Nhận dạng protein thiết lập siêu xa lộ thông tin của não

Hiện nay, các nhà nghiên cứu với sự tài trợ của Viện Nghiên cứu Nghiện Quốc gia, thuộc Viện Sức khỏe Quốc gia Mỹ, đã phát hiện thấy các tế bào gọi là tế bào thần kinh đệm, là khung hỗ trợ dây thần kinh ở não phát triển đầy đủ, cũng có một vai trò quan trọng trong việc hình thành các khớp thần kinh ở giai đoạn phát triển mạnh sau khi sinh. Tri thức quan trọng này về quá trình phát triển khớp thần kinh bình thường có thể dẫn đến phát triển phương pháp chữa bệnh, như nghiện và bệnh động kinh, nguyên nhân một phần do có quá nhiều khớp thần kinh.

Khớp thần kinh là liên kết cơ bản giữa các tế bào trong não. Các nhà khoa học biết rằng thuốc có tác dụng làm thay đổi các liên kết này và não đang phát triển dễ bị tổn thương bởi thuốc gây nghiện, phá hủy sự truyền thông tin bình thường. Các chất điều khiển sự hình thành khớp thần kinh có thể sẽ là khả năng lựa chọn cho người muốn chữa nghiện hoặc các loại bệnh thần kinh khác.

Tế bào thần kinh đệm chiếm tới 90% số tế bào ở não động vật có vú, tuy nhiên cho đến gần đây các nhà khoa học mới chỉ chú trọng đến vai trò hỗ trợ của tế bào thần kinh đệm giúp dây thần kinh phát triển đầy đủ. TS. Barres, cùng TS. Karen Christopherson và TS. Erik Ullian, đã phát triển một phương pháp nuôi cấy tế bào thần kinh trong phòng thí nghiệm, mà không cần đến các tế bào thần kinh đệm. Sau đó, các nhà khoa học phân lập protein do các tế bào thần kinh đệm tạo ra và quan sát ảnh hưởng khi bổ sung protein này vào môi trường nuôi cấy tế bào thần kinh. Hai trong số các protein, gọi là thrombospondin 1 và 2, đã dẫn đến sự phát triển các khớp thần kinh, mặc dù các khớp thần kinh này có chức năng chưa hoàn chỉnh.

Các khớp thần kinh được phát triển trong đĩa có bổ sung thrombospondin tại phòng thí nghiệm của TS. Barres đã có khả năng truyền tín hiệu, nhưng không có khả năng nhận tín hiệu. Nói cách khác, tế bào thần kinh truyền tín hiệu có khả năng tiết xuất một chất hóa học gọi là chất dẫn truyền thần kinh, nhưng tế bào liền kề nhận tín hiệu lại không có khả năng phát hiện ra sự có mặt của chất dẫn truyền thần kinh. Theo TS. Barres, do khớp thần kinh có chức năng chưa hoàn chỉnh xuất hiện khi có tế bào thần kinh đệm, các nhà khoa học biết rằng tế bào thần kinh đệm đã tạo ra ít nhất một loại protein khác nữa, hiện nay các nhà khoa học chưa nhận dạng được, cần thiết để tạo ra các khớp thần kinh có chức năng hoàn chỉnh. Loại protein chưa xác định được này có khả năng tiếp nhận tế bào thần kinh để phát hiện ra chất dẫn truyền thần kinh do sự truyền tín hiệu của tế bào thần kinh phát ra khi khớp thần kinh hình thành.

Để giúp khẳng định vai trò của các thrombospondin trong sự phát triển khớp thần kinh, các nhà khoa học đã phát triển một dòng chuột không có khả năng tạo ra thrombospondin 1 và 2; não của dòng chuột này có 40% khớp thần kinh ít hơn chuột bình thường. Điều hấp dẫn là các tế bào thần kinh đệm chỉ tiết xuất các thrombospondin này trong sự phát triển não sớm , ngược lại với sự hình thành các khớp thần kinh thông thường. Phát hiện mới này cho thấy, có thể não trưởng thành ít có khả năng hình thành khớp thần kinh mới là do lượng thrombospondin của tế bào thần kinh đệm thấp.

Tiến sĩ Volkow cho biết, việc hiểu rõ vai trò của thrombospondin của tế bào thần kinh đệm có thể dẫn đến khả năng phát triển các thuốc trên cơ sở thrombospondin để kích thích và điều khiển sự hình thành khớp thần kinh.