Одноразовое лечение генерирует новые нейроны, устраняет болезнь Паркинсона у мышей

Сян-Донг Фу, доктор философии, никогда не был так взволнован чем-либо за всю свою карьеру. Он давно изучал основы биологии РНК, генетической родственницы ДНК, и белков, которые ее связывают. Но одно открытие вывело Фу в совершенно новую область: нейробиологию.

В течение десятилетий Фу и его команда из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего изучали белок под названием PTB, который хорошо известен тем, что связывает РНК и влияет на то, какие гены «включаются» или «выключаются» в клетке. Чтобы изучить роль белка, такого как PTB, ученые часто манипулируют клетками, чтобы уменьшить количество этого белка, а затем наблюдают, что происходит.

Несколько лет назад доктор-исследователь, работавший в лаборатории Фу, применил этот подход, используя технику, называемую миРНК, для подавления гена PTB в клетках соединительной ткани, известных как фибробласты. Но это утомительный процесс, который нужно выполнять снова и снова. Он устал от этого и убедил Фу, что им следует использовать другую технику для создания стабильной клеточной линии, в которой постоянно отсутствуют PTB. Сначала постдок тоже жаловался на это, потому что из-за этого клетки растут очень медленно.

Но затем через пару недель он заметил нечто странное – фибробластов осталось очень мало. Вместо этого почти все блюдо было заполнено нейронами.

Таким случайным образом команда обнаружила, что подавление или удаление только одного гена , гена, кодирующего PTB, трансформирует несколько типов клеток мыши непосредственно в нейроны.

Совсем недавно Фу и Хао Цянь, доктор философии, еще один постдокторский исследователь в своей лаборатории, сделали большой шаг вперед, применив его в том, что однажды может стать новым терапевтическим подходом к болезни Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваниях . Всего лишь одно лечение для подавления PTB у мышей превратило нативные астроциты, звездообразные опорные клетки мозга, в нейроны, которые производят нейромедиатор дофамин . В результате у мышей исчезли симптомы болезни Паркинсона.

Исследование опубликовано 24 июня 2020 года в журнале Nature .

«Исследователи во всем мире испробовали множество способов создания нейронов в лаборатории, используя стволовые клетки и другие средства, чтобы мы могли лучше их изучить, а также использовать их для замены потерянных нейронов при нейродегенеративных заболеваниях», – сказал Фу, Заслуженный профессор кафедры клеточной и молекулярной медицины Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Тот факт, что мы смогли произвести так много нейронов таким относительно простым способом, стал большим сюрпризом».

Есть несколько разных способов имитировать болезнь Паркинсона у мышей. В этом случае исследователи применили молекулу, похожую на дофамин, чтобы отравить нейроны, производящие дофамин. В результате мыши теряют нейроны, продуцирующие дофамин, и у них развиваются симптомы, похожие на болезнь Паркинсона, такие как двигательная недостаточность.

Лечение работает следующим образом: исследователи разработали неинфекционный вирус, который несет антисмысловую олигонуклеотидную последовательность – искусственный фрагмент ДНК, предназначенный для специфического связывания РНК, кодирующей PTB, тем самым разрушая ее, предотвращая ее трансляцию в функциональный белок и стимулируя нейрон. развитие.

Вверху: мозг мыши до перепрограммирования, дофаминергические нейроны показаны зеленым цветом. Внизу: мозг мыши после перепрограммирования антисмысловым олигонуклеотидом PTB, который преобразовал астроциты в допаминергические нейроны (зеленый). Предоставлено: Калифорнийский университет в Сан-Диего, медицинские науки.
Антисмысловые олигонуклеотиды, также известные как лекарственные препараты для разработки ДНК, представляют собой проверенный подход к нейродегенеративным и нервно-мышечным заболеваниям – соавтор исследования, Дон Кливленд, доктор философии, был пионером технологии, и теперь она составляет основу Управления по контролю за продуктами и лекарствами ( FDA) одобренная терапия для спинальной мышечной атрофии и несколько других методов лечения, которые в настоящее время проходят клинические испытания. Кливленд является заведующим кафедрой клеточной и молекулярной медицины Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего и членом Института исследования рака Людвига в Сан-Диего.

Исследователи вводили лечение антисмысловым олигонуклеотидом PTB непосредственно в средний мозг мыши, который отвечает за регуляцию моторного контроля и поощрения поведения, а также в ту часть мозга, которая обычно теряет нейроны, производящие дофамин при болезни Паркинсона. Контрольная группа мышей получала фиктивное лечение пустым вирусом или нерелевантной антисмысловой последовательностью.

У обработанных мышей небольшая часть астроцитов превращалась в нейроны, увеличивая количество нейронов примерно на 30 процентов. Уровни дофамина были восстановлены до уровня, сопоставимого с уровнем у нормальных мышей. Более того, нейроны выросли и отправили свои процессы в другие части мозга. У контрольных мышей изменений не было.

По двум различным показателям движения конечностей и реакции обработанные мыши вернулись к норме в течение трех месяцев после однократного лечения и оставались полностью свободными от симптомов болезни Паркинсона на всю оставшуюся жизнь. Напротив, контрольные мыши не показали улучшения.

«Я был ошеломлен увиденным», – сказал соавтор исследования Уильям Мобли, доктор медицинских наук, заслуженный профессор неврологии Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Эта совершенно новая стратегия лечения нейродегенерации дает надежду на то, что можно будет помочь даже тем, у кого болезнь запущена».

Что в PTB заставляет эту работу работать? «Этот белок присутствует во многих клетках», – сказал Фу. «Но когда нейроны начинают развиваться из своих предшественников, они естественным образом исчезают. Мы обнаружили, что принуждение к исчезновению PTB – единственный сигнал, который нужен клетке для включения генов, необходимых для производства нейрона».

«Конечно, мыши – не люди», – предупредил он. Модель, которую использовала команда, не полностью отражает все основные черты болезни Паркинсона. Но исследование предоставляет доказательство концепции, сказал Фу.

Затем команда планирует оптимизировать свои методы и протестировать подход на моделях мышей, которые имитируют болезнь Паркинсона посредством генетических изменений. Они также запатентовали лечение антисмысловыми олигонуклеотидами PTB, чтобы перейти к тестированию на людях.

«Я мечтаю довести это до клинических испытаний, протестировать этот подход в качестве лечения болезни Паркинсона, а также многих других заболеваний, при которых теряются нейроны , таких как болезни Альцгеймера и Хантингтона и инсульт», – сказал Фу. «И мечтать о большем – что, если бы мы могли нацелить PTB на исправление дефектов в других частях мозга, на лечение таких вещей, как наследственные дефекты мозга?

«Я намерен потратить остаток своей карьеры, отвечая на эти вопросы».

услуги нутрициологаАвтор сайта и статей: Наталья Степанова, нутрициолог-психолог, консультант по питанию и коррекции веса. Подробнее обо мне

Я в соц. сетях: Vk, Instagram.

Рейтинг
Еще статьи нутрициолога:
Adblock
detector