Den assisterende professor i integrativ fysiologi ved CU Boulder har i fem år arbejdet på bedre at forstå et protein kaldet AKT, som er allestedsnærværende i hjernevæv og medvirker til, at hjernen kan tilpasse sig nye oplevelser og lægge nye erindringer.

Her til nu har forskerne vidst meget lidt om, hvad det gør i hjernen.

Men i en ny artikel, der er finansieret af National Institutes of Health, forklarer Hoeffer og hans medforfattere det for første gang og viser, at AKT findes i tre forskellige varianter, der findes i forskellige typer hjerneceller og påvirker hjernens sundhed på meget forskellige måder.

Offentliggørelsen kan føre til nye, mere målrettede behandlinger af alt fra glioblastoma – den hjernekræft, som senator John McCain har – til Alzheimers sygdom og skizofreni.

“AKT er et centralt protein, der er blevet impliceret i et væld af neurologiske sygdomme, men vi ved utrolig lidt om det,” siger Hoeffer. “Vores dokument er det første, der omfattende undersøger, hvad dets forskellige former gør i hjernen og hvor.”

AKT, der blev opdaget i 1970’erne og bedst kendt som en “onkogen” (en, der, når den er muteret, kan fremme kræft), er for nylig blevet identificeret som en nøglespiller i fremme af “synaptisk plasticitet”, hjernens evne til at styrke cellulære forbindelser som reaktion på erfaring.

“Lad os sige, at du ser en stor hvid haj, og du er bange, og din hjerne ønsker at danne en hukommelse om, hvad der sker. Du er nødt til at lave nye proteiner for at kode denne hukommelse,” sagde han. AKT er et af de første proteiner, der kommer online, en central kontakt, der tænder for hukommelsesfabrikken.

Men ikke alle AKT’er er skabt lige.

For undersøgelsen gjorde Hoeffers hold de tre forskellige isoformer, eller varianter, af AKT tavse hos mus og observerede deres hjerneaktivitet.

De gjorde en række vigtige opdagelser:

AKT2 findes udelukkende i astroglia, de støttende, stjerneformede celler i hjernen og rygmarven, der ofte påvirkes ved hjernekræft og hjerneskader.

“Det er et virkelig vigtigt fund”, sagde medforfatter Josien Levenga, der arbejdede på projektet som postdoc-forsker ved CU Boulder. “Hvis man kunne udvikle et lægemiddel, der kun var rettet mod AKT2 uden at påvirke andre former, kunne det være mere effektivt til behandling af visse problemer med færre bivirkninger.”

Forskerne fandt også, at AKT1 er allestedsnærværende i neuroner og synes at være den vigtigste form for at fremme styrkelsen af synapser som reaktion på erfaring, også kendt som hukommelsesdannelse. (Dette resultat er i tråd med tidligere forskning, der viser, at mutationer i AKT1 øger risikoen for skizofreni og andre hjerneforstyrrelser, der er forbundet med en fejl i den måde, hvorpå en patient opfatter eller husker oplevelser.)

AKT3 synes at spille en nøglerolle i hjernevækst, idet mus, hvis AKT3-gen er tavset, viser mindre hjernestørrelse.

“Før dette var der en antagelse om, at de alle grundlæggende gjorde det samme i de samme celler på den samme måde. Nu ved vi bedre,” siger Hoeffer.

Han bemærker, at der allerede er udviklet pan-AKT-hæmmere til kræftbehandling, men han forestiller sig en dag, hvor der kan udvikles lægemidler, der er rettet mod mere specifikke versioner af proteinet (AKT1-forstærkere mod Alzheimers og skizofreni, AKT2-hæmmere mod kræft), mens de andre former forbliver uberørte, hvilket forhindrer bivirkninger.

Der er flere dyreforsøg i gang for at fastslå, hvad der sker med adfærden, når forskellige former af proteinet går galt.

“Isoformspecifikke behandlinger er meget lovende for udformningen af målrettede terapier til behandling af neurologiske sygdomme med langt større effektivitet og nøjagtighed end dem, der anvender en tilgang, der passer til alle”, konkluderer forfatterne. “Denne undersøgelse er et vigtigt skridt i den retning.”