Genetycznie zmodyfikowana Drosophila może pomóc w odkrywaniu mechanizmów uzależnienia od kokainy

Naukowcy z Uniwersytetu Utah opracowali genetycznie zmodyfikowany szczep muszki owocowej (Drosophila). Może on przyczynić się do lepszego zrozumienia mechanizmów biologicznych prowadzących do uzależnienia od kokainy. W warunkach naturalnych muchy unikają kokainy ze względu na jej gorzki smak. Dzięki modyfikacjom genetycznym badacze przełamali tę barierę — zmodyfikowane osobniki zaczęły samodzielnie i dobrowolnie spożywać kokainę.

Uzależnienie od kokainy

Kokaina to silnie uzależniający psychostymulant. Zaburzenia związane z jej używaniem (CUD – Cocaine Use Disorder) mają znaczące podłoże genetyczne. Pomimo tego, przez cały czas wiadomo stosunkowo kilka o konkretnych genach i mechanizmach biologicznych odpowiedzialnych za rozwój uzależnienia. Co więcej, wciąż brak zatwierdzonych przez FDA (Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków) skutecznych leków stosowanych w terapii CUD.

Czytaj także: Kofeina a choroba Parkinsona

Drosophila jako organizm modelowy

Muszka owocowa (Drosophila) jest szeroko wykorzystywanym organizmem modelowym w biologii i genetyce. Jej krótki cykl życiowy (około 30 dni w temperaturze pokojowej), duża liczba potomstwa oraz wysoka zgodność genetyczna z człowiekiem (ok. 75% genów homologicznych) czynią ją idealnym modelem do badań nad chorobami o podłożu genetycznym, w tym zaburzeniami neurologicznymi i uzależnieniami.

Dotychczas wykazano, iż Drosophila reaguje na kokainę w sposób zbliżony do ssaków. U much obserwuje się nadpobudliwość i ograniczenie snu po ekspozycji na substancję. Jednak do tej pory nie udało się opracować modelu, w którym owady samodzielnie wybierałyby i preferowały kokainę.

Czytaj także: Uzależnienie może być warunkowane genetycznie

Genetyczne modyfikacje i przełom w badaniach

W swoim badaniu naukowcy skupili się na analizie samodzielnego spożycia kokainy przez samce Drosophila oraz rozwoju preferencji w warunkach eksperymentalnych z dwoma wyborami (z kokainą i bez). Zidentyfikowali, iż unikanie kokainy jest związane z jej gorzkim smakiem, który aktywuje wyspecjalizowane neurony smakowe zawierające receptor Gr66a.

Po wyciszeniu tych neuronów lub usunięciu receptora Gr66a, muszki przestały wykazywać awersję do kokainy. Co więcej, w ciągu zaledwie 16 godzin od pierwszego kontaktu, zmodyfikowane osobniki zaczęły preferować roztwory zawierające niskie stężenia narkotyku (np. w wodzie z dodatkiem cukru) nad roztwory bez narkotyku.

Czytaj także: Amfetamina ułatwia leczenie uzależnienia od opioidów

Znaczenie odkrycia

Uzyskane wyniki sugerują, iż percepcja gorzkiego smaku odgrywa kluczową rolę w zapobieganiu samopodawaniu kokainy u Drosophila. Jej genetyczne wyciszenie otwiera nowe możliwości dla stworzenia modelu doświadczalnego, w którym preferencja wobec substancji uzależniającej rozwija się w sposób zależny od doświadczenia.

Zdaniem autorów, tak zmodyfikowany model może posłużyć do badania ludzkich wariantów genetycznych powiązanych z ryzykiem rozwoju CUD. Pozwoli to nie tylko lepiej zrozumieć biologiczne podstawy uzależnień, ale również zidentyfikować potencjalne cele terapeutyczne, co może przyczynić się do opracowania skutecznych, ukierunkowanych terapii.

Wyniki badania zostały opublikowane na łamach czasopisma Journal of Neuroscience.