Znajdź zawartość

Naukowcy z Uniwersytetu w Buffalo wykorzystali kropki kwantowe do skuteczniejszego dostarczania leków na gruźlicę i inne choroby płuc. Dzięki temu chemioterapeutyk - doksorubicyna - trafia do specyficznych komórek płuc, zwłaszcza makrofagów pęcherzykowych, które stanowią pierwszą linię obrony przed wziewnymi patogenami, nie wywołując przy tym ostrych stanów zapalnych (Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine). Wykorzystując fluorescencję, można sprawić, by w zależności od wielkości kropki świeciły na różne kolory. Ta właściwość jest bardzo cenna dla badaczy, ponieważ "sztuczne atomy" są świetnymi transporterami, poza tym świecą dużo dłużej od barwników, którymi zazwyczaj znakuje się badane molekuły. Dr Krishnan V. Chakravarthy ekscytuje się perspektywą docierania tylko do wybranych komórek, bez konieczności szkodzenia otaczającym tkankom, a nawet odległym narządom. Akademik podkreśla, że udało się to zarówno w hodowlach komórkowych, jak i podczas eksperymentów na modelu zwierzęcym. Na razie technologia znajduje się jeszcze w powijakach, ale gdy powstanie aerozol, będzie można poważnie pomyśleć o testach klinicznych i wdrożeniu wynalazku w szpitalach. Specjaliści z uniwersyteckiego Instytutu Laserów, Fotoniki i Biofotoniki połączyli kropki kwantowe z doksorubicyną. Obrali na cel makrofagi pęcherzykowe (aMØ), które produkują m.in. cytokiny i chemokiny, kształtując w ten sposób przebieg reakcji zapalnej. Centralna rola aMØ w reakcji na wpływy środowiskowe sprawia, że są one idealnymi kandydatami do specyficznego dostarczania leku w celu modulowania odpowiedzi immunologicznej/zapalnej [nie bez powodu makrofagi są nazywane komórkami efektorowi odpowiedzi immunologicznej]. Naukowcy przetestowali właściwości przeciwzapalne kompleksu kropka-doksorubicyna (QD-DOX), wprowadzając do organizmów myszy i szczurów albo sam chemioterapeutyk, albo kropki kwantowe połączone z lekiem. Następnie oceniano zakres uszkodzeń płuc. Okazało się, że kompleks QD-DOX zwiększał pobór medykamentu i nie wywoływał tak silnej reakcji prozapalnej jak doksorubicyna. Zespół wykazał, że lek jest uwalniany dopiero po dotarciu do komórki docelowej i co ważne, nadal zachowuje swoje właściwości.

Dzieci bardziej cieszą się z prezentów niż dorośli. Teraz już wiadomo, że w grę wchodzi nie tylko rutyna. Wykazano bowiem, iż u młodszych osób obszary mózgu przetwarzające informacje na temat nagrody uaktywniają się w dużo większym stopniu (Proceedings of the National Academy of Sciences). Doktorzy Karen Berman i Jean-Claude Dreher z amerykańskiego Narodowego Instytutu Zdrowia Psychicznego posłużyli się dwoma metodami obrazowania mózgu: funkcjonalnym rezonansem magnetycznym (fMRI) i pozytonową tomografią emisyjną (radioznacznikiem była w tym przypadku fluorodopa). W ten sposób sprawdzali, jakie obszary mózgu są stymulowane przez nagrodę i obietnicę nagrody u młodszych i starszych dorosłych. Za prawidłowe funkcjonowanie układu nagrody odpowiada dopamina. Wiadomo zaś, że starzenie zmniejsza zarówno liczbę receptorów, jak i transporterów tego neuroprzekaźnika. Gdy podczas eksperymentu 20 dwudziestokilkulatkom i 13 sześćdziesięciokilkulatkom dano możliwość zagrania na komputerze "na automatach", a następnie wypłacono nagrodę, u tych drugich centra motywacyjne rozświetliły się w mniejszym stopniu. Berman zaznacza, że dzięki tego typu badaniom nie tylko zdobywamy wiedzę na temat normalnego procesu starzenia, ale także dowiadujemy się czegoś o zaburzeniach związanych z układem dopaminergicznym, np. schizofrenii, uzależnieniu od hazardu, narkotyków czy chorobie Parkinsona. W momencie przewidywania nagrody u młodych uczestników studium uaktywniły się 3 obszary układu nagrody: 1) prążkowie (striatum), 2) zakręt obręczy oraz 3) rejon w lewym płacie ciemieniowym. U starszych ochotników uaktywniał się tylko trzeci z wymienionych obszarów. Ponieważ dopamina jest szczególnie istotna dla prążkowia, wg Berman, zaobserwowane zjawisko świadczy o postępującej z wiekiem degeneracji układu dopaminergicznego. Gdy wolontariusze dostawali nagrodę pieniężną do ręki, u osób tuż po dwudziestce uaktywniały się kora ciemieniowa i czołowa. U sześćdziesięciolatków pobudzenie było sporo słabsze.

Mechanizm wpływu kokainy na transportery dopaminy znany jest od dość dawna. Gdy sygnał dopaminowy dotrze do celu, mediator ten jest wychwytywany przez transporter i w ten sposób jego działanie jest zatrzymywane. Kokaina blokuje wychwyt dopaminy, przez co mediator dłużej utrzymuje swoje działanie, a pozytywne doznania trwają dłużej i są znacznie bardziej intensywne. Tak właśnie sądzono przez lata. Okazuje się jednak, że istnieje także inny mechanizm działania narkotyku. Zbadaniem tego zjawiska zajął się zespół z Laboratorium Narodowego Brookhaven, należącego do amerykańskiego Departamentu Energii. Okazuje się, że kokaina wywiera znaczący wpływ na metabolizm mózgu nawet u myszy, w których mózgach całkowicie zablokowano syntezę transporterów dopaminowych. Odkrycie to skłoniło naukowców do przeprowadzenia dalszych eksperymentów. Mają one doprowadzić do odkrycia sposobu działania kokainy na mózg gryzoni pozbawionych białkowego transportera dopaminy. Przy badaniu tego fenomenu posłużono się wysoce zaawansowaną i precyzyjną techniką, zwaną pozytronową tomografią emisyjną (PET). Metoda ta pozwala na wykrycie subtelnych zmian intensywności metabolizmu na podstawie pomiaru pochłaniania glukozy znakowanej radioaktywnym izotopem. Określając mechanizm działania kokainy na mózg myszy, badano zmiany zużycia glukozy przez poszczególne jego części. Zanim podano narkotyk, badane myszy wykazywały znacznie wyższą aktywność mózgu w rejonie wzgórza oraz móżdżku niż myszy typu dzikiego (tzn. takie, u których defekt transportera nie występuje). Było to spowodowane stale podwyższonym poziomem dopaminy. Odkrycie to, nieplanowane w przebiegu eksperymentu, sugeruje, że przekaźnik ten może być istotny dla regulacji poziomu glukozy w tych rejonach mózgu. Podwyższony poziom glukozy przywodzi na myśl nadaktywność wspomnianych części mózgu, jednak kwestia ta wymaga bliższych badań. Kolejne ciekawe, choć zupełnie nieplanowane odkrycie dotyczące myszy pozbawionych transportera dopaminy dotyczy ich zachowań. Zwierzęta te prezentowały bowiem spektrum objawów charakterystycznych dla zespołu nadaktywności psychoruchowej, czyli ADHD. Jak więc widać, naukowcy "mieli oczy dookoła głowy" - przy okazji swoich badań dokonali także odkryć zupełnie innych, niż planowali. Dostarczyli prawdopodobnie innym eksperymentatorom przydatnych modeli kilku ludzkich chorób. Po dogłębnym zbadaniu myszy pozbawionych aktywności genu dla transportera dopaminy, podano zwierzętom kokainę i ponownie przeprowadzono analizę aktywności ich mózgu. Po aplikacji narkotyku, ogólny poziom metabolizmu mózgu spadł, jednak - zgodnie z oczekiwaniami - zmiana ta była wyraźniejsza u myszy z funkcjonującym przenośnikiem dopaminy. U myszy z defektem tego białka wykryto także spadek tempa metabolizmu we wzgórzu. Sugeruje to wyraźnie, że kokaina wpływa nie tylko na system przekaźnictwa związany z dopaminą. Spekuluje się, iż alternatywny mechanizm działania narkotyku opiera się na transporcie noradrenaliny oraz serotoniny. Odkrycie to ma szansę wspomóc badania nad poszukiwaniem skutecznej terapii zwalczającej uzależnienie od kokainy. Szczegółowe wyniki badań zostaną opublikowane w majowym numerze czasopisma Synapse.