С 1949 года литий был основным средством лечения биполярного расстройства (БР), состояния психического здоровья, отмеченного резкими перепадами настроения. Но у ученых до сих пор нет четкого представления о том, как действует препарат или почему одни пациенты реагируют лучше, чем другие. Теперь исследователи, сообщающие в ACS Central Science, разработали метод визуализации лития в живых клетках, что позволило им обнаружить, что нейроны пациентов с BD накапливают более высокие уровни лития, чем здоровые люди из контрольной группы.
По данным Национального института здоровья, 4.4% U.S. взрослые испытывают BD в какой-то момент своей жизни. Исследования показали, что препараты на основе лития могут помочь стабилизировать настроение и снизить риск суицида у людей с BD. Однако только около одной трети пациентов с BD полностью реагируют на лечение литием, а остальные реагируют только частично или совсем не реагируют. Одна из причин может заключаться в том, что препарат имеет чрезвычайно узкий терапевтический диапазон: ниже определенного уровня лития в сыворотке крови большинство пациентов не реагируют, но при немного более высоком уровне они могут испытывать серьезные побочные эффекты. Возможность измерять концентрацию лития непосредственно в нейронах пациента может помочь ученым понять, как литий работает как лекарство, а затем они могли бы использовать эти знания для оптимизации дозировки. Со Йи Лу и его коллеги хотели разработать метод обнаружения и измерения лития в живых клетках в терапевтически значимых концентрациях.
Исследователи использовали селекцию in vitro для идентификации фермента ДНК (ДНКзима), который катализирует высвобождение флуоресцентной молекулы из зонда РНК, тем самым производя сигнал, только когда присутствует литий. ДНКзим был в 100 раз более селективным в отношении лития по сравнению с ионами других металлов, таких как натрий и калий, которые присутствуют в гораздо более высоких концентрациях в клетках человека, и был достаточно чувствителен, чтобы обнаруживать литий в концентрациях в пределах терапевтического диапазона. В качестве доказательства концепции исследователи собрали клетки кожи у пациентов с BD и здоровых доноров, перепрограммировали их в стволовые клетки, а затем дифференцировали в нейроны. Команда обработала нейроны датчиком на основе ДНКзима и терапевтически релевантной дозой лития. Используя флуоресцентную микроскопию, исследователи обнаружили, что незрелые нейроны пациентов с BD и здоровые люди из контрольной группы накапливают аналогичные уровни лития, но зрелые нейроны пациентов с BD накапливают более высокие уровни лития, чем зрелые контрольные нейроны. Исследователи говорят, что новый литиевый датчик – мощный инструмент, позволяющий лучше понять влияние лития на лечение BD.