Naujas Huntingtono ligos genetinis patikrinimas

Naujas Huntingtono ligos genetinis patikrinimas

Hantingtono liga yra genetinis sutrikimas, kuris yra sekinantis ir progresuojantis, sukeliantis sunkų smegenų pažeidimą ir galiausiai mirtį. Pacientai, sergantys šiuo autosominiu dominuojančiu sutrikimu, turi baltymo, vadinamo huntingtino baltymu, kuris smegenyse sudaro gumulėlius, sukeliančius ligos simptomus.

MIT mokslininkai sukūrė būdą, kaip atlikti genetinę patikrą, kuri galėtų padėti nustatyti genus, kurie prognozuoja neuronų išgyvenimą. Jų atrankos metodas buvo išplėstas, siekiant aptikti genus, dėl kurių susidaro ir pažeidžia smegenis mutantinis baltymas huntingtinas. Šio naujo tyrimo rezultatai buvo paskelbti naujausiame žurnalo numeryjeNeuronas.

Atlikus viso genomo analizę, buvo atrasti genai, būtini neuronų išlikimui, taip pat genai, apsaugantys nuo Huntingtono ligos padarinių. Vaizdo šaltinis: Romanova Natali / Shutterstock

Pasak mokslininkų, nors jie sugebėjo nustatyti genus, atsakingus už mutavusio baltymo atsiradimą, tai taip pat lėmė narkotikų taikinį, kuris, jei bus pasiektas, galėtų paskatinti galimą mirtinos ir nepagydomos Hantingtono ligos gydymą. Tyrimui vadovavęs Smegenų ir pažinimo mokslų katedros neurologijos docentas Myriam Heiman sakė: „Šie genai niekada anksčiau nebuvo susiję su Hantingtono ligos procesais“. Kai pamatėme juos, buvo labai įdomu, nes radome ne tik vieną geną, bet iš tikrųjų kelis tos pačios šeimos genus, taip pat matėme, kad jie turėjo poveikį dviem HD modeliams. Ji taip pat yra MIT Picower mokymosi ir atminties instituto bei MIT ir Harvardo plataus instituto narė. Tyrimo vadovė Mary Wertz yra Broad Institute doktorantė.

Šiam tyrimui komanda ištyrė genus, kurie koduoja baltymus pelių smegenyse. Tyrėjai rašė, kad yra apie 22 000 genų. Jie paaiškino, kad šie genai gali būti tiriami dėl įvairių neurologinių ligų. Tai buvo progresuojančios neurologinės ligos, tokios kaip Parkinsono ir Alzheimerio liga, sakė Heimanas.

Anot komandos, genetinė patikra nėra naujiena ir reguliariai atliekama gyvūnams ir tyrimo dalyviams, tokiems kaip vaisinės muselės, laboratorinės pelės ir kirminas C. elegans, išmušus tam tikrus pagrindinius jų genus. Šie atrankos testai tiria laboratorijos tiriamųjų gebėjimą išgyventi pašalinus svarbius genus. Tyrėjai rašė, kad tai pirmasis tyrimas, kurio metu atlikti šie bandymai su pelės smegenimis. Jie pridūrė, kad tai yra sudėtinga, nes genetiniai smegenų pokyčiai yra patys sudėtingiausi. Heimanas teigė: „Šie nešališki genetiniai ekranai yra labai galingi, tačiau techniniai sunkumai juos atlikti centrinėje nervų sistemoje viso genomo lygiu niekada nebuvo įveikti“.

Prieš šį tyrimą Broad Institute komanda dirbo su genetinių duomenų bibliotekomis, kurios galėtų būti naudojamos vienos ar kelių genetinių sekų pašalinimo rezultatams tirti. Galiausiai jie sugalvojo bibliotekas, kurios galėtų pasirinktinai įjungti arba išjungti kiekvieną pelių smegenų geną. Jie naudojo specialią trumpo plaukų segtuko RNR (shRNA) genų biblioteką, kad ištirtų pasiuntinio RNR, kuri neša svarbią informaciją baltymų sintezei. Jie naudojo CRISPR, kad ištrintų arba redaguotų genetines sekas, ir naudojo viruso nešiklius, kad ląstelėje būtų pristatytos reikiamos pakeistos genetinės sekos.

Keturios ar penkios shRNR arba CRISPR segmentai buvo nukreipti į kiekvieną iš 22 000 pelių smegenų genų, naudojant maždaug 80 000–100 000 virusų, kad pakeistų kiekvieną pelių smegenų ląstelę. Virusai, turintys segmentus, buvo paimti didelėje koncentracijoje ir sušvirkšti į smegenis striatalinėje srityje, o mažiausiai ketvirtadalis visų smegenų ląstelių gavo bent vieną iš shRNR arba CRISPR elementų. Striatalinis regionas buvo labiau taikinys, nes jis susijęs su kūno motorine sistema ir padeda judėti, taip pat pažinimo funkcijas ir emocijas. Šią sritį pažeidžia ne tik Hantingtono liga, bet ir autizmas, parkinsonizmas, narkomanija.

Pelėms septynis mėnesius buvo nuolat švirkščiama viruso nešiotojų, o po to buvo patikrinta sluoksnyje esančių neuronų genetinė sandara. Neuronai, kuriems išgyventi reikėjo išjungtų genų, būtų mirę tyrimo pabaigoje, aiškino mokslininkai. Kita vertus, jei neesminiai genai būtų išjungti, neuronai būtų gyvi.

Rezultatai parodė, kad keli genai buvo svarbūs neuronų išgyvenimui. Tai taip pat atskleidė keletą genų, kurie yra svarbūs neuronų išgyvenimui, tačiau nebuvo žinomi ankstesniuose tyrimuose. Heimanas teigė atradę, kad svarbūs yra tam tikri genai, kurie anksčiau nebuvo žinomi kaip svarbūs. Ji pridūrė: „Mes tai interpretuojame taip, kad žinduolių smegenų neuronai yra daug aktyvesni metaboliškai ir yra daug labiau priklausomi nuo šių procesų nei, pavyzdžiui, C. elegans neuronas.

Jie pastebėjo pelių modelių, kurie gamino mutavusią huntingtino baltymo formą, rezultatus. Įprastų pelių patikrinimas buvo lyginamas su Huntingtono liga sergančių pelių atranka. Jei šiose pelėse būtų mažesnis shRNR arba CRISPR elementų kiekis, jie galėtų būti svarbūs taikiniai, kurie atsispirtų toksiniam huntingtino baltymo poveikiui, paaiškino Heimanas. The team found that drugs targeting the Nme1 gene could be one such target.

Heimanas padarė išvadą: "Mums tai labai įdomu, nes teoriškai tai yra vaistinis preparatas. Jei galime padidinti jo aktyvumą maža molekule, galime atkurti genetinės per didelės ekspresijos poveikį."
Šį tyrimą palaikė Nacionaliniai sveikatos institutai (NIH), Nacionalinis neurologinių sutrikimų ir insulto institutas (NINDS) ir kiti.

Šaltiniai: