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Eine externe Regulierung bei Schmerzstudien

Milliarden Menschen weltweit sind von chronischen Schmerzen betroffen und die damit verbundenen sozioökonomischen Kosten belaufen sich alleine in Europa auf jährlich 300 Milliarden Euro. Die Mechanismen, die chronischen Schmerzen zugrunde liegen, werden immer noch unzureichend verstanden und die Behandlungen erweisen sich daher größtenteils als ineffektiv.
Eine externe Regulierung bei Schmerzstudien
Wissenschaftliche Fortschritte haben es möglich gemacht, Moleküle und Zellen mit Licht zu manipulieren. Unter Ausnutzung der hohen räumlichen und zeitlichen Präzision von Licht ist es möglich, viele wichtige Fragen auf dem Gebiet der Biologie zu adressieren. Die EU-finanzierten Forscher des Projekts P2X IN PAIN (Optochemical control of P2X receptor ion channels: Dissecting their role in pain signalling) entwickelten und implementierten optochemische und optogenetische Instrumente zur Untersuchung des Schmerzsignalwegs. Im Fokus standen P2X-Rezeptoren, da diese mit chronischen Schmerzen in Verbindung gebracht worden sind und in den Nozizeptoren exprimiert werden, die als spezielle peripherale Schmerzsensoren fungieren.

Die Forscher stellten P2X-Rezeptor-Säugetiermembrankanäle her, um eine reversible Manipulation über Licht für die optische Kontrolle zu ermöglichen. Blaues Licht wird genutzt, um diese von Liganden abgeschlossenen Membrankanäle zu öffnen und ultraviolettes Licht führt diese in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Diese nicht invasive Methode bot eine ausgezeichnete raumzeitliche Präzision für die Rezeptoraktivierung in P2X2- und P2X3-Rezeptormembrankanälen. Der in Algen vorkommende lichtaktivierte Membrankanal mit der Bezeichnung Channelrhodopsin (ChR2) wurde ebenfalls für die Forschung verwendet.

Das Team konnte mithilfe von CRISPR/Cas9 für die Genomeditierung über die Schaffung einer P2X3-Rezeptor-Knock-in-Mauslinie mit Lichtschranke einen Durchbruch erzielen. Dieses Mausmodell wird die In-vivo-Untersuchung des P2X3-Rezeptors im Bereich von Gesundheit und Krankheit über die Manipulation dieses spezifischen Proteins ermöglichen.

Wissenschaftler untersuchten die Nozizeptoraktivierung und Verhaltensreaktion bei sich frei verhaltenden Mäusen in der Millisekundenzeitskala. Der ChR2-Kanal regulierte effektiv die Nozizeptorsignalisierung in der Haut und lieferte neue Erkenntnisse zur Organisierung schützender Verhaltensreaktionen.

Die „P2X IN PAIN“-Studie hat einen erfolgreichen Konzeptnachweis für die Tauglichkeit der Optogenetik hinsichtlich einer externen Regulierung der peripheren Nozizeptionswege mit einer bislang unerreichten raumzeitlichen Auflösung erbracht. Die Ergebnisse werden demnächst in Peer-Review-Fachzeitschriften veröffentlicht. Die Instrumente und Untersuchungsergebnisse sollten sich für die Entwicklung und die Prüfung zielgerichteter Medikamente für die Behandlung chronischer Schmerzen als überaus wertvoll erweisen.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Life Sciences

Schlüsselwörter

Chronische Schmerzen, P2X IN PAIN, optochemisch, P2X-Rezeptor, Nozizeptoren
Datensatznummer: 191196 / Zuletzt geändert am: 2017-02-23
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