärkt. Dann wird das Neuron kann keine [ hemmende ] Signale senden. "

Auf der Suche nach Therapien

Mit einer sinngenetisches Modell der Epilepsie in Fruchtfliegen , Reenan sagte, er sei optimistisch, dass Forscher können jetzt mögliche Behandlungen für die Krankheit zu suchen. Der nächste Schritt , sagte er, ist , die Praxis der "forward genetics" verwenden, um für die weitere Mutationen, die Fieberkrämpfen entgegenzuwirken aussehen könnte.

Angesichts Tausende von Fliegen mit Modell der Krankheit , können die Wissenschaftler gezielt unterziehen sie verschiedene DNA -verändernde Bedingungen und dann schauen , um zu sehen , ob irgendwelche Fliegen verlieren ihre Neigung zu Krampfanfällen. Unter denen , die tun, können die Forscher dann identifizieren die spezifische genetische Veränderung verantwortlich und bestimmen, ob diese überhaupt klinisch angewandt werden könnten . Zum Beispiel, wenn es sich herausstellt , dass eine Mutation beweist therapeutischen weil es bewirkt, dass ein bestimmtes Protein überexprimiert wird, dann vielleicht Protein konnte in eine Art biologische pharmazeutische verfeinert werden.

Reenan sagte, er würde erwarten, dass die Forscher folgen einem ähnlichen Plan für andere Krankheiten auch.

" Knock- in spezifischer krankheitsverursachende Mutationen in das Genom fly das Potential hat, eine schnelle und kostengünstige Plattform für die Untersuchung der zellulären Mechanismen der vererbbaren Krankheiten beim Menschen bieten" die Autoren. " Darüber hinaus können Knock-in- Fliegen in Verbindung mit Termin genetischen Screens verwendet werden, um Unterdrücker und / oder Enhancer Mutationen zu identifizieren , eine Strategie, die Herausforderung bei Mensch und Nager- Modelle, aber in Drosophila gut etabliert ist . "