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ड्रग स्क्रीनिंग के एक नए रूप की ओर ‘ब्रेन-ऑन-ए-चिप’ प्रौद्योगिकी अग्रिम | सेंट्रल फ्लोरिडा विश्वविद्यालय समाचार


“ब्रेन-ऑन-ए-चिप” बनाने के लिए एक यूसीएफ शोधकर्ता का काम दवा की खोज में तेजी लाने और पशु परीक्षण के विकल्प प्रदान करके तंत्रिका संबंधी विकार अनुसंधान में सुधार करना है।

जेम्स हिकमैन – रसायन विज्ञान, जैव-आणविक विज्ञान और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर – ने हाल ही में पत्रिकाओं में अपने कुछ नवीनतम निष्कर्ष प्रकाशित किए हैं स्टेम सेल रिपोर्ट तथा उन्नत चिकित्सा विज्ञान.

ये अध्ययन उनके शोध समूह के कार्यात्मक तंत्रिका मॉडल को विकसित करने के प्रयासों में प्रगति की व्याख्या करते हैं जिन्हें अन्यथा “ब्रेन-ऑन-ए-चिप” के रूप में जाना जाता है। ऐसा मॉडल मानव या पशु विषयों पर परीक्षण की आवश्यकता के बिना, न्यूरोलॉजिकल विकारों और दुर्लभ ऑटोइम्यून न्यूरोपैथी की विकृति की नकल करके न्यूरोलॉजिकल अनुसंधान में क्रांति ला सकता है।

एसमंदिर सेल रिपोर्ट कागज ने कॉर्टिकल न्यूरॉन्स को विकसित करने और अंतर करने की क्षमता का प्रदर्शन किया – जिसे उच्च मस्तिष्क समारोह के बहुमत के लिए जिम्मेदार माना जाता है – पूरी तरह से परिपक्व और कार्यात्मक कोशिकाओं में।

फिर इन न्यूरॉन्स को एक सिम्युलेटेड सिस्टम के रूप में कार्य करने वाले सर्किट में शामिल किया गया, जहां शोधकर्ता दीर्घकालिक क्षमता (एलटीपी) को प्रेरित करने में सक्षम थे। LTP – जो स्मृति निर्माण की अनुमति देता है – अनुभूति के अध्ययन में एक महत्वपूर्ण घटना है, और एक जो मानव मॉडल में ज्यादातर प्रत्यक्ष अवलोकन से बच गई है।

विश्व स्वास्थ्य संगठन का अनुमान है कि दुनिया भर में लगभग 55 मिलियन लोग अल्जाइमर और संबंधित मनोभ्रंश से पीड़ित हैं जो अनुभूति को प्रभावित करते हैं।

अपरिपक्व स्टेम सेल या परिपक्व प्राथमिक कोशिकाओं पर किए गए अध्ययन इन विकारों के प्रभाव को पूर्ण विकसित कोशिका मृत्यु तक बढ़ने से पहले नहीं दिखा सकते हैं।

हालांकि, हिकमैन जैसे नकली मॉडल बीमारी से आगे निकल सकते हैं – शोधकर्ताओं को यह जांचने की इजाजत देता है कि कोई दवा प्रारंभिक चरण के प्रभाव को कम करने या लक्षणों को पूरी तरह से रोकने में सक्षम है या नहीं।

हिकमैन की परियोजना प्लुरिपोटेंट स्टेम कोशिकाओं का उपयोग करती है – दैहिक कोशिकाओं से प्राप्त, और मानव शरीर में किसी भी प्रकार के सेल में आत्म-नवीनीकरण और विकसित करने में सक्षम – एक प्रारंभिक सामग्री के रूप में।

“हम प्लुरिपोटेंट स्टेम सेल ले सकते हैं और उन्हें परिपक्व कॉर्टिकल न्यूरॉन्स में अंतर कर सकते हैं,” हिकमैन कहते हैं। “तो, अब, दवा की खोज करने के दो तरीके हैं: एक निश्चित जैव रासायनिक मार्ग के भीतर एक प्रोटीन को लक्षित करना, जो कि अधिकांश दवा कंपनियां इसे कैसे करती हैं, और हम क्या करते हैं – जटिल प्रणाली लेना और एक फेनोटाइपिक मॉडल बनाना।”

“अगर हम फेनोटाइपिक रोग मॉडल का परीक्षण कर सकते हैं और इसे चिकित्सीय के साथ गैर-रोग मॉडल के समान कार्य में ला सकते हैं, तो एफडीए संभावित रूप से स्वीकार करेगा कि डेटा जो प्रभावकारिता साबित करता है, स्वीकार्य सुरक्षा होने पर दवा को आगे बढ़ने की इजाजत देता है। डेटा, ”वह कहते हैं।

इस तरह, फेनोटाइपिक मॉडल – हिकमैन के हाइब्रिड सिस्टम्स लैब के लक्ष्य “जैविक और गैर-जैविक प्रणालियों के बीच इंटरफेस को टॉक्सिकोलॉजी, ड्रग डिस्कवरी और बेसिक बायोलॉजी रिसर्च के लिए अगली पीढ़ी के सिस्टम के निर्माण के लिए इंजीनियरिंग” के लक्ष्य के रूप में बनाया गया है – एक भी प्रदान कर सकता है पशु परीक्षण का विकल्प

यूसीएफ ने कई पेटेंटों को लाइसेंस दिया है, जिस पर हिकमैन हेस्पेरोस का आविष्कारक है, एक कंपनी जिसे उसने लॉन्च करने में मदद की थी। हेस्परोस और हाइब्रिड सिस्टम लैब दोनों में, शोधकर्ता तंत्रिका मॉडलिंग को उस बिंदु तक आगे बढ़ाने के लिए काम करते हैं जहां तंत्रिका संबंधी विकार – और विशेष रूप से दुर्लभ बीमारियों – को अब असहनीय नहीं माना जाता है।

में उन्नत चिकित्सा विज्ञान अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि एक मॉडल के समान है जिसका उपयोग किया गया है स्टेम सेल रिपोर्ट अध्ययन का उपयोग दो दुर्लभ ऑटोइम्यून न्यूरोपैथी के विकृति विज्ञान को फिर से बनाने के लिए किया जा सकता है: पुरानी भड़काऊ डिमाइलेटिंग पोलीन्यूरोपैथी और मल्टीफोकल मोटर न्यूरोपैथी। फिर, अनुसंधान समूह ने परीक्षण किया कि कैसे एक सनोफी यौगिक ने मॉडलिंग विकृति को प्रभावित किया। वे अपने मंच के साथ प्रभावकारिता स्थापित करने में सक्षम थे, जिससे दवा को दूसरे चरण के नैदानिक ​​​​परीक्षणों में जाने की अनुमति मिली – इस प्रकार यह इन बीमारियों से पीड़ित रोगियों की मदद करने के लिए एक कदम और करीब आ गया।

हिकमैन का कहना है कि इन हालिया खोजों से शोधकर्ताओं को संकेत मिलता है कि “संभावित रूप से एक स्क्रीन है जहां हम कोशिकाओं के मरने से पहले चिकित्सीय देख सकते हैं, जो हमें बताएगी कि क्या कोई विकार के प्रभावों को उलट सकता है।”

हिकमैन ने अपनी पीएच.डी. 1990 में एमआईटी से रसायन शास्त्र में और 2004 से यूसीएफ में काम किया है।


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