Nov genetski pregled za Huntingtonovo bolezen

Nov genetski pregled za Huntingtonovo bolezen

Huntingtonova bolezen je genetska motnja, ki je izčrpavajoča in progresivna ter vodi v resne poškodbe možganov in končno smrt. Bolniki s to avtosomno dominantno motnjo imajo beljakovino, imenovano beljakovina huntingtin, ki v možganih tvori grude, ki vodijo do simptomov bolezni.

Raziskovalci na MIT so razvili način za izvajanje genetskega presejanja, ki bi lahko pomagal prepoznati gene, ki napovedujejo preživetje nevronov. Njihovo presejalno metodo so razširili na odkrivanje genov, ki povzročajo nastanek mutiranega proteina huntingtina in poškodujejo možgane. Rezultati te nove študije so bili objavljeni v zadnji številki revijeNevron.

Analiza celotnega genoma je odkrila gene, ki so bistveni za preživetje nevronov, pa tudi gene, ki ščitijo pred učinki Huntingtonove bolezni. Vir slike: Romanova Natali / Shutterstock

Raziskovalci trdijo, da jim je uspelo identificirati gene, ki so odgovorni za pojav mutiranega proteina, vendar je to vodilo tudi do tarče zdravila, ki bi lahko, če bi jo zasledovali, vodila do možnega zdravljenja smrtonosne in neozdravljive Huntingtonove bolezni. Myriam Heiman, izredna profesorica nevroznanosti na oddelku za možgane in kognitivne znanosti, ki je vodila študijo, je dejala: "Ti geni še nikoli niso bili povezani s procesi Huntingtonove bolezni." Ko smo jih videli, je bilo zelo vznemirljivo, saj nismo našli samo enega gena, ampak dejansko več iz iste družine, videli pa smo tudi, da so vplivali na dva modela HD.« Je tudi članica MIT Picowerjevega inštituta za učenje in spomin ter Broad Institute MIT in Harvarda. Vodilna avtorica študije, Mary Wertz, je podoktorska sodelavka na Broad Institute.

Za to študijo je skupina preučila gene, ki kodirajo beljakovine v možganih miši. Obstaja okoli 22.000 genov, so zapisali raziskovalci. Te gene bi lahko preučevali za različne nevrološke bolezni, so pojasnili. Te vključujejo progresivne nevrološke bolezni, kot sta Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen, je dejal Heiman.

Po besedah ​​ekipe genetski pregled ni nov in se redno izvaja na živalih in udeležencih študije, kot so vinske mušice, laboratorijske miši in črv C. elegans, potem ko so v njih izločili določene ključne gene. Ti presejalni testi preučujejo sposobnost laboratorijskih preiskovancev za preživetje po odstranitvi pomembnih genov. To je prva študija, ki izvaja te teste na možganih miši, so zapisali raziskovalci. Dodali so, da je to zahtevno, saj so genetske spremembe v možganih najbolj kompleksne. Heiman je v izjavi dejal: "Ti nepristranski genetski zasloni so zelo močni, vendar tehnične težave pri njihovem izvajanju v centralnem živčnem sistemu na ravni celotnega genoma niso bile nikoli premagane."

Pred to študijo je ekipa na inštitutu Broad delala na knjižnicah genetskih podatkov, ki bi jih lahko uporabili za preučevanje rezultatov odstranitve enega ali več genetskih zaporedij. Sčasoma so prišli do knjižnic, ki bi lahko selektivno vklopile ali izklopile vsak gen v možganih miši. Uporabili so posebno gensko knjižnico RNA (shRNA) za preučevanje messenger RNA, ki nosi ključne informacije za sintezo beljakovin. Uporabili so CRISPR za brisanje ali urejanje genetskih zaporedij in uporabili virusne nosilce za dostavo zahtevanih spremenjenih genetskih zaporedij v celico.

Štiri ali pet shRNA ali segmentov CRISPR so ciljali na vsakega od 22.000 genov mišjih možganov, pri čemer so uporabili približno 80.000 do 100.000 virusov za spreminjanje vsake možganske celice pri miših. Virusi, ki so prenašali segmente, so bili vzorčeni v visoki koncentraciji in injicirani v možgane v striatalnem predelu in vsaj četrtina vseh možganskih celic je prejela vsaj enega od elementov shRNA ali CRISPR. Striatalna regija je bila bolj tarča, ker se ukvarja z motoričnim sistemom telesa in pomaga pri gibanju ter kognitivnih funkcijah in čustvih. To področje ni prizadeto samo zaradi Huntingtonove bolezni, ampak tudi zaradi avtizma, parkinsonizma in odvisnosti od drog.

Miši so sedem mesecev neprekinjeno injicirali nosilce virusa, nato pa so preverili genetsko sestavo nevronov v stratumu. Nevroni, ki so za preživetje potrebovali izklopljene gene, bi ob koncu študije umrli, so pojasnili raziskovalci. Po drugi strani pa bi bili nevroni živi, ​​če bi bili neesencialni geni izklopljeni.

Rezultati so pokazali, da je več genov pomembnih za preživetje nevronov. To je tudi razkrilo več genov, ki so pomembni za preživetje nevronov, vendar v prejšnjih študijah niso bili znani. Heiman je dejal, da so odkrili, da so pomembni nekateri geni, za katere prej ni bilo znano, da so pomembni. Dodala je: "To razlagamo tako, da so nevroni v možganih sesalcev veliko bolj presnovno aktivni in so veliko bolj odvisni od teh procesov kot na primer nevron v C. elegans."

Opazili so rezultate pri mišjih modelih, ki so proizvedli mutirano obliko proteina huntingtin. Presejanje normalnih miši je bilo primerjano s tistimi s Huntingtonovo boleznijo. Če bi te miši vsebovale nižje ravni elementov shRNA ali CRISPR, bi lahko bile pomembne tarče, ki so se uprle toksičnim učinkom proteina huntingtin, je pojasnil Heiman. Ekipa je ugotovila, da bi lahko bila zdravila, ki ciljajo na gen Nme1, ena taka tarča.

Heiman je zaključil: "To je za nas zelo vznemirljivo, ker je teoretično spojina, ki jo je mogoče drogirati. Če lahko povečamo njeno aktivnost z majhno molekulo, bomo morda lahko reproducirali učinek genetske prekomerne ekspresije."
To študijo so podprli Nacionalni inštituti za zdravje (NIH), Nacionalni inštitut za nevrološke motnje in možgansko kap (NINDS) in drugi.

Viri: