Uus Huntingtoni tõve geneetiline sõeluuring

Uus Huntingtoni tõve geneetiline sõeluuring

Huntingtoni tõbi on geneetiline haigus, mis on kurnav ja progresseeruv, põhjustades raske ajukahjustuse ja lõpuks surma. Selle autosomaalse domineeriva häirega patsientidel on valk nimega huntingtin valk, mis moodustab ajus klompe, mis põhjustavad haiguse sümptomeid.

MIT-i teadlased on välja töötanud meetodi geneetilise sõeluuringu läbiviimiseks, mis võib aidata tuvastada geene, mis ennustavad neuronite ellujäämist. Nende sõelumismeetodit laiendati, et tuvastada geenid, mis põhjustavad mutantse valgu huntingtiini moodustumist ja aju kahjustamist. Selle uue uuringu tulemused avaldati ajakirja viimases numbrisNeuron.

Kogu genoomi hõlmav analüüs on avastanud neuronite ellujäämiseks hädavajalikke geene, samuti geene, mis kaitsevad Huntingtoni tõve tagajärgede eest. Pildi allikas: Romanova Natali / Shutterstock

Teadlaste sõnul suutsid nad tuvastada muteerunud valgu väljanägemise eest vastutavad geenid, kuid see viis ka ravimi sihtmärgini, mille tagaotsimine võib viia surmava ja ravimatu Huntingtoni tõve võimaliku ravini. Uuringut juhtinud aju- ja kognitiivteaduste osakonna neuroteaduse dotsent Myriam Heiman ütles: "Neid geene pole kunagi varem Huntingtoni tõve protsessidega seostatud." Kui me neid nägime, oli see väga põnev, sest me ei leidnud mitte ainult ühe geeni, vaid tegelikult mitu samast perekonnast pärit geeni ning nägime ka, et need avaldasid mõju kahele HD-mudelile. Ta on ka MITi Picoweri õppimise ja mälu instituudi ning MIT ja Harvardi laia instituudi liige. Uuringu juhtiv autor Mary Wertz on Broad Institute'i järeldoktor.

Selle uuringu jaoks uuris meeskond geene, mis kodeerivad valke hiirte ajus. Teadlased kirjutasid, et neid on umbes 22 000 geeni. Neid geene saab uurida erinevate neuroloogiliste haiguste puhul, selgitasid nad. Nende hulka kuulusid progresseeruvad neuroloogilised haigused, nagu Parkinsoni tõbi ja Alzheimeri tõbi, ütles Heiman.

Töörühma sõnul ei ole geneetiline sõeluuring uus ja seda tehakse rutiinselt loomadel ja uuringus osalejatel, nagu äädikakärbsed, laborihiired ja uss C. elegans pärast teatud võtmegeenide väljalöömist. Need sõeltestid uurivad laboris osalejate võimet ellu jääda pärast oluliste geenide eemaldamist. Teadlased kirjutasid, et tegemist on esimese uuringuga, milles viidi need testid läbi hiire ajus. Nad lisasid, et see on keeruline, kuna geneetilised muutused ajus on kõige keerulisemad. Heiman ütles oma avalduses: "Need erapooletud geneetilised ekraanid on väga võimsad, kuid tehnilisi raskusi nende kesknärvisüsteemis genoomi hõlmaval tasemel teostamisel pole kunagi ületatud."

Enne seda uuringut töötas Broad Institute'i meeskond geneetiliste andmete raamatukogudega, mida saaks kasutada ühe või mitme geneetilise järjestuse eemaldamise tulemuste uurimiseks. Lõpuks leidsid nad raamatukogud, mis võivad hiirte ajus valikuliselt sisse või välja lülitada iga geeni. Nad kasutasid spetsiaalset lühikese juuksenõelaga RNA (shRNA) geeniraamatukogu, et uurida sõnumitooja RNA-d, mis kannab valgusünteesi jaoks olulist teavet. Nad kasutasid CRISPR-i geneetiliste järjestuste kustutamiseks või redigeerimiseks ja viirusekandjaid, et edastada rakus vajalikud muudetud geneetilised järjestused.

Neli või viis shRNA-d või CRISPR-i segmenti olid suunatud igale 22 000 hiire ajugeenile, kasutades umbes 80 000 kuni 100 000 viirust, et muuta hiirte iga ajurakku. Segmente kandvatest viirustest võeti kõrge kontsentratsiooniga proovid ja süstiti ajju striataalsesse piirkonda ning vähemalt veerand kõigist ajurakkudest said vähemalt ühe shRNA või CRISPR elemendi. Striataalne piirkond oli rohkem sihtmärk, sest see tegeleb keha motoorset süsteemiga ja aitab nii liikumisel kui ka kognitiivsetel funktsioonidel ja emotsioonidel. Seda piirkonda ei mõjuta mitte ainult Huntingtoni tõbi, vaid ka autism, parkinsonism ja narkomaania.

Hiirtele süstiti seitse kuud pidevalt viirusekandjaid, misjärel kontrolliti kihis olevate neuronite geneetilist ülesehitust. Neuronid, mis vajasid ellujäämiseks väljalülitatud geene, oleksid uuringu lõpus surnud, selgitasid teadlased. Teisest küljest, kui mitteolulised geenid välja lülitada, oleksid neuronid elus.

Tulemused näitasid, et mitmed geenid olid neuronite ellujäämiseks olulised. See näitas ka mitmeid geene, mis on neuronite ellujäämise jaoks olulised, kuid varasemates uuringutes tundmatud. Heimani sõnul avastasid nad, et olulised on teatud geenid, mille tähtsust varem teadaolevalt ei peetud. Ta lisas: "Me tõlgendame seda nii, et imetajate aju neuronid on metaboolselt palju aktiivsemad ja neil on palju suurem sõltuvus nendest protsessidest kui näiteks C. elegansi neuron."

Nad märkisid tulemusi hiiremudelites, mis tekitasid huntingtiini valgu muteerunud vormi. Normaalsete hiirte skriinimist võrreldi Huntingtoni tõvega hiirtega. Kui need hiired sisaldasid madalamal tasemel shRNA või CRISPR elemente, võivad need olla olulised sihtmärgid, mis seisid vastu huntingtiini valgu toksilisele mõjule, selgitas Heiman. Meeskond leidis, et Nme1 geenile suunatud ravimid võivad olla üks selline sihtmärk.

Heiman järeldas: "See on meie jaoks väga põnev, sest teoreetiliselt on see ravimühend. Kui suudame selle aktiivsust väikese molekuliga suurendada, võib meil olla võimalik taastoota geneetilise üleekspressiooni mõju."
Seda uuringut toetasid riiklikud terviseinstituudid (NIH), riiklik neuroloogiliste häirete ja insuldi instituut (NINDS) ja teised.

Allikad: