Επαναστατική απόδειξη από το Γεωπονικό

Πιο απλό και φθηνό τρόπο ελέγχου της αποτελεσματικότητας των φαρμάκων παρουσίασε επιστημονική ομάδα του ιδρύματος

υσκευή κόστους μόλις λίγων ευρώ, που μελετά την αποτελεσματικότητα των φαρμάκων για νευρολογικές παθήσεις, δημιούργησε το Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Ειδικότερα, η ντοπαμίνη είναι ένας κρίσιμος παράγοντας που διαδραματίζει πολύπλευρους ρόλους στο κεντρικό νευρικό σύστημα του ανθρώπου, ρυθμίζοντας τον κινητικό έλεγχο, τα κίνητρα, τη γνωστική λειτουργία και τη συμπεριφορά που βασίζεται στην ανταμοιβή.

Η λειτουργία της υποστηρίζει την επεξεργασία των συναισθημάτων και τις εκτελεστικές λειτουργίες, ενώ οι διαταραχές στην ντοπαμινεργική σηματοδότηση συμβάλλουν στην παθοφυσιολογία αρκετών ψυχιατρικών διαταραχών, όπως η σχιζοφρένεια, η διπολική διαταραχή, η κατάθλιψη και η διαταραχή ελλειμματικής προσοχής και υπερκινητικότητας (ΔΕΠΥ).

Σε πραγματικό χρόνο

Η παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο των αλληλεπιδράσεων ντοπαμίνης – νευρικών κυττάρων είναι κρίσιμη για την κατανόηση της δυναμικής της συναπτικής μετάδοσης, της φαρμακολογίας των υποδοχέων και της νευροτοξικότητας, τόσο στη βασική νευροεπιστήμη όσο και στη νευροφαρμακολογική έρευνα και ανάπτυξη.

Οι συμβατικές μέθοδοι διερεύνησης αυτών των αλληλεπιδράσεων περιλαμβάνουν την ηλεκτροφυσιολογία patch-clamp, η οποία επιτρέπει την άμεση μέτρηση μεταβολών στη δραστηριότητα των διαύλων ιόντων έπειτα από διέγερση υποδοχέων ντοπαμίνης, προσφέροντας υψηλή χρονική ανάλυση και μηχανιστικές πληροφορίες. Ωστόσο είναι μια τεχνικά απαιτητική και χαμηλής απόδοσης μέθοδος, ακατάλληλη για εφαρμογές μεγάλης κλίμακας.

Οι πλατφόρμες μικροεπεξεργαστών (μικροελεγκτών) τύπου Arduino έχουν προσελκύσει σημαντική προσοχή τα τελευταία χρόνια λόγω του χαμηλού κόστους (συχνά λιγότερο από 25 ευρώ), της αρχιτεκτονικής ανοιχτού κώδικα και της ευκολίας προγραμματισμού, που επιτρέπουν την ταχεία πρωτοτυποποίηση και τη δημιουργία φορητών αναλυτικών συσκευών.

Η υψηλού επιπέδου έρευνα στη νευροφυσιολογία με μια συσκευή των 25 ευρώ αποδεικνύει την αξία του ελληνικού δημόσιου πανεπιστημίου, σύμφωνα με τον πρύτανη Σπύρο Κίντζιο.

Η ερευνητική ομάδα του Εργαστηρίου Κυτταρικής Τεχνολογίας του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών, υπό τον συντονισμό του διευθυντή και πρύτανη του ιδρύματος Σπύρου Κίντζιου, πρόσφατα ανέπτυξε ένα βιοηλεκτρικό βιοαισθητήρα βασισμένο σε πλατφόρμα Arduino για την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο της ντοπαμινεργικής δραστηριότητας νευροβλαστωματικών (καρκινικών νευρικών) κυττάρων ακινητοποιημένων σε πήγμα αγαρόζης, έτσι ώστε αφενός να τους παρασχεθεί ένα φυσικοχημικό μέσο που σε ένα βαθμό προσομοιάζει το φυσικό τους in vivo περιβάλλον, διατηρώντας παράλληλα τη βιωσιμότητά τους κατά τη διάρκεια του πειράματος, και αφετέρου να διευκολυνθούν οι μετρήσεις με έναν πρακτικό και επεκτάσιμο τρόπο.

Συγκεκριμένα, όπως εξήγησε στην «Κ» ο κ. Κίντζιος, ερευνήθηκε η δοσοεξαρτώμενη επίδραση της ντοπαμίνης στην απόκριση των νευρικών κυττάρων σε δύο διαφορετικές θερμοκρασίες (24 °C και 37 °C) ως κρίσιμος περιβαλλοντικός παράγοντας σε τρισδιάστατες βιομιμητικές καλλιέργειες κυττάρων, αλλά και ως μέτρο αξιολόγησης της απόδοσης του συστήματος υπό διαφορετικές παραμέτρους λειτουργίας.

Η ερευνητική ομάδα κατόρθωσε να αποδείξει ότι ολοκληρωμένα συστήματα μικροελεγκτών όπως το Arduino, όταν συνδυάζονται με μια απλή διάταξη βιοηλεκτρικής καταγραφής, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μια οικονομικά εξαιρετικά αποδοτική και φιλική προς τον χρήστη πλατφόρμα για τον αρχικό έλεγχο της βιοδραστικότητας νευροδιαβιβαστών, ως πρώτο βήμα πριν από την εφαρμογή πιο εξελιγμένων και σύνθετων αναλυτικών εργαλείων.

Η ενσωμάτωση ενός τέτοιου σχεδιασμού με ασύρματες μονάδες (π.χ. Bluetooth ή Wi-Fi) διευκολύνει εφαρμογές απομακρυσμένης παρακολούθησης, ενισχύοντας τη χρηστικότητα σε διαγνωστικές δοκιμές στο σημείο φροντίδας και σε επιτόπιες αναλύσεις.

Επιπλέον, οι πλατφόρμες Arduino μπορούν να συνδυαστούν με εφαρμογές σε smartphones για την απεικόνιση και αποθήκευση δεδομένων βιοαισθητήρων σε πραγματικό χρόνο, επεκτείνοντας την πρόσβασή τους σε περιβάλλοντα με περιορισμένους πόρους σε υποδομές και εξειδικευμένο προσωπικό.

«Μπορούμε να πραγματοποιήσουμε υψηλού επιπέδου έρευνα στη νευροφυσιολογία χρησιμοποιώντας μία συσκευή των 25 ευρώ αντί του συμβατικά χρησιμοποιούμενου εξοπλισμού των εκατοντάδων χιλιάδων ευρώ; Η απάντηση είναι ναι. Και αυτό αποδεικνύει την αξία του ελληνικού δημόσιου πανεπιστημίου», παρατηρεί ο πρύτανης του Γεωπονικού Πανεπιστημίου.

Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο έγκριτο διεθνές περιοδικό Micromachines (https://www.mdpi.com/2072-666X/16/8/951).