Sobota, 26 listopada 2022

Reflektor: Emma Jones, Uniwersytet Alabama w Birmingham

22 marca 2022

W tym tygodniu w naszej serii "Profile badawcze" przedstawiamy Emmę Jones, doktorantkę w laboratorium dr Summer B. Thyme, która bada mechanizmy zaburzeń neurorozwojowych, takich jak autyzm i schizofrenia.

Zebrafish do badań nad neurorozwojem

W laboratorium pani Jones wykorzystuje się zebrafish do badań nad neurorozwojem, usuwając panele genów za pomocą systemu edycji genów CRISPR/Cas9. Wybrane geny to przede wszystkim ewolucyjnie konserwowane homologi genów związanych z chorobami neurologicznymi u ludzi, z których wiele nie odgrywa wcześniej żadnej roli w rozwoju neuronów. Po znokautowaniu genów pani Jones i jej współpracownicy analizują fenotypy mutantów, obserwując strukturalne cechy mózgu i zachowanie, a także przeprowadzając analizę transkryptomiczną za pomocą sekwencjonowania RNA (RNA-seq).

Pani Jones stwierdziła, że badania nad rozwojem neurologicznym u zeberek, choć są bardzo odległe od ludzkich, mają wiele zalet: "Zebrafish mają szybki cykl życia, więc możemy badać znacznie większe próbki, które mają wyższą moc statystyczną niż mniejsze badania na gryzoniach. Zebrafish są również wygodniejsze: wymagają mniej miejsca, są tańsze w utrzymaniu i mają przezroczyste embriony do obrazowania. Z tych powodów zebrafisy są idealnymi kandydatami na model rozwoju, zarówno neuronalnego, jak i innego."

"Chcę przyczynić się do rozwoju badań, które pomogą ludziom takim jak ja poprawić jakość życia".

Główne zainteresowania badawcze

Główny projekt badawczy pani Jones koncentruje się na badaniu fenotypu zeberek pozbawionych genu jednoznacznie związanego ze schizofrenią, co oznacza, że pewne mutacje - w tym przypadku polimorfizmy pojedynczych nukleotydów (SNP) w tym genie występują u wielu osób ze schizofrenią. Gen ten koduje represor transkrypcyjny występujący w mózgu, hamujący ekspresję różnych transkryptów w trakcie rozwoju. Choć jej projekt jest dopiero w początkowej fazie, ma ona nadzieję na opracowanie w pełni ukształtowanej hipotezy dotyczącej sposobu, w jaki gen ten moduluje procesy neuronalne i rozwój, na podstawie niektórych z jej dużych zbiorów danych RNA-seq i sekwencjonowania pojedynczych komórek. "Praca post-doc mojej promotorki, która pracowała w Laboratorium Schiera na Harvardzie, polegała na wybijaniu 132 ortologów zebrafa w chorobach związanych ze schizofrenią, dzięki czemu zidentyfikowała ponad 30 interesujących genów. Wybrany przeze mnie gen posiada mutanty o innym profilu ekspresji RNA w pojedynczych komórkach niż zebraki typu dzikiego i wykazuje niewielkie zmiany strukturalne w przodomózgowiu. Wiele z genów, których brakuje w tych skupiskach jednokomórkowych, jest zaangażowanych w dwa główne procesy, stres i zachowania społeczne, które są związane z autyzmem i schizofrenią".

Chociaż pani Jones jest zainteresowana ostatecznym znalezieniem potencjalnych metod leczenia zaburzeń neurologicznych spowodowanych zaburzoną ekspresją genów, obecnie skupia się na zrozumieniu biologii rozwoju neuronów. "Stosunkowo łatwo byłoby przeprowadzić badania farmakologiczne na określonych mutantach zebrafish, aby spróbować przywrócić normalny fenotyp. Osobiście chciałabym kontynuować badania nad rozwojem neuronów w kontekście zaburzeń psychicznych i zagłębić się w ich mechanizmy biologiczne. Moim następnym celem będzie prawdopodobnie znalezienie terapii, ponieważ większość ważnych prac kończy się znalezieniem potencjalnych terapii dla mechanizmów leżących u podłoża choroby, ponieważ znalezienie mechanizmów ujawnia potencjalne cele terapeutyczne."

Knock-Ins i myszy Brainbow

W ramach dodatkowego projektu pani Jones stara się zwiększyć skuteczność knock-inów genów u zebrafish. W tym celu tworzy transpozazy sterowane RNA lub białka/kompleksy transpozaz z białkami Cas, aby wprowadzić interesujący gen do genomu zebrafy. "Obecnie wprowadzam GFP do zebraka jako dowód słuszności koncepcji, nie stosując żadnych metod terapeutycznych, ponieważ nie wiemy jeszcze, czy to działa. Jeśli któraś z tych metod zadziała, będziemy ją dalej optymalizować, aby była bardziej wydajna i specyficzna, zanim podejmiemy jakiekolwiek inne próby. Bardzo ceni sobie również inne modele neurorozwoju, a zwłaszcza myszy brainbow, jeden z najbardziej malowniczych modeli zwierzęcych w całej nauce przyrodniczej. Koncepcja "brainbow" polega na tym, że neurony mają losowo wyrażać proporcje czerwonych, zielonych lub niebieskich białek fluorescencyjnych, dzięki czemu w całym mózgu występuje 9 różnych kolorów. Technika ta została opracowana w celu śledzenia i rozróżniania poszczególnych neuronów i jest wykorzystywana w takich dziedzinach, jak connectomika".

Motywacja osobista

Pani Jones ma głęboki osobisty związek ze swoimi badaniami, ponieważ jako nastolatka zdiagnozowała u siebie zaburzenia neurologiczne. W szkole średniej jej stan utrudniał jej wykonywanie podstawowych zadań szkolnych, więc została skierowana do psychiatry, który przetestował różne terapie i psychoterapie, aż znalazła koktajl, który pozwolił jej nie tylko normalnie funkcjonować, ale także rozwijać się na tyle, że dostała się na studia doktoranckie z neurobiologii na Uniwersytecie Alabama w Birmingham. Choć pani Jones nadal zmaga się z depresją, ma nadzieję, że kariera w dziedzinie neurobiologii może pewnego dnia prowadzić do lepszego życia dla niej samej i osób z jej otoczenia. "Mam osobiste i rodzinne doświadczenia z takimi schorzeniami, jak zaburzenia nastroju i zaburzenia rozwojowe, więc wiem, jak wyniszczające i uciążliwe mogą one być. Chcę przyczynić się do rozwoju badań, które ostatecznie pomogą ludziom takim jak ja poprawić jakość życia."

LabTAG by GA International jest wiodącym producentem wysokowydajnych etykiet specjalistycznychoraz dostawcą rozwiązań identyfikacyjnych stosowanych w laboratoriach badawczych i medycznych, a także w instytucjach opieki zdrowotnej.