MADRID, 20. März (EUROPA PRESS) –
Nach Angaben der American Brain Foundation leidet schätzungsweise jeder sechste Mensch weltweit an einer Gehirnerkrankung. Die aktuelle Forschung hat einige Informationen über die zelluläre Kommunikation im Gehirn geliefert, es gibt jedoch noch viele Unbekannte darüber, wie dieses wichtige Organ funktioniert. Jetzt haben Forscher des College of Engineering am Virginia Polytechnic Institute und der State University (Virginia Tech) in den Vereinigten Staaten eine leistungsstarke und kostengünstige Methode entwickelt, um Licht in diese Frage zu bringen.
Chang Lu, Professor für Chemieingenieurwesen, leitete ein Forschungsprojekt, das für die Gehirnforschung bahnbrechend sein könnte. Ziel ist es, die Gehirnbiologie auf Genomebene möglichst kostengünstig abzubilden und zu visualisieren, um die gesunde Funktionsweise zu verbessern. Der kürzlich in der Fachzeitschrift „Cell Reports Methods“ veröffentlichte Artikel, in dem sie zusammengefasst sind, stellt eine interdisziplinäre Untersuchung gemeinsam mit Professoren aus zwei weiteren Fachbereichen der Fakultät für Ingenieurwissenschaften vor.
Lu und seine Kollegen möchten erforschen, wie die Epigenomik des Gehirns in verschiedenen Hirnregionen als Reaktion auf Veränderungen in der Aktivität oder bestimmte Erkrankungen wie Anfälle, Epilepsie, Sucht oder andere psychische Erkrankungen verändert werden kann. Der aktuelle Brain-Mapping-Prozess umfasst die Profilierung einzelner Zellen nacheinander. Obwohl dieser Ansatz eine hohe räumliche Auflösung bietet und wichtige Informationen über die zelluläre Kommunikation im Gehirn liefert, ist er teuer und langwierig. Lu und sein Team haben einen kostengünstigeren Ansatz für die räumliche Methode entwickelt: die epigenomische Tomographie.
Bei der epigenomischen Tomographie handelt es sich um die Erstellung einer detaillierten Karte des Epigenoms oder eines Profils epigenetischer Veränderungen im Genommaßstab über einen großen Bereich und ein großes Volumen des Gehirns. Lu glaubt, dass dies eine wichtige Methode ist, mit der Wissenschaftler die genetischen und umweltbedingten Faktoren verstehen können, die das Verhalten von Genen außerhalb von DNA-Sequenzen beeinflussen.
Durch ihren gemeinsamen Prozess konnte das Forschungsteam eine Karte erstellen, die zeigt, wann das Gehirn einen Anfall erfährt und wann es normale Aktivität erfährt.
„Wenn eine Person einen Anfall hat, mit einer Sucht zu kämpfen hat oder an irgendeiner Art von Gehirnstörung leidet, kommt es zu einer epigenomischen Veränderung im Gehirn“, sagte Lu. „Die Erstellung einer Referenzkarte des Gehirns, um zu zeigen, wie gesunde Gehirnepigenome in verschiedenen Regionen aussehen, kann einen nützlichen Vergleichspunkt bieten, wenn das Gehirn eine Veränderung erfährt, beispielsweise einen Anfall.“ „Diese Methode bietet ein leistungsstarkes Werkzeug zur Untersuchung der molekularen Prozesse im Gehirn, die Anfällen zugrunde liegen.“
Sobald die digitale Tomographie des Gehirns wieder zusammengesetzt ist, verfügen Forscher über eine charakteristische Karte des Epigenoms des Gehirns über einen bedeutenden Bereich. Wenn sich die Karte ändert, spiegelt sie eine signifikante Veränderung in der Leistung des Gehirns auf epigenomischer Ebene wider, was für das Verständnis von Hirnstörungen bahnbrechend ist.
Die Ergebnisse ihrer räumlichen epigenomischen Profilierung werden den Forschern außerdem helfen zu verstehen, wie sich Zellen aus verschiedenen Gehirnregionen hinsichtlich ihrer epigenetischen Signaturen unterschiedlich verhalten. Diese kostengünstige Methode trägt auch dazu bei, dass eine beträchtliche Anzahl von Gehirnproben untersucht werden kann, was zu einer statistischen Signifikanz des Ergebnisses führt.
