Ion Kanal Bozuklukları ve Nörogelişimsel Engeller
UC Davis Health ve University of Pennsylvania’dan araştırmacılar, ion kanal bozuklukları nedeniyle oluşan nörogelişimsel engelleri olan çocuklar için hassas tedavi yöntemleri belirlemek amacıyla iş birliği yapıyor. UC Davis Health’te nöroloji doçenti olan Roy Ben-Shalom ve University of Pennsylvania’da biyomühendislik ve bilgisayar bilimi doçenti Pranam Chatterjee, bu araştırmayı destekleyecek bir Biomedical Research Collaboration Award aldı.
Ion kanalları, beyin hücrelerinde küçük kapılar gibi işlev gören proteinlerdir. Her biri, milisaniyenin çok küçük bir kısmında açılıp kapanabilen bir gözenek oluşturur. Bu kanallar, sodyum ve potasyum gibi yüklü iyonların nöronlar içinde ve dışında hareketini kontrol eder ve bu hareket, bir nöronun ateşleme sinyalini üretir.
Bozuklukların Etkileri ve Çocuklar Üzerindeki Sonuçları
Channelopathy olarak bilinen ion kanal bozuklukları, genetik değişikliklerin ion kanallarının işlevini etkilediği durumları ifade eder. Bir mutasyon, bir kanalın çok kolay açılmasına, çok yavaş kapanmasına veya neredeyse hiç açılmamasına neden olabilir. Bu durumda nöronlar ya çok fazla, ya çok az ya da yanlış zamanlarda ateşlenir ve bu da nörogelişimsel engellere yol açar.
Ben-Shalom, “Her ion kanal varyantında nöronların ateşleme düzeni biraz farklıdır. Her varyant, bir tedaviye eşleştirmeden önce kendi laboratuvar deneylerine ihtiyaç duyar” dedi. Bu nedenle, benzer varyantların tedavi edilmesi için yıllar süren çalışmalar gerekmektedir.
Hızlandırılmış Araştırma Süreci
Mevcut süreçte, her varyantın laboratuvar kayıtlarında ölçülmesi aylar alıyor. Bu nedenle, bilinen binlerce varyanttan yalnızca küçük bir kısmı bu şekilde incelenebilmektedir. Ben-Shalom ve Chatterjee laboratuvarları, simülasyonlar kullanarak bu ölçümleri tahmin edecek ve hangi onaylı ilaçların belirli varyantları düzeltme olasılığının en yüksek olduğunu sıralayacaklar.
Ayrıca, mevcut ilaçlarla uyumlu olmayan varyantlar için yeni moleküller tasarlayacaklar. Bu iş birliği, Chatterjee’nin yapay zeka destekli moleküler tasarım yeteneklerini ve Ben-Shalom’un genetik değişikliklerin beyin işlevini nasıl etkilediği konusundaki uzmanlığını birleştiriyor.
Özelleştirilmiş Tedavi Yaklaşımları
Chatterjee, gen mutasyonlarının bir kanalın üç boyutlu şekli üzerindeki etkilerini tahmin edecek modeller geliştirmek için hesaplama yöntemlerini kullanacak. Bu modeller, bu kanalların davranışlarını düzeltebilecek moleküllerin tasarımına rehberlik edecek. Ben-Shalom Laboratuvarı, tahminlerin aynı varyantları taşıyan nöronlardaki elektrik akımları ile test edilmesini sağlayacak.
Ben-Shalom, “Bu projeyi heyecan verici kılan şey, biriken verileri müdahale denemelerine değer olup olmadığını tahmin eden modellere dönüştürebilmemizdir” dedi. Böylece, aileler çocuklarının mutasyonuna uygun bir tedavi alacaklar.
Finansman ve Gelecek Vizyonu
Hartwell Foundation’dan alınan ödül, iki yıl boyunca 770.000 dolarlık doğrudan mali destek sağlıyor. Chatterjee, “Bu benzersiz fırsat için Hartwell Foundation’a minnettarız; tamamlayıcı güçlerimizi çocuklar ve aileleri için yeni terapötik olanaklara dönüştürmek istiyoruz” dedi.
Fred Dombrose, Hartwell Foundation Başkanı, “İki grup, moleküler mekanizmayı tedavi seçimi ve terapötik tasarım ile bağlayan bir varyant-tedavi çerçevesi oluşturacak” şeklinde belirtti. Her laboratuvar, aynı zorluğun tamamlayıcı bileşenlerine odaklanarak, sorunun kritik bir parçasını çözecek teknolojiler sunacak.
