Les équipes de recherche financées par les National Institutes of Health (NIH) ont créé un ensemble polyvalent de systèmes de livraison de gènes qui peuvent atteindre différents types de cellules neuronales dans le cerveau humain et la moelle épinière avec une précision exceptionnelle. Ces systèmes d'administration sont une étape importante vers une thérapie génique précise future au cerveau qui pourrait contrôler en toute sécurité l'activité cérébrale errante avec une grande précision. En revanche, les thérapies actuelles des troubles cérébraux ne traitent principalement que les symptômes.
Les nouveaux systèmes de livraison transportent du matériel génétique dans le cerveau et la moelle épinière pour une utilisation ciblée par des types de cellules spécifiques. Cette plate-forme a le potentiel de transformer la façon dont les scientifiques peuvent étudier les circuits neuronaux. Il fournit aux chercheurs des systèmes d'administration de gènes pour diverses espèces utilisées dans la recherche, sans avoir besoin d'animaux génétiquement modifiés ou transgéniques. Les exemples incluent l'illumination de structures fines de cellules cérébrales avec des protéines fluorescentes et l'activation ou le silence des circuits qui contrôlent le comportement et la cognition.
Imaginez cette nouvelle plate-forme en tant que camion de livraison déposant des forfaits génétiques spécialisés dans des quartiers cellulaires spécifiques dans le cerveau et la moelle épinière. Avec ces systèmes de livraison, nous pouvons désormais accéder et manipuler des cellules spécifiques dans le cerveau et la moelle épinière – un accès qui n'était pas possible auparavant à cette échelle. «
John Ngai, directeur des NIH Recherche du cerveau en faisant progresser les neurotechnologies innovantes® Initiative, ou L'initiative cérébrale®
Les nouveaux outils de livraison, qui utilisent un petit virus adéno-associé (AAV) dépouillé pour fournir de l'ADN aux cellules cibles, peuvent être largement appliqués à travers de nombreuses espèces et des systèmes expérimentaux, y compris de petits échantillons de tissus éliminés pendant les chirurgies du cerveau humain. Les systèmes de livraison ont été testés ou validés dans des systèmes de vie intacts, ce qui est une étape importante pour introduire de nouveaux outils pour une utilisation généralisée. La boîte à outils nouvellement publiée comprend:
- Des dizaines de systèmes de livraison qui ciblent sélectivement les types de cellules cérébrales clés, notamment des neurones excitateurs, des interneurones inhibiteurs, des sous-types striataux et corticaux, des cellules de vaisseau sanguin cérébral et des neurones difficiles à achèves dans la moelle épinière qui contrôlent le mouvement du corps et sont endommagés dans plusieurs maladies neurologiques, telles que la sclérose latérale amyotrophique (ALS) et la musculation spinale, une atrrophie d'amyotrophie
- Programmes informatiques propulsés par l'intelligence artificielle (IA) qui peuvent identifier les « commutateurs d'éclairage génétiques », appelés améliorateurs, qui activent des gènes dans des types de cellules cérébrales spécifiques, en utilisant des données de nombreuses espèces différentes – réduisant un temps et des efforts considérables pour les scientifiques à la recherche de ces commutateurs génétiques.
Dans l'ensemble, cette collection d'outils de recherche accélérera considérablement la compréhension du cerveau humain. Surtout, la boîte à outils permet d'accéder à des types de cellules cérébrales spécifiques dans le cortex préfrontal, un domaine qui est essentiel pour la prise de décision et les traits humains uniquement. Avec d'autres outils de la collection, les scientifiques peuvent mieux étudier les cellules individuelles et les voies de communication connues pour être affectées dans plusieurs maladies neurologiques. Il s'agit notamment des troubles de crise, de la SLA, de la maladie de Parkinson, de la maladie d'Alzheimer et de la maladie de Huntington – ainsi que de diverses affections neuropsychiatriques.
Les traitements basés sur l'AAV sont déjà approuvés pour certaines conditions, tels que l'atrophie musculaire spinale pour laquelle une approbation en 2016 d'une thérapie génique connue sous le nom de Zolgensma a transformé la vie des nourrissons et des jeunes enfants qui faisaient face à une invalidité sévère ou à la mort précoce. La nouvelle collection de ressources d'administration de gènes jette les bases de traitements plus précis qui ciblent uniquement les cellules affectées dans le cerveau, la moelle épinière ou les vaisseaux sanguins cérébraux.
La boîte à outils est disponible dans les centres de distribution, notamment AddGene, un fournisseur mondial d'outils de recherche génétique. Cette collection de publications offre aux chercheurs des procédures opérationnelles standard et des guides utilisateur pour ces outils.
Le travail est soutenu par les NIH Recherche du cerveau en faisant progresser les neurotechnologies innovantes® Initiative, ou L'initiative cérébrale®. Le financement délivré il y a moins de quatre ans a lancé un projet à grande échelle et géré par équipe pour concevoir de nouveaux outils moléculaires qui peuvent être utiles à de nombreux laboratoires de recherche. L'armmentarium pour l'accès aux cellules cérébrales de précision vise à développer un accès précis et reproductible aux cellules et aux circuits dans des modèles de recherche expérimentaux du cerveau et de la moelle épinière. Le projet à grande échelle rassemble des experts dans le domaine de la biologie moléculaire, des neurosciences et de l'intelligence artificielle (IA). Les huit articles apparaissent dans le numéro du 21 mai des revues Neurone, Cellules, rapports cellulaires, génomique cellulaire et méthodes de rapports cellulaires.
