ارتباط اپی ژنتیک و اعتیاد به مواد مخدر: تفاوت میان نسخه‌ها

افزودن پیوند
از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
تفاوت جدیدتر ←
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
دیداریویکی‌متن
Amoun.M (بحث | مشارکت‌ها)
۳ ویرایش‌ها
عدد انگلیسی
(بدون تفاوت)

نسخهٔ ‏۲۹ ژانویهٔ ۲۰۲۴، ساعت ۲۱:۳۳

مقدمه

تنظیم اپی ژنتیک می‌تواند تغییرات طولانی‌مدت در بیان ژن را میانجی‌گری کند و مکانیزمی جذاب برای ناهنجاری‌های رفتاری پایدار است که مشخصه اعتیاد به مواد مخدر است. [۱] وقتی فردی به مواد مخدر اعتیاد پیدا می کند، سلول های عصبی در سیستم پاداش مغز در طول دوره مواجهه مکرر با مواد مخدر در سطح اپی ژنتیک سازگار می شوند. این سازگاری‌های اپی ژنتیکی ناشی از دارو، تغییرات پایدار در عملکرد مغز را واسطه می‌کنند که به ناهنجاری‌های رفتاری مرتبط با مواد مخدر در طول زندگی کمک می‌کند و اعتیاد را تعریف می‌کند. هدف قرار دادن این تغییرات اپی ژنتیک، درک ما را از اساس بیولوژیکی اعتیاد افزایش می دهد و حتی ممکن است درمان های موثرتری برای مقابله با اعتیاد به همراه داشته باشد. با این حال، پیچیدگی چشم انداز عصبی اپی ژنتیک، تعیین اینکه کدام تغییرات اپی ژنتیکی ناشی از دارو باعث ایجاد مکانیسم های بیماری زایی اعتیاد به مواد مخدر می شود را دشوار می کند. [۲]

اعتیاد به مواد مخدر را می توان به عنوان انعطاف پذیری عصبی ناسازگار با مواد مخدر در نظر گرفت که پس از شکل گیری، می تواند منجر به ناهنجاری های رفتاری مادام العمر شود. در حالی که مولکول‌های RNA و پروتئینی که احتمالاً واسطه‌ی این اثرات طولانی‌مدت هستند، معمولاً در چند روز تغییر می‌کنند، حدس زده می‌شود که مکانیسم‌های اپی ژنتیکی ممکن است بیان ژن و در نتیجه ویژگی‌های ذاتی مغز را در یک دوره زمانی بسیار طولانی‌تر تغییر دهند. [۳] [۴]

چشم انداز عصبی اپی ژنتیک

اصطلاح اپی ژنتیک معمولاً برای توصیف تغییرات مولکولی پویا بر روی کروماتین در هسته سلول استفاده می شود که پیامد عملکردی تنظیم فرآیندهای مرتبط با DNA مانند ترمیم DNA، سازماندهی کروماتین و رونویسی و پیرایش RNA و کارکرد سایر موارد را دارد. محققان اعتیاد به مواد مخدر به مطالعه اپی ژنتیک علاقه مند شده اند زیرا تجربه یک فرد، به ویژه مصرف ارادی و مکرر مواد مخدر، چشم انداز کروماتین در مغز را به شیوه ای خاص برای منطقه و نوع سلول تغییر می دهد. به طور گسترده این فرضیه وجود دارد که با تنظیم فرآیندهای مرتبط با DNA، این تغییرات اپی ژنتیکی ناشی از دارو به عملکرد ناهنجار سلولی کمک می کند که منجر به پاتوژنز اعتیاد به مواد مخدر می شود. بنابراین، ممکن است پتانسیل درمانی در هدف قرار دادن تغییرات اپی ژنتیکی کلیدی ناشی از دارو در مغز به عنوان راهی برای مبارزه با درگیری فرد به اعتیاد وجود داشته باشد. [۱]

تاثیر سوابق دارویی در تغییر چشم انداز عصبی اپی ژنتیک

مشخصه اعتیاد به مواد، جستجو و مصرف اجباری مواد با وجود پیامدهای نامطلوب است. [۵] آسیب‌پذیری در برابر اعتیاد از طریق بخش‌های تقریباً مساوی از استعداد ژنتیکی و خطرات محیطی ظاهر می‌شود، که به شدت نقش مهمی را برای مکانیسم‌های اپی ژنتیکی نشان می‌دهد. [۶] تمام داروهای مورد سوء مصرف مدار دوپامین مزولیمبیک را هدف قرار می دهند که هدف تکاملی تقویت فعالیت های مهم برای بقا و تولید مثل فرد است، مانند جستجوی غذای خوش طعم و رابطه جنسی. [۷] مدار مزولیمبیک از نورون‌های دوپامینرژیک در ناحیه تگمنتال شکمی مغز میانی (VTA) و عصب‌گیری آنها از نورون‌های خاردار متوسط (MSNs)، نوع سلول غالب در هسته اکومبنس (NAc) تشکیل شده است. [۸] پاداش های طبیعی و داروهای مورد سوء استفاده از خاصیت افزایش شدید انتقال عصبی دوپامینرژیک در NAc12 مشترک هستند. [۹] مصرف مزمن مواد مخدر باعث ایجاد تغییرات ساختاری، الکتروفیزیولوژیکی و رونویسی طولانی مدت در این ناحیه می شود که به عنوان بسترهای بیولوژیکی پایدار اعتیاد در نظر گرفته می شود.

تعیین علیت با ویرایش عصبی اپی ژنتیکی خاص

معرفی پروتئین‌های همجوشی مصنوعی با کاربرد آسان، زمینه جدیدی از ویرایش عصبی اپی ژنتیکی درون تنی را در مغز راه‌اندازی کرده است و برای اولین بار امکان کشف مکانیسم‌های اپی ژنتیکی باعث ایجاد اعتیاد به مواد مخدر می‌شود. ویرایش عصبی اپی ژنتیک به بازنویسی هدفمند اپی ژنوم در یک مکان ژنومی منفرد در یک نورون یا نوع سلول دیگر در یک منطقه خاص مغز اشاره دارد. توانایی انجام این رویکرد جدید بر روی زمینه های ویرایش ژن و مهندسی اپی ژنوم ساخته شده است، که در هشت سال گذشته از رنسانس برخوردار بوده اند، اما تقریباً به طور انحصاری در شرایط آزمایشگاهی اعمال شده اند. [۱۰] [۱۱] [۱۲] [۱۳] [۱۴]

حوزه های اتصال به DNA

ویرایش عصبی اپی ژنتیکی از طریق بیان ساختارهای دو عملکردی متشکل از یک دامنه قابل برنامه ریزی و اتصال به DNA که به یک مکان ژنومی مورد نظر با میل ترکیبی و ویژگی بالا متصل می شود، و یک بخش تأثیرگذار، که واسطه یک اصلاح اپی ژنتیکی منحصراً محدود به چشم انداز کروماتین اتصال به DNA نزدیک است، انجام می شود.

اولین حوزه‌های اتصال به DNA مورد استفاده، پروتئین‌های انگشت روی (ZFPs) ، [۱۵] [۱۶] مشتق‌شده از فاکتورهای رونویسی یوکاریوتی، یا افکتور های شبه فعال‌کننده رونویسی (TALEs)، مشتق‌شده از پروکاریوت‌های بیماری‌زای گیاهی بودند. [۱۷] [۱۸]

توسعه جدیدتر هدف‌گیری ژنوم یوکاریوتی مبتنی بر CRISPR/dCas9، طراحی و سنتز حوزه‌های هدف‌گیری DNA را به‌طور اساسی ساده‌سازی کرده است. [۱۹] بر خلاف پلتفرم‌های مبتنی بر ZFP و TALE، هدف‌گیری DNA CRISPR/dCas9 با برنامه‌ریزی یک توالی 20 جفت بازی در یک RNA راهنمای واحد (sgRNA) انجام می‌شود.

کاربرد مطالعه اعتیاد به مواد مخدر

رویکردهای ویرایش عصبی اپی ژنتیکی چندین مزیت را نسبت به روش‌های متداول بیان بیش از حد ژن یا حذفی از جمله کنترل بیان ژن هدف از پروموتور درون‌زا (به طور بالقوه از طریق مکانیسم‌های فیزیولوژیکی مرتبط بسته به بخش مؤثر مورد استفاده)، و همچنین کنترل میزان سطوح بیان ژن در محدوده های فیزیولوژیکی را ارائه می‌دهند. با این حال، مانع اصلی برای استفاده از ویرایش عصبی اپی ژنتیک در مطالعات اعتیاد، چالشی در ارائه این ابزارها به مغز حیوانات بیدار است. تحویل چنین سازه‌هایی به بافت‌های دست‌نخورده یک حوزه تحقیقاتی فعال برای اهداف تحقیقاتی و درمانی است. تا به امروز، دانشمندان چندین رویکرد را برای تحویل مغزی را در شرایط درون تنی به کار برده‌اند، که بیشتر آنها شامل تزریق ناقل‌های ویروسی از طریق جراحی استریوتاکسیک است.

توانایی قراردادن یا برداشتن نشانه های اپی ژنتیکی خاص در مکان‌های ژنی محدود در انواع سلول‌های هدفمند در مناطق کلیدی مغز، توانایی بی‌نظیری را در اختیار محققان قرار می‌دهد تا به طور تجربی نقش این مکانیسم‌های مولکولی اپی ژنتیکی را در سندرم‌های عصبی روان‌پزشکی، مانند اعتیاد بررسی کنند. چند وجهی بودن و انعطاف پذیری رویکردهای ویرایش عصبی اپی ژنتیک آنها را به ابزاری ایده آل و سازگار برای باز کردن پیچیدگی اپی ژنتیکی درون تنی تبدیل می کند. [۱]

نکات برجسته:

  • مصرف مزمن مواد مخدر وضعیت اپی ژنتیکی نورون ها و سایر انواع سلول ها را در مناطق پاداش مغز تغییر می دهد. [۱]
  • سازگاری های اپی ژنتیکی با اعتیاد در ارتباط است، اما علل توزیع آنها به طور کامل مشخص نشده است. [۱]
  • ویرایش عصبی اپی ژنتیک، دستکاری های اپی ژنتیکی در یک لوکوس ژنی مشخص را در سلول های مغزی خاص امکان پذیر می کند. [۱]

منابع

  1. ↑ ۱٫۰ ۱٫۱ ۱٫۲ ۱٫۳ ۱٫۴ ۱٫۵ Feng, Jian; Nestler, Eric J (2013-08). "Epigenetic mechanisms of drug addiction". Current Opinion in Neurobiology. 23 (4): 521–528. doi:10.1016/j.conb.2013.01.001. ISSN 0959-4388. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)
  2. ↑ Hamilton, Peter J; Nestler, Eric J (2019-12). "Epigenetics and addiction". Current Opinion in Neurobiology. 59: 128–136. doi:10.1016/j.conb.2019.05.005. ISSN 0959-4388. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)
  3. ↑ Kumar, Arvind; Choi, Kwang-Ho; Renthal, William; Tsankova, Nadia M.; Theobald, David E.H.; Truong, Hoang-Trang; Russo, Scott J.; LaPlant, Quincey; Sasaki, Teresa S. (2005-10). "Chromatin Remodeling Is a Key Mechanism Underlying Cocaine-Induced Plasticity in Striatum". Neuron. 48 (2): 303–314. doi:10.1016/j.neuron.2005.09.023. ISSN 0896-6273. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)
  4. ↑ Renthal, William; Kumar, Arvind; Xiao, Guanghua; Wilkinson, Matthew; Covington, Herbert E.; Maze, Ian; Sikder, Devanjan; Robison, Alfred J.; LaPlant, Quincey (2009-05). "Genome-wide Analysis of Chromatin Regulation by Cocaine Reveals a Role for Sirtuins". Neuron. 62 (3): 335–348. doi:10.1016/j.neuron.2009.03.026. ISSN 0896-6273. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)
  5. ↑ Koob, George F; Volkow, Nora D (2016-08). "Neurobiology of addiction: a neurocircuitry analysis". The Lancet Psychiatry. 3 (8): 760–773. doi:10.1016/s2215-0366(16)00104-8. ISSN 2215-0366. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)
  6. ↑ Koob,, George; Kreek, Mary Jeanne (2007-08). "Stress, Dysregulation of Drug Reward Pathways, and the Transition to Drug Dependence". American Journal of Psychiatry. 164 (8): 1149–1159. doi:10.1176/appi.ajp.2007.05030503. ISSN 0002-953X. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help)نگهداری CS1: نقطه‌گذاری اضافه (link)
  7. ↑ Kelley, Ann E.; Berridge, Kent C. (2002-05-01). "The Neuroscience of Natural Rewards: Relevance to Addictive Drugs". The Journal of Neuroscience. 22 (9): 3306–3311. doi:10.1523/jneurosci.22-09-03306.2002. ISSN 0270-6474.
  8. ↑ Hyman, Steven E.; Malenka, Robert C.; Nestler, Eric J. (2006-07-21). "NEURAL MECHANISMS OF ADDICTION: The Role of Reward-Related Learning and Memory". Annual Review of Neuroscience. 29 (1): 565–598. doi:10.1146/annurev.neuro.29.051605.113009. ISSN 0147-006X.
  9. ↑ Diana, Marco (2011). "The Dopamine Hypothesis of Drug Addiction and Its Potential Therapeutic Value". Frontiers in Psychiatry. 2. doi:10.3389/fpsyt.2011.00064. ISSN 1664-0640.
  10. ↑ Cong, Le; Ran, F. Ann; Cox, David; Lin, Shuailiang; Barretto, Robert; Habib, Naomi; Hsu, Patrick D.; Wu, Xuebing; Jiang, Wenyan (2013-02-15). "Multiplex Genome Engineering Using CRISPR/Cas Systems". Science. 339 (6121): 819–823. doi:10.1126/science.1231143. ISSN 0036-8075.
  11. ↑ Jinek, Martin; Chylinski, Krzysztof; Fonfara, Ines; Hauer, Michael; Doudna, Jennifer A.; Charpentier, Emmanuelle (2012-08-17). "A Programmable Dual-RNA–Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity". Science. 337 (6096): 816–821. doi:10.1126/science.1225829. ISSN 0036-8075.
  12. ↑ Gilbert, Luke A.; Larson, Matthew H.; Morsut, Leonardo; Liu, Zairan; Brar, Gloria A.; Torres, Sandra E.; Stern-Ginossar, Noam; Brandman, Onn; Whitehead, Evan H. (2013-07). "CRISPR-Mediated Modular RNA-Guided Regulation of Transcription in Eukaryotes". Cell. 154 (2): 442–451. doi:10.1016/j.cell.2013.06.044. ISSN 0092-8674. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help); no-break space character in |first2= at position 8 (help); no-break space character in |first5= at position 7 (help); no-break space character in |first6= at position 7 (help); no-break space character in |first9= at position 5 (help); no-break space character in |first= at position 5 (help)
  13. ↑ Konermann, Silvana; Brigham, Mark D.; Trevino, Alexandro E.; Joung, Julia; Abudayyeh, Omar O.; Barcena, Clea; Hsu, Patrick D.; Habib, Naomi; Gootenberg, Jonathan S. (2014-12-10). "Genome-scale transcriptional activation by an engineered CRISPR-Cas9 complex". Nature. 517 (7536): 583–588. doi:10.1038/nature14136. ISSN 0028-0836.
  14. ↑ Hilton, Isaac B; D'Ippolito, Anthony M; Vockley, Christopher M; Thakore, Pratiksha I; Crawford, Gregory E; Reddy, Timothy E; Gersbach, Charles A (2015-04-06). "Epigenome editing by a CRISPR-Cas9-based acetyltransferase activates genes from promoters and enhancers". Nature Biotechnology. 33 (5): 510–517. doi:10.1038/nbt.3199. ISSN 1087-0156.
  15. ↑ Klug, Aaron (2010-06-07). "The Discovery of Zinc Fingers and Their Applications in Gene Regulation and Genome Manipulation". Annual Review of Biochemistry. 79 (1): 213–231. doi:10.1146/annurev-biochem-010909-095056. ISSN 0066-4154.
  16. ↑ Gersbach, Charles A.; Gaj, Thomas; Barbas, Carlos F. (2014-05-30). "Synthetic Zinc Finger Proteins: The Advent of Targeted Gene Regulation and Genome Modification Technologies". Accounts of Chemical Research. 47 (8): 2309–2318. doi:10.1021/ar500039w. ISSN 0001-4842.
  17. ↑ Boch, Jens; Scholze, Heidi; Schornack, Sebastian; Landgraf, Angelika; Hahn, Simone; Kay, Sabine; Lahaye, Thomas; Nickstadt, Anja; Bonas, Ulla (2009-12-11). "Breaking the Code of DNA Binding Specificity of TAL-Type III Effectors". Science. 326 (5959): 1509–1512. doi:10.1126/science.1178811. ISSN 0036-8075.
  18. ↑ Moscou, Matthew J.; Bogdanove, Adam J. (2009-12-11). "A Simple Cipher Governs DNA Recognition by TAL Effectors". Science. 326 (5959): 1501–1501. doi:10.1126/science.1178817. ISSN 0036-8075.
  19. ↑ Qi, Lei S.; Larson, Matthew H.; Gilbert, Luke A.; Doudna, Jennifer A.; Weissman, Jonathan S.; Arkin, Adam P.; Lim, Wendell A. (2013-02). "Repurposing CRISPR as an RNA-Guided Platform for Sequence-Specific Control of Gene Expression". Cell. 152 (5): 1173–1183. doi:10.1016/j.cell.2013.02.022. ISSN 0092-8674. {{cite journal}}: Check date values in: |date= (help); no-break space character in |first2= at position 8 (help); no-break space character in |first3= at position 5 (help); no-break space character in |first4= at position 9 (help); no-break space character in |first5= at position 9 (help); no-break space character in |first6= at position 5 (help); no-break space character in |first7= at position 8 (help); no-break space character in |first= at position 4 (help)
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=ارتباط_اپی_ژنتیک_و_اعتیاد_به_مواد_مخدر&oldid=38748836»