Badania te stanowią część większego projektu, którego celem jest wykorzystanie technologii genomiki funkcjonalnej, proteomiki i informatyki do zgromadzenia danych o ekspresji genów oraz o rodzaju i zawartości kodowanych przez nie białek i do opisania dynamicznego modelu działania leków przeciwdepresyjnych (LPD). To interdyscyplinarne podejście zostanie wykorzystane do opisu działania leków stosowanych w terapii depresji, która dotyka ok. 10% populacji i jest najczęściej występującym schorzeniem psychiatrycznym. LPD działają w klinice z opóźnieniem czasowym, tj. osiągają skuteczność terapeutyczną dopiero po 2-4 tygodniach podawania pacjentom i do tej pory – mimo intensywnych badań – nie są znane przyczyny tego zjawiska. Wyjaśnienie, które z molekularnych substratów zaangażowanych w działanie LPD są najbardziej kluczowe oraz jakie są relacje między nimi, pozwoliłoby tak ukierunkować terapię, aby przyśpieszyć i wzmocnić działanie przeciwdepresyjne.

Do badań wybrane zostały dwa leki o odmiennym profilu farmakologicznym: dezipramina – inhibitor transportera noradrenergicznego (NAT) oraz citalopram – inhibitor transportera serotoninowego (SERT). Leki będą wielokrotnie (najdłużej przez 21 dni) podawane zwierzętom doświadczalnym a badania będą prowadzone w różnych punktach czasowych po ich podaniu. Analogiczne badania mają być przeprowadzone na dwóch liniach myszy transgenicznych: pozbawionych funkcjonalnego transportera noradrenergicznego (NAT-KO) i serotoninowego (SERT-KO).

            Wybrane regiony mózgu zwierząt doświadczalnych, istotne dla działania LPD (kora przedczołowa, kora obręczy, hipokamp, jądro migdałowate), pozyskiwane będą metodą laserowej mikrodyssekcji. Technika ta pozwala z dużą rozdzielczością wyosobnić określone skupiska komórek a nawet pojedyncze neurony i jej zastosowanie, szczególnie w badaniach mózgu, warunkuje powodzenie dalszych badań molekularnych. Analiza ekspresji genów zostanie wykonana techniką macierzy DNA, z zastosowaniem funkcjonalnie pogrupowanych zestawów genów kodujących neurotrofiny i ich receptory, receptory neuroprzekaźników i białka synaptyczne oraz białka zaangażowane w wewnątrzkomórkową transdukcję sygnału. Białka, których geny ulegną zmiennej ekspresji po podawanych lekach, będą następnie charakteryzowane poprzez analizę proteomu (elektroforeza dwuwymiarowa, elektroforeza różnicowa oraz technika "shotgun") a także poprzez analizę modyfikacji potranslacyjnych jak również analizę wybranych metabolitów i badania aktywności enzymatycznej.

            Uzyskane wyniki badań doświadczalnych zostaną następnie wykorzystane do opracowania dynamicznego modelu badanych procesów biologicznych po zastosowaniu czynników perturbacyjnych, jakimi będą stosowane leki. Model ten będzie realizowany w postaci układu równań różniczkowych, wiążących wartości i szybkość zmian badanych zmiennych (ekspresji genów i białek). Postać funkcyjna tych związków będzie przedmiotem hipotez badawczych opartych na prawidłowościach obserwowanych w doświadczeniu i znanych z literatury. Hipotezy te będą testowane poprzez rozwiązywanie skonstruowanych równań metodami numerycznymi.

Na podstawie materiałów Zakładu Biochemii Fizycznej UJ