Forschung an der Clemson-Universität, Zentrum für Humangenetik ist enthüllt neue Einblicke in die Funktionsweise der Gene, die Auswirkungen von Drogenkonsum und sucht durch eine neue Studie der Anfälligkeit für die Auswirkungen von Kokain-und Methamphetamin-bei Fruchtfliegen.
Die Forschung wurde veröffentlicht durch PLOS-Genetik, mit dem Titel “Genetik von Kokain und Methamphetamin-Konsum und die Präferenz von Drosophila melanogaster.” Das Manuskript senior-Autoren sind Genetiker Trudy Mackay und Robert Anholt des Zentrums für Humangenetik. Die co-Autoren Chad Highfill, Brandon Baker und Stephenie Stevens.
Die Studie bewertet die natürlich vorkommende variation in der Droge selbst-Verwaltung und Veränderung in diesem Verhalten auf die wiederholte Exposition mit Drosophila melanogaster, eine gemeinsame Fruchtfliege.
Warum Fruchtfliegen? Als es stellt sich heraus, dass 75 Prozent der Krankheiten verursachenden Gene in Menschen haben ein Fliegen-Pendant und Forscher präzise Steuern kann, sowohl den genetischen hintergrund und die Umwelt der fliegt, einschließlich der Exposition gegenüber Drogen. In der menschlichen Bevölkerung, die Anfälligkeit für die Auswirkungen von Kokain und Methamphetamin variiert aufgrund von Umwelt-und genetischen Faktoren, die es schwierig zu erbringen Studien über die Anfälligkeit für die Wirkung dieser Medikamente.
Mackay, wer ist anerkannt als eine der weltweit führenden Autoritäten auf dem Gebiet der Genetik komplexer Merkmale, ist Direktor des Zentrums für Humangenetik, die Teil des College of Science. Sie ist auch die Familie Selbst-Stiftungsprofessur für Humangenetik und professor in der Abteilung für Genetik und Biochemie.
Mackay hat seit langem Interesse an der Verhaltens-Genetik und die Entwicklung der Taufliege als Modell für das Verständnis der genetischen Grundlagen von komplexen Verhaltensweisen. Ihr Labor entwickelt Drosophila melanogaster Genetische Bedienfeld “Referenz” (DGRP), die aus mehreren hundert Inzucht-Linien von Drosophila melanogaster. Der DGRP können die Forscher natürlich vorkommende variation zu suchen, bei der genetische Varianten, die dazu beitragen, die Anfälligkeit für verschiedene Verhalten Züge und ist von zentraler Bedeutung für die Forschungsarbeit des Teams.
“Das wichtigste ist, dass Sie durch Inzucht, so dass jede Linie ist homozygot, was bedeutet, wir können testen, die im wesentlichen den gleichen Genotyp immer und immer und immer wieder-fast wie Klone von der gleichen Person, aber die Linien selbst sind genetisch vielfältigen,” Mackay sagte.
“Die Linien zusammen spiegeln die variation, die in der Natur gefunden wird”, fügte Anholt, wer Provost Distinguished Professor für Genetik und Biochemie und Direktor des Fakultät excellence-Initiativen in der Hochschule der Wissenschaft.
“Das Merkmal von Interesse ist hier die Neigung zu konsumieren Kokain und Methamphetamin,” Anholt sagte. “Der Grund, warum dieser Teil über die Individuen, die genetisch identisch ist, so wichtig ist, dass wir sehen wollten, wenn wir könnten charakterisieren variation in der population für die anfängliche Neigung zu konsumieren, Drogen und änderungen in dieser Neigung in mehreren aufeinander folgenden Belichtungen.”
Die Fliegen waren eine Wahl, entweder ein Saccharose-Lösung oder eine Saccharose-Lösung mit entweder Kokain oder Methamphetamin über drei verschiedene Belichtungen.
“Dann können Sie entwickeln eine Vorliebe assay-wie viel, wenn man sich den Unterschied zwischen dem Medikament und Saccharose, nicht, dass es Unterschiede zwischen den Linien?” Mackay sagte. “Das war eine Frage: wir haben sogar genetische variation für die Präferenz? Und die zweite Frage war ” Hat das im Laufe der Zeit ändern?’ Die Antwort auf beide Fragen ja. Es gibt genetische Unterschiede für die Präferenz, und es verändert sich im Laufe der Zeit.”
“Die Neigung, Sie zu konsumieren diese Drogen oder zu entwickeln, die Präferenz für einen von diesen Medikamenten ist, hängt sehr stark von der genetischen Zusammensetzung von jeder dieser Personen,” Anholt sagte. “Wir haben 46 verschiedene genetische Hintergründe. Wenn wir schauten, vielleicht nur ein oder zwei von Ihnen, die wir vielleicht nicht gesehen haben, jede Entwicklung, der Präferenz, weil es tritt nur in bestimmten genetischen Zusammenhänge, die veranlagt sind, zu entwickeln sucht. Dies ist natürlich auch höchst relevant für die Menschen, weil in der menschlichen Bevölkerung, die Neigung zu entwickeln, sucht nach der Einnahme von Kokain ist auch Variante.”
Die Studie ist ein wichtiger start in das Verständnis der Rolle der Genetik und Anfälligkeit zum Drogenmissbrauch und sucht. Die Ergebnisse zeigen, dass es umfangreiche genetische variation im Verbrauch und mit Vorliebe, wie auch der Veränderung im Konsum und der Vorliebe, mit wiederholten Belichtungen für beide Kokain und Methamphetamin in verschiedenen genetischen Hintergründen sind und dass genetische Unterschiede für diese Merkmale hat deutliche sex – und Drogen-spezifischen Komponenten. Männchen und Weibchen erwiesen sich als Recht unterschiedlich genetisch in Ihrer Neigung, Sie zu konsumieren der Drogen.
“Dies ist ein proof-of-concept,” Mackay sagte. “Es ist eine relativ kleine Studie, aber es zeigt einen Weg in die Zukunft. Und der Weg ist durch das Verständnis der genetischen und molekularen Netzwerke, die dazu führen könnten, die Identifizierung neuer therapeutischer Ziele, für die es möglicherweise bereits von der FDA zugelassene Agonisten oder-Antagonisten.”
“In diesem fly-Modell haben wir die statistische power für Analysen, die sind schwer zu tun in der menschlichen Bevölkerung,” Anholt sagte. “Zum Beispiel, das Konzept der gen-gen-Interaktionen ist extrem schwierig zu studieren, die in menschlichen Populationen, weil der sehr geringe statistische power. In der Erwägung, dass in Fliegen, denn wir haben so viel Kontrolle über den genetischen hintergrund, wir können genetisch identische Individuen und eine strenge Kontrolle der Umwelt-Wachstums-Bedingungen, und wir können den Blick auf gen-gen-Interaktionen sowie Auswirkungen der verschiedenen Umgebungen auf der genetischen Anfälligkeit für bestimmte Züge.”
Anholt, sagte der Forschung Folgen können, die mit gen-engineering-Ansätze, die sich anschauen kann, wie fliegt reagieren zu genetischen und ökologischen Störungen in einer Weise, die unmöglich ist zu tun beim Menschen. Dies könnte dazu führen, die Identifizierung von Kandidaten-Genen, die untersucht werden könnte, in menschlichen Studien.
“Der Ansatz, den wir verwenden, wird eine vergleichende genomische Ansatz mit translationale Potenzial der menschlichen Bevölkerung”, sagte er.
Die weitere Charakterisierung einiger Gene identifiziert, die in der Studie scheint zu implizieren, die Neuronen verwenden, die die neurotransmitter Dopamin und-Strukturen in der fliege Gehirns, bekannt als Pilzkörper. Die Pilzkörper sind integrative Zentren im Gehirn, verbunden mit Erfahrung-abhängigen Verhaltens-änderungen. In zukünftigen Studien wird das team untersuchen, inwieweit Unterschiede in Pilz-Körper-Morphologie korreliert mit Drogen-Konsum und die Präferenz von Verhaltensweisen.
“Es gibt einige starke Korrelationen, die wir beobachtet haben, und so würden wir gerne erweitern, was darauf hindeutet, dass nur angeborene Entwicklungs-Prozesse beeinflussen würde eine fliege das Verhalten später im Leben,” Mackay sagte.
