บทความเบื้องหลังนี้จัดทำขึ้นเพื่อ Livescience โดยร่วมมือกับมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ
Basiru Leigh เข้าสู่กล้องจุลทรรศน์ในห้องปฏิบัติการของ Oliver Hobert จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียในนิวยอร์ก Leigh กำลังตรวจสอบหนอนดินกลายพันธุ์จากสายพันธุ์ที่รู้จักกันในชื่อC. elegans-
"คุณเห็นไหม" เขาอุทาน "พวกเขาเคลื่อนไหวผิดปกติ-ในวงกลมแทนที่จะเป็นรูปตัวยู" การเคลื่อนไหวที่ไม่พร้อมเพรียงกันนี้เป็นอาการของโรคเซลล์ประสาทมอเตอร์ของหนอน ลีห์พยายามหาสาเหตุ สมมติฐานของเขา: ปัจจัยการถอดความสองตัวโปรตีนที่ควบคุมการแสดงออกของยีนอื่น ๆ มีบทบาทในการเคลื่อนไหวที่ผิดปกติของหนอนกลายพันธุ์
บางส่วนของโรคที่น่ากลัวและน่ากลัวที่สุดเช่นกระดูกสันหลังลีบและเส้นโลหิตตีบด้านข้างของ amyotrophicความผิดปกติทางระบบประสาทซึ่งเป็นผลมาจากการเสื่อมสภาพและการตายของเซลล์ประสาทมอเตอร์เซลล์ที่ควบคุมกิจกรรมของกล้ามเนื้อเช่นการพูดการเดินหายใจและกลืน
การทำความเข้าใจสาเหตุของโรคเหล่านี้จะเป็นประโยชน์อย่างหนึ่งของการวิจัยที่เกิดขึ้นในห้องปฏิบัติการของ Hobert ที่โคลัมเบีย ภายใต้คำแนะนำของ Hobert, หลังปริญญาโทและนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา-และนักเรียนอายุน้อยเช่น Leigh กำลังพยายามหาว่าเซลล์ประสาทพัฒนาและแยกความแตกต่างอย่างไรC. elegansหนอนกล้องจุลทรรศน์ที่มีระบบประสาทมีความคล้ายคลึงกันในหลาย ๆ ด้านของมนุษย์
Leigh มีโอกาสทำงานในห้องทดลองของ Hobert ขอบคุณ Harlem Children Society โปรแกรมที่ได้รับการสนับสนุนจาก NSF สร้างขึ้นเมื่อสิบปีก่อนโดย Sat Bhattacharya นักพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุลที่ Memorial Sloan Kettering
เป้าหมายขององค์กรไม่แสวงหาผลกำไรคือการส่งเสริมให้นักเรียนมัธยมปลายที่มีรายได้น้อยและชนกลุ่มน้อย (ชนกลุ่มน้อยร้อยละ 95; มากกว่า 58 เปอร์เซ็นต์หญิง) เพื่อประกอบอาชีพด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีวิศวกรรมและคณิตศาสตร์ (STEM) และสาขาวิชาพันธมิตรผ่านโปรแกรมที่ไม่ซ้ำกันซึ่งรวมถึงการฝึกงานการวิจัยที่ได้รับค่าจ้าง
Harlem Children Society เริ่มต้นขึ้นในนิวยอร์กซิตี้ แต่ได้ขยายและปรับแต่งโปรแกรมเพื่อตอบสนองความต้องการในท้องถิ่นในพื้นที่ชนบทและเมืองทั่วสหรัฐอเมริกาและโลก
Leigh เริ่มต้นด้วย Harlem Children Society เมื่อห้าปีก่อนเมื่อเขาอายุ 15 ปีและเข้าเรียนปีที่สองของเขาที่โรงเรียนมัธยมบรองซ์เพื่อวิทยาศาสตร์การแพทย์ เขาให้เครดิตโปรแกรมด้วยความสำเร็จของเขาที่ City College ซึ่งเขาเพิ่งเสร็จสิ้นปีที่สองของเขาด้วยวิชาเอกชีววิทยาและวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์สองเท่า
ฤดูร้อนนี้ Leigh เป็นหนึ่งในสองนักเรียน Harlem Children Society ที่ทำงานในห้องทดลองของ Hobert Leigh กำลังทำงานภายใต้การให้คำปรึกษาโดยตรงของ Paschalis Kratsios ซึ่งเป็นโพสต์ DOC ซึ่งการวิจัยมุ่งเน้นไปที่บทบาทของปัจจัยการถอดความหลายประการในการพัฒนาและการอยู่รอดของเซลล์ประสาทมอเตอร์ ปัจจัยการถอดความมีความสำคัญเนื่องจากบทบาทของพวกเขาควบคุมการแสดงออกของยีนอื่น ๆ มากมาย ความเข้าใจในการทำงานของพวกเขาสามารถอนุญาตให้นักวิทยาศาสตร์ควบคุมกระบวนการพัฒนาเซลล์ประสาทและในที่สุดก็พบการรักษาโรคทางระบบประสาทเช่นพาร์กินสัน-อัลไซเมอร์และเส้นโลหิตตีบด้านข้างของ Amyotrophic-
Kratsios ได้ออกแบบโครงการที่เรียบง่าย แต่สำคัญที่ Leigh สามารถทำได้ในช่วงระยะเวลา 12 สัปดาห์ของการให้คำปรึกษาของเขา: การศึกษาปัจจัยการถอดความ VAB-15 และ ZAG-1 และบทบาทของพวกเขาในการประสานงานการเคลื่อนไหวของC. elegans-
C. elegansเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการวิจัยระบบประสาทเพราะมันมีระบบประสาทอย่างง่าย (รวม 312 เซลล์ประสาท) และวงจรการพัฒนาสามวัน นอกจากนี้ยังมีผิวโปร่งใสซึ่งมีประโยชน์เมื่อตรวจสอบเซลล์ประสาทมอเตอร์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์
ลีห์เริ่มการวิจัยของเขาดูบทบาทของปัจจัยการถอดความ ZAG-1 โดยใช้การทดลองทางพันธุกรรมขั้นพื้นฐาน ครั้งแรกเขาเพาะพันธุ์หนอนปกติทางพันธุกรรมซึ่งเซลล์ประสาทมอเตอร์ถูกทำเครื่องหมายด้วยโปรตีนเรืองแสงสีเขียว (GFPS) โดยมีหนอนกลายพันธุ์หายไป ZAG-1 จากนั้นลีห์ก็แยกลูกหลานออกมาแสดงให้เห็นถึงการเคลื่อนไหวที่ไม่พร้อมเพรียงกันเช่นเดียวกับพ่อแม่ที่กลายพันธุ์ของพวกเขา ตอนนี้เซลล์ประสาทมอเตอร์ของลูกหลานได้รับการทำเครื่องหมายด้วย GFPs และใช้กล้องจุลทรรศน์ที่เป็นดอกไม้, Leigh สามารถนับพวกเขาเพื่อค้นหาว่าลูกหลานที่ไม่พร้อมเพรียงมีเซลล์ประสาทมอเตอร์น้อยกว่าพ่อแม่ปกติของพวกเขาหรือไม่
การค้นพบของลีห์นั้นน่าประหลาดใจ: ลูกหลานที่ไม่พร้อมเพรียงกันมีเซลล์ประสาทมอเตอร์ทั้งหมด ตอนนี้ลีห์สามารถสรุปได้ว่าการขาด ZAG-1 ไม่ส่งผลกระทบต่อการอยู่รอดของเซลล์ประสาทมอเตอร์ การเคลื่อนไหวที่ไม่พร้อมเพรียงของหนอนกลายพันธุ์อาจเป็นผลมาจากเซลล์ประสาทมอเตอร์บางส่วนหรือทั้งหมดไม่ทำงานอย่างถูกต้อง แต่ในทางใดที่พวกเขาผิดปกติ? คำถามนี้เป็นสิ่งที่ลีห์หวังที่จะตอบในระยะต่อไปของการวิจัยของเขา
เพื่อตอบคำถาม Leigh จะทำการทดลองทางพันธุกรรมอีกครั้ง คราวนี้เขาจะผสมพันธุ์หนอนกลายพันธุ์ ZAG-1 กับหนอนปกติที่มี GFPS เปิดใช้งานเฉพาะเมื่อเซลล์ประสาทมอเตอร์ปล่อยสารสื่อประสาทของพวกเขา ลีห์คาดหวังว่าเมื่อเขาตรวจสอบลูกหลานที่ไม่พร้อมเพรียงของการจับคู่ใหม่นี้เซลล์ประสาทมอเตอร์ของพวกเขาบางตัวจะไม่สว่างขึ้นด้วย GFP ผลลัพธ์นี้จะบ่งบอกว่าการขาด ZAG-1 ส่งผลกระทบต่อเส้นทางสารสื่อประสาทในC. elegans 'เซลล์ประสาทมอเตอร์
ลีห์กล่าวว่าประสบการณ์ในการทำงานกับที่ปรึกษาในห้องแล็บที่แท้จริงนั้นมีค่ามาก: "ดร. ครัทสออสอธิบายทุกอย่างโดยละเอียด - ฉันได้เรียนรู้เกี่ยวกับพันธุศาสตร์ที่นี่มากกว่าในชั้นเรียน" และเขาตื่นเต้นที่ได้มีโอกาสดำเนินการวิจัยของเขาเอง: "เมื่ออายุของฉันเพื่อให้ได้โอกาสนี้ในการทำวิจัยของตัวเอง ... มันดีที่สุด"
แต่สำหรับลีห์ผู้หวังว่าวันหนึ่งจะเป็นศัลยแพทย์ระบบประสาทสิ่งที่น่าตื่นเต้นที่สุดเกี่ยวกับประสบการณ์คือการเข้าร่วมการวิจัยที่อาจมีส่วนช่วยในการรักษาโรคเช่นพาร์กินสัน “ มูฮัมหมัดอาลีเป็นหนึ่งในฮีโร่ของฉัน” ลีห์พูด“ ดังนั้นมันเจ๋งมากที่ได้ทำอะไรบางอย่างที่วันหนึ่งอาจช่วยเขาได้”
หมายเหตุบรรณาธิการ: งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนโดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NSF) หน่วยงานรัฐบาลกลางถูกเรียกเก็บเงินจากการระดมทุนการวิจัยขั้นพื้นฐานและการศึกษาในทุกสาขาของวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม ความคิดเห็นการค้นพบและข้อสรุปหรือคำแนะนำใด ๆ ที่แสดงในเนื้อหานี้เป็นของผู้เขียนและไม่จำเป็นต้องสะท้อนมุมมองของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ ดูเบื้องหลังการเก็บถาวร-
