Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Health

Teori dua fase berlaku untuk penyakit seperti Alzheimer, Parkinson, atrofi otot – ScienceDaily


Ahli biokimia Universitas Rice Michael Stern dan James McNew telah mempelajari bagaimana neurodegenerasi membunuh sel. Mereka telah melakukan eksperimen yang tak terhitung jumlahnya selama lebih dari satu dekade, dan mereka telah merangkum semua yang telah mereka pelajari dalam diagram sederhana yang mereka harap dapat mengubah cara dokter memandang dan mengobati penyakit degeneratif yang beragam seperti Alzheimer, Parkinson, dan atrofi otot.

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan bulan ini di Molecular Psychiatry, McNew dan Stern mengusulkan bahwa degenerasi, pada tingkat sel, terjadi dalam dua fase berbeda yang ditandai oleh aktivitas jalur sinyal protein yang sangat berbeda yang mengatur fungsi dasar sel.

“Kami ingin dokter dan peneliti lain memahami bahwa dua fase degenerasi mewakili entitas yang berbeda, dengan perubahan yang berbeda dalam jalur sinyal yang memiliki efek berbeda pada patologi penyakit,” kata Stern. “Dengan kata lain, kami berpikir bahwa pasien perlu diperlakukan berbeda tergantung pada fase mereka.”

Diagram Stern dan McNew menunjukkan bagaimana aktivitas protein pemberi sinyal sel kunci meningkat atau menurun pada permulaan degenerasi, yang pada akhirnya menyebabkan stres oksidatif. Stres oksidatif kemudian menyebabkan kondisi fase kedua, di mana degenerasi terjadi, di mana protein pensinyalan yang terlibat dalam fase pertama berperilaku dengan cara yang sama sekali berbeda.

Karena sel berperilaku sangat berbeda dalam dua fase, penelitian menunjukkan pasien dalam fase penyakit yang berbeda mungkin merespons pengobatan yang sama secara berbeda.

“Dua fase degenerasi belum pernah dikenali sebelumnya, jadi belum dipahami secara klinis bahwa Anda memiliki dua populasi pasien yang berbeda,” kata McNew. “Saat ini, mereka diperlakukan seperti satu populasi, dan kami pikir ini telah membingungkan uji klinis dan menjelaskan mengapa beberapa uji coba pada Alzheimer telah memberikan efek variabel dan tidak dapat direproduksi. Ini seperti mencoba untuk mengobati semua pasien meningitis dengan antibiotik tanpa menyadari bahwa ada dua jenis meningitis, satu bakteri dan satu virus. “

Stern dan McNew, profesor biokimia dan biologi sel di Departemen BioSciences Rice, tertarik pada proses seluler dari gangguan neurodegeneratif ketika mereka mulai mempelajari hereditary spastic paraplegia (HSP) pada akhir tahun 2000-an. Gangguan langka, HSP ditandai dengan mati rasa dan kelemahan pada tungkai dan kaki karena kerusakan progresif neuron yang menghubungkan tulang belakang dan tungkai bawah.

Ini adalah beberapa sel terpanjang dalam tubuh, dan dimulai dengan petunjuk tentang cacat struktural yang dapat menyebabkan mereka merosot, McNew dan Stern menggunakan eksperimen pada lalat buah untuk secara sistematis mengumpulkan efek domino biokimia yang menyebabkan neuron semakin kehilangan lebih banyak dan lebih berfungsi dan akhirnya mati. Tadinya diperkirakan bahwa kerusakan saraf dapat menyebabkan atrofi otot, tetapi penelitian mereka menemukan bahwa sel otot yang menempel pada neuron mulai merosot dari jenis kaskade biokimia yang sama sebelum sel saraf tersebut mati.

Pemain kunci dalam kaskade adalah protein yang disebut TOR, pengatur utama pertumbuhan sel dan protein penting untuk semua kehidupan tingkat tinggi dari ragi hingga manusia. TOR bertindak seperti kenop, memanggil pertumbuhan ke atas atau ke bawah untuk menyesuaikan dengan kondisi yang dialami sel. Dalam beberapa kondisi, pertumbuhan tinggi dijamin dan bermanfaat, dan dalam situasi lain pertumbuhan perlu dialihkan sehingga energi dan sumber daya dapat dihemat untuk pekerjaan sehari-hari, seperti daur ulang atau perbaikan yang berlangsung selama proses yang dikenal sebagai autophagy.

Beberapa kanker meningkatkan TOR untuk mendorong pertumbuhan sel yang agresif, dan peningkatan aktivitas TOR juga telah terlibat dalam gangguan neurodegeneratif seperti penyakit Alzheimer dan Parkinson dan penyakit yang ditandai oleh atrofi otot. Setelah mengumpulkan bukti tentang bagaimana TOR dan beberapa protein pensinyalan lainnya berperilaku dalam neurodegenerasi, McNew dan Stern memenangkan hibah dari National Institute of Neurological Disorders and Stroke pada 2018 untuk eksperimen untuk menyelidiki perubahan jalur pensinyalan yang terjadi pada tahap awal degenerasi.

“Pada saat itu, kami mengira mungkin ada fase akhir di mana degenerasi benar-benar terjadi, tetapi kami tidak mengusulkan eksperimen apa pun untuk mengujinya,” kata Stern. “Dalam makalah baru, kami menjelaskan secara eksplisit tentang keberadaan fase akhir. Kami mengusulkan secara mekanis mengapa degenerasi hanya terjadi selama fase ini, dan mengutip banyak penelitian yang mendukung.”

Stern mengatakan proses dua fase yang dijelaskan dalam studi tersebut “adalah mesin dasar yang menggerakkan sebagian besar atau bahkan semua bentuk degenerasi ke depan. Namun, selain itu, ada juga masukan yang berperan untuk menentukan seberapa cepat mesin berputar.”

Untuk memahami neurodegenerasi, sangat penting untuk memahami bagaimana input tersebut bekerja, katanya. Misalnya, resistensi insulin memainkan peran yang terkenal dalam mendorong penyakit Alzheimer, dan dalam penelitian McNew dan Stern menjelaskan bagaimana hal itu dilakukan dengan mempercepat perkembangan melalui fase awal.

“Demikian pula, data kami menunjukkan bahwa penurunan transmisi sinaptik, seperti yang terjadi pada model serangga HSP kami, juga memicu degenerasi dengan mempercepat perkembangan melalui fase awal,” kata McNew. “Hibah NIH kami didanai sehingga kami bisa mempelajari mekanisme yang terjadi.”

Sekarang mereka memahami dengan jelas bahwa ada dua fase degenerasi, Stern mengatakan dia dan McNew ingin melakukan lebih banyak eksperimen untuk melihat bagaimana efek gen tertentu pada degenerasi diubah ketika mereka diaktifkan pada fase awal dan akhir.

“Apa yang ingin kami lakukan dalam dua tahun terakhir hibah adalah mendapatkan data untuk menguji beberapa prediksi yang telah kami buat, yang akan membantu menentukan apakah ide yang kami berikan kemungkinan besar benar,” kata Stern.

Penelitian ini didukung oleh National Institutes of Health (R01-NS102676).

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : lagu Togel