Würmer können Hinweise auf neurologische Störungen halten

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Basiru Leigh blickt in ein Mikroskop im Labor von Oliver Hobert der Columbia University in New York. Leigh prüft mutierten geschliffene Schnecken von einer Spezies, bekannt als C. Elegans.

"Da!" Seht ihr?"rief er. "sie bewegen sich ungewöhnlich – in einem Kreis anstelle einer U-Form." Diese unkoordinierte Bewegung ist ein Symptom für die Würmer Motoneuron-Krankheit; Leigh versucht, die Ursache zu finden. Seine Hypothese: zwei Transkriptionsfaktoren, Proteine, die regulieren die Expression anderer Gene spielen eine Rolle in der mutierten Würmer abnorme Bewegungen.

Einige der ärgerlichen und schrecklichen menschlichen Krankheiten, wie spinale Muskelatrophie und Amyotrophe Lateralsklerose, sind neurologische Erkrankungen, die von der Degeneration und Tod von Motoneuronen, die Zellen, die Muskelaktivität wie sprechen, gehen, atmen und schlucken Steuern führen.

Verständnis der Ursachen dieser wäre Krankheiten ein Vorteil der Forschung findet im Hobert Labor an der Columbia University. Unter Hobert Führung, Post-Docs und Diplom-Studenten – und eine Handvoll von jüngeren Schülern wie Leigh – versuchen, herauszufinden, wie Neuronen entwickeln und differenzieren in C. Elegans, eine mikroskopische Wurm, deren Nervensystem in vielerlei Hinsicht dem des Menschen entspricht.

Leigh hat die Möglichkeit, im Hobert Labor durch Harlem Children Society, arbeiten ein NSF-finanzierte Programm erstellt vor zehn Jahren von Sat Bhattacharya, Molekulargenetiker am Memorial Sloan Kettering.

Die Non-Profit soll ermutigen, mit niedrigem Einkommen und Minderheit Gymnasiasten (95 Prozent Minderheit; mehr als 58 Prozent weibliche), Karrieren in Wissenschaft, Technologie, Engineering, zu verfolgen und Mathematik (STEM) und Alliierten Disziplinen durch eine einzigartige, Hands-on-Programm, das bezahlt Forschungsaufenthalte an führenden Instituten und wöchentliche Workshops und Seminare.

Harlem Children Society wurde begann in New York City, aber erweitert und angepasst sein Programm für lokale Bedürfnisse an ländlichen und städtischen Standorten die Vereinigten Staaten und weltweit.

Leigh mit Harlem Children Society begann vor fünf Jahren, als er 15 Jahre alt war und in seinem zweiten Jahr an der Bronx High School für medizinische Wissenschaft. Er schreibt das Programm mit seinem Erfolg am City College, wo er gerade sein zweite Jahr in den Hauptfächern in Biologie und Informatik abgeschlossen.

In diesem Sommer ist Leigh eine der zwei Harlem Children Society Studenten arbeiten in Hobert Labor. Leigh arbeitet unter der direkten Betreuung von Paschalis Kratsios, Post-Doc, deren Forschung konzentriert sich auf die Rolle der verschiedenen Transkriptionsfaktoren Motoneuron Entwicklung und überleben. Transkriptionsfaktoren sind entscheidend durch ihre Rolle den Ausdruck so vieler anderer Gene regulieren. Ein Verständnis der Funktionsweise können Wissenschaftler steuern das Neuron Entwicklung und letztlich finden Behandlungen für neurologische Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und Amyotrophe Lateralsklerose.

Kratsios wurde entwickelt, eine einfache, aber wichtige Projekt, die Leigh während der 12 Wochen Dauer des seiner Leitung abschließen können: eine Studie der Transkription Faktoren Vab-15 und Zag-1 und ihre Rolle bei der Koordination der Bewegungen von C. Elegans.

C. Elegans ist ein besonders nützlich Organismus für neurologische Forschung, weil es ein einfaches Nervensystem (insgesamt 312 Neuronen) und einen dreitägigen Entwicklungs-Zyklus hat. Es hat auch transparente Haut, was hilfreich ist, wenn Motoneuronen unter dem Mikroskop untersucht.

Leigh begann seine Forschungen, Blick auf die Rolle der Transkription Faktor Zag-1 mit Hilfe eines grundlegenden genetischen Experiments. Zuerst gezüchtet er genetisch normalen Würmer, deren motorischen Neuronen mit grün fluoreszierende Proteine (GFPs) gekennzeichnet wurden, mit mutierten Würmern fehlt Zag-1. Dann abgetrennt Leigh zeigen die gleichen unkoordinierten Bewegungen der mutierten Eltern Nachkommen. Der Nachkommenschaft motorischen Neuronen wurden jetzt alle mit GFPs markiert und mit einem fluoreszierendem Mikroskop, Leigh war in der Lage zu zählen, um herauszufinden, ob die unkoordinierten Nachkommen weniger motorischen Neuronen als ihre normale Eltern hatte.

Leigh Ergebnis war überraschend: die unkoordinierten Nachkommen haben alle ihre motorischen Neuronen. Leigh war nun zu dem Schluss, dass das Fehlen von Zag-1 nicht das Überleben der Motoneuronen auswirkt. Die unkoordinierten Bewegungen der mutierten Würmer könnte stattdessen aus einiger oder aller der motorischen Neuronen nicht korrekt funktioniert. Aber auf welche Weise sind sie dysfunktional? Diese Frage ist was Leigh hofft, in die nächste Phase seiner Forschung zu beantworten.

Um sie zu beantworten, wird Leigh ein anderes genetisches Experiment durchführen. Diesmal wird er Zag-1 mutierten Würmer mit normalen Würmern wobei GFPs nur aktiviert, wenn Motoneuronen lassen Sie ihre Neurotransmitter zu züchten. Leigh rechnet damit, dass wenn er die unkoordinierten Nachkommen diese neue Paarung untersucht, einige ihrer motorischen Neuronen nicht mit GFP leuchtet auf. Dieses Ergebnis würde bedeuten, dass das Fehlen von Zag-1 den Neurotransmitter-Weg in C. Elegans Motoneuronen betrifft.

Leigh, die Erfahrung im Umgang mit einem Mentor in einem realen Labor ist von unschätzbarem Wert, sagte: "Dr. Kratsios erklärt alles im Detail – ich habe so viel mehr über Genetik als in der Klasse gelernt." Und er ist begeistert, die Möglichkeit haben, seine eigene Forschung zu betreiben: "In meinem Alter, um diese Chance dazu meine eigene Forschung... es ist das beste."

Aber für Leigh, der eines Tages ein Neurochirurg hofft, ist die aufregendste Sache über die Erfahrung in der Forschung, die eines Tages zu Therapien für Krankheiten wie Parkinson beitragen könnten teilnehmen. "Muhammad Ali ist einer meiner Helden,", sagte Leigh, "so ist es wirklich cool, etwas zu tun, die eines Tages konnte ihm helfen."

Anmerkung der Redaktion: Diese Forschung wurde unterstützt durch die National Science Foundation (NSF), die Bundesagentur für angeklagt Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Sehen den Blick hinter die Kulissen-Archiv.