2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ученые смогли вылечить синдром Дауна у мышей

Наука

Медицина

Синдром Дауна излечили в пробирке

Ученые смогли нейтрализовать лишнюю хромосому, которая вызывает синдром Дауна

Впервые удалось заставить замолчать лишнюю хромосому, которая является причиной синдрома Дауна. Это не только шаг к поиску путей лечения заболевания, но и начало новой концепции — хромосомной терапии.

Синдром Дауна — тяжелая и неизлечимая болезнь, вызванная присутствием в геноме человека лишней хромосомы. В нормальном человеческом геноме 23 пары хромосом, одну хромосому из пары мы получаем от матери, другую — от отца. Синдром Дауна возникает, когда из-за сбоя в аппарате деления в клетке оказывается не две 21-х хромосомы, а три. Научное название этого заболевания – трисомия по 21-й хромосоме. У больных с синдромом Дауна тяжелые нарушения эндокринной и иммунной систем, интеллектуального развития, нарушение работы сердца и раннее развитие болезни Альцгеймера. Лечения от этой болезни не существует, пока что медики лишь совершенствуют пренатальную диагностику, чтобы выявить синдром Дауна еще до рождения ребенка, причем по возможности неинвазивными методами.

Наука уже довольно далеко продвинулась в исследовании генетически обусловленных заболеваний, и некоторые из них удается лечить, корректируя работу дефектного гена.

Но синдром Дауна — это хромосомное нарушение, лишняя хромосома содержит сотни генов, и скорректировать эту патологию пока не представлялось возможным.

Подробнее:

Когнитивные способности при синдроме Дауна можно улучшить препаратами, предназначенными совсем для другого

Впервые такую возможность продемонстрировали ученые из Школы медицины Массачусетского университета, правда, пока не в живом организме, а in vitro, в клеточной культуре. Статья, опубликованная 18 июля в журнале Nature, — это настоящий прорыв в биомедицинских технологиях. «Мы надеемся, что наша работа откроет принципиальную возможность терапии больных с синдромом Дауна и приведет в будущем к созданию новой концепции — хромосомной терапии», — сказала профессор Джоанна Лоуренс, ведущий автор исследования.

Ученые нейтрализовали работу лишней 21-й хромосомы, используя естественный механизм подавления, работающий в каждой клетке женского организма. В хромосомном наборе женщин две половые Х-хромосомы, у мужчин — одна Х-хромосома и одна Y-хромосома. Но Х-хромосома содержит обычные гены, которые нужны как женщинам, так и мужчинам, и совершенно не нужно, чтобы у женщин этих генов было вдвое больше.

Подробнее:

Дружелюбие «эльфам» дают особенности миндалевидного тела

Но Х-хромосома сама об этом позаботилась: у нее есть свой собственный механизм подавления. В ее состав входит ген XIST, который начинает работать в раннем эмбриональном развитии. РНК с этого гена помечает одну Х-хромосому и модифицирует ее структуру так, чтобы она была неактивна, чтобы находящиеся на ней гены не экспрессировались. Для этого служат эпигенетические механизмы — химические модификации ДНК и белков, не изменяющие последовательности генов, но блокирующие их работу.

Читать еще:  Что такое остеопатия позвоночника?

Лоуренс и ее коллега Лиза Холл реши позаимствовать эту идею у Х-хромосомы, чтобы использовать этот механизм для подавления ненужной третьей 21-й хромосомы в хромосомном наборе больного с синдромом Дауна. Они взяли клетки-фибробласты пациентки с синдромом Дауна и сначала получили из них индуцированные плюрипотентные клетки.

Затем они приступили к генной инженерии, чтобы вставить в лишнюю 21-ю хромосому ген-выключатель XIST из Х-хромосомы.

Для вырезания и вставки ученые использовали технологию так называемых цинковых пальцев: содержащий цинк фермент-нуклеаза «вырезает» нужный фрагмент и вставляет его в нужное место. Эксперимент оказался удачным — ген XIST, вставленный «цинковыми пальцами» в лишнюю 21-ю хромосому, заработал, и синтезирующаяся с него РНК подавила активность генов на этой самой хромосоме.

В итоге в хромосомном наборе больной клетки осталось две функционирующие 21-е хромосомы, как и в нормальной клетке.

Подробнее:

Ведущие медики рассказали о проблемах генетики и репродукции

Находящиеся на них гены стали работать на уровне нормы, а не с избытком, который и приводит к тяжелой патологии.

Сами клетки тоже изменились. У стволовых клеток больных синдромом Дауна нарушено нормальное деление и дифференцировка в клетки нервной системы, что и наблюдали исследователи в своем эксперименте. Но когда они «приструнили» лишнюю хромосому, эти клеточные дефекты удалось повернуть вспять.

Впервые в мире злополучную лишнюю хромосому удалось заставить замолчать. Конечно, от этого открытия, сделанного «в пробирке», еще очень далеко до реальной терапии больных с синдромом Дауна. Но ученые хотя бы показали теоретическую возможность исправления хромосомного дефекта.

Это открывает совершенно новые пути для поиска методов лечения синдрома Дауна и других хромосомных болезней.

Рождается совершенно новый подход, который исследователи называют хромосомной терапией (в отличие от генной терапии). «Она использует эпигенетическую стратегию для регуляции работы хромосом, — объясняет Лоуренс. — Мы показали, что это в принципе возможно. Это надежда для миллионов пациентов и их семей во всем мире».

Ученые смогли вылечить синдром Дауна у мышей

Ученые смогли вылечить синдром Дауна у мышей

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) смогли исправить повреждения памяти и мышления, связанные с синдромом Дауна. Правда, пока только у животных.

Синдром Дауна — состояние, вызванное лишней хромосомой. Большинство из нас имеет 23 пары хромосом, содержащих генетический материал, а у людей с синдромом Дауна в геноме три копии 21 хромосомы, а не пара как обычно. Дополнительная хромосома является результатом ошибки в делении клеток и может происходить как из яйцеклетки матери, так и из сперматозоида отца.

Ученые традиционно фокусировались на генетике состояния, однако команда специалистов Калифорнийского университета решила взглянуть на него под биохимическим углом.

Для этого ученые использовали мышей, генетически сконструированных с целью получения мышиного эквивалента синдрома Дауна. Выяснилось, что эти грызуны демонстрируют 39%-ное снижение производства белка в гиппокампе — области мозга, ключевой для формирования памяти. Опыты показали, что данное явление происходит вследствие активации определенной цепочки сигналов, так называемой интегративной реакции на стресс (ISR).

Читать еще:  Препараты с глюкозамином и хондроитином

Команда также обнаружила, что ISR была точно так же активирована в посмертных образцах мозга, взятых у людей с синдромом Дауна. Обнаружился, в частности, интересный образец в клетках человека, который имел дополнительную хромосому лишь в некоторых клетках. Сигнальный путь ISR активировался исключительно в клетках с лишней хромосомой.

«Клетка постоянно следит за своим здоровьем», — комментирует профессор Питер Уолтер из UCSF. «Когда что-то идет не так, она начинает производить меньше белка, что обычно является надежной защитной реакцией на клеточный стресс. Но дело в том, что синтез белка жизненно необходим для высших когнитивных функций, поэтому, когда синтез белка снижается, вы получаете патологию формирования памяти и мышления».

Чтобы попробовать отменить патологическое снижение производства белка, исследователи заблокировали у мышей фермент, известный как PKR, который запускает активацию IRS. Без этого фермента сигнальный путь ISR не активировался, и производство белка не прерывалось, что, в свою очередь, улучшило когнитивные способности грызунов.

Параллельно ученые применили еще два метода для достижения аналогичного результата: у далили ген PKR и использовали лекарство, усиливающее выработку белка. Все три подхода сработали одинаково успешно.

Разумеется, это только начальный этап работы и потребуются дальнейшие исследования, чтобы подтвердить результаты и получить больше информации о связи между синдромом Дауна и ISR.

Тем не менее, исследователи надеются, что работа поспособствует разработке потенциальных методов лечения синдрома Дауна в будущем.

Есть шанс: ученым удалось вылечить мышей от синдрома Дауна

Светилам научной среды из Калифорнийского университета в Сан-Франциско удалось исправить повреждения памяти и мышления, связанные с синдромом Дауна. На данный момент опыты проводились только на животных.

Синдром Дауна — состояние, спровоцированное присутствием лишней хромосомы. Большая часть людей планеты имеют в распоряжении 23 пары хромосом, наделенных определенной генетической информацией, в то время как у людей с вышеуказанным синдромом в геноме три копии 21 хромосомы, а не пара, как у здоровых людей. Дополнительная хромосома образуется из-за ошибки в делении клеток, а сам процесс может начаться как в яйцеклетке женщины, так и в сперматозоиде мужчины.

Исследователи традиционно акцентировали все внимание на генетике явления, однако команда специалистов из ранее указанного высшего учебного заведения решила посмотреть на него под биохимическим углом.

Для этого ученые взяли для эксперимента грызунов, созданных генетическим путем, с целью получения мышиной модели синдрома Дауна. Стало известно, что у мышей наблюдалось 29%-е снижение синтеза белка в гиппокампе — область мозга, являющаяся главной для создания памяти. Эксперимент установил, что данное явление образуется из-за включения определенной цепочки импульсов, так называемой интегративной реакции на стресс (ISR).

Специалисты также выявили, что ISR была аналогично включена в посмертных образцах серого вещества, изъятых у людей с синдромом Дауна. В частности, был обнаружен занимательный экземпляр в клетках человека, который был наделен дополнительной хромосомой только в определенных структурно-функциональных единицах строения. Сигнальный путь ISR активировался лишь в клетках, где присутствовала лишняя хромосома.

По информации Питера Уолтера из Калифорнийского университета, клетка регулярно следит за своим здоровьем. В момент сбоя она начинает вырабатывать меньше белка, что обычно является хорошим защитным ответом на клеточный стресс. Но проблема в том, что синтез белка крайне необходим для высших когнитивных функций, в связи с чем, когда выработка уменьшается, человек получает патологию формирования памяти и мышления.

Читать еще:  Женщины не знают, что алкоголь повышает риск рака молочной железы

Дабы как-то остановить уменьшение синтеза белка, ученые заблокировали у грызунов фермент, известный как PKR, который включает IRS. Без этого недостающего участка цепи, сигнальный путь не активировался, и выработка белка не остановилась, что, в свою очередь, показало улучшение в когнитивных способностях животных.

Вместе с этим специалисты применили еще два способа для получения подобного результата: изъяли ген PKR и применил медикамент, усиливающий синтез белка. Каждый из методов успешно сработал.

Естественно, это только первый этап исследовательской деятельности и потребуются дальнейшие эксперименты, чтобы подтвердить результаты и собрать больше сведений о связи между синдромом Дауна и ISR.

Тем не менее, светила научной среды верят, что их работа поможет в будущем создать методы терапии синдрома Дауна.

Генетики успешно превратили мышей в даунов

Синдром Дауна, названный по фамилии английского врача, впервые описавшего его в 1866 г., вызван тем, что в клетках присутствует лишняя, третья копия 21-й хромосомы ДНК. Попытки изучить его на животных предпринимались и раньше, но ученым удавалось внедрить в наследственный аппарат подопытных только малую часть всех генов, содержащихся в человеческой хромосоме. Соответственно, болезнь проявлялась не полностью — некоторые симптомы отсутствовали.

Теперь же ученые из Национального института медицинских исследований и Института неврологии лондонского Университет-колледжа добавили хромосому в стволовые клетки мышиного эмбриона почти целиком. Полученные клетки пересадили другим зародышам — у выросших грызунов наблюдаются все признаки даунизма: нарушения памяти и других функций мозга и порок сердца. Люди-дауны, помимо этого, чаще болеют другими болезнями (например, лейкемией и расстройствами иммунной системы). Мышей на сей предмет еще не проверяли, но есть надежда, что удалось воспроизвести и эти свойства.

По словам профессора Элизабет Фишер из Института неврологии, это «технический шаг вперед в технологии стволовых клеток, открывающий большие возможности». Во-первых, лейкемией страдают не только дауны, они просто более восприимчивы. Эксперименты на выращенных мышах помогут понять, отчего так происходит, а заодно пролить свет на природу лейкемии. «Мы не сможем создать лекарство от болезни Дауна, но надеемся, что наша работа поможет лечить недуги, возникающие вследствие ее, — сказала Элизабет Фишер. — И это поможет всем остальным».

Коллеги из разных стран оценивают работу оптимистично. Стилианос Антонаракис, Женевский университет: «Это начало. Ни у одной мыши до сих пор не было порока сердца». Джулия Коренберг, Калифорнийский университет, Лос-Анджелес: «Это первая мышь, которую я назвала бы отличной моделью». Ричард Ривз, Университет Джона Хопкинса, Балтимор: «Эта работа окажет огромное влияние на изучение болезни Дауна».

Синдром Дауна наблюдается в среднем у одного из 750 новорожденных. Но многие будущие матери, узнав о генетическом дефекте плода, предпочитают делать аборты. Кстати, благодаря новой методике, разработанной китайскими специалистами, эта проверка станет совершенно безопасной для женщины и эмбриона.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector