For a better experience please change your browser to CHROME, FIREFOX, OPERA or Internet Explorer.

Детали блога

Редактирование генома спасло мышей от синдрома Ангельмана

Редактирование генома спасло мышей от синдрома Ангельмана

Редактирование генома спасло мышей от синдрома Ангельмана

Редактирование генома белком Cas9 помогло предотвратить развитие болезни Ангельмана у мышей, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature. Встройка конструкции с геном Cas9 в геном мыши подавила работу болезнетворного гена UBE3A-ATS в нейронах эмбрионов мышей, что позволило их мозгу нормально развиваться, а мышам — проходить поведенческие тесты на психические заболевания.

Синдром Ангельмана — это нейродегенеративное заболевание, от которого страдает примерно каждый десятитысячный человек. Его еще называют «синдромом счастливой куклы» из-за характерных отрывистых движений рук и частого смеха. У больных также наблюдаются задержка в психическом развитии и эпилепсия.

Ключевая причина развития синдрома Ангельмана — это мутация в гене UBE3A на материнской хромосоме в нейронах. Продукт этого гена участвует в расщеплении избыточных для нейронов белков. Если ген UBE3A не работает, в нервных клетках накапливаются лишние белки и мешают нормальному развитию. Поскольку все генетические варианты присутствуют в клетках человека в двойном варианте (на материнской и отцовской хромосоме), существуют механизмы подавления их чрезмерной экспрессии. В парной отцовской хромосоме и в норме, и при синдроме Ангельмана работа гена UBE3A подавляется длинной некодирующей РНК UBE3A-ATS.

Исследователи из университета Северной Каролины в Чапел-Хилл под руководством Марка Зилка (Mark J. Zylka) предположили, что разблокировка второй работающей копии гена UBE3A (отцовской) может предотвратить развитие синдрома Ангельмана даже при мутации в материнской копии. Для этого они решили нарушить ген блокатора — UBE3A-ATS.

Чтобы нарушить UBE3A-ATS, исследователи использовали самый популярный инструмент геномного редактирования — белок Cas9 вместе с гайдовой РНК. гРНК направляет комплекс к комплементарной последовательности, а Cas9 делает разрез в геноме. Биологи создали около 260 гРНК, которые были комплементарна разным участкам UBE3A-ATS или генам вокруг него.

Оказалось, что в культурах корковых нейронов эффективнее всего Cas9 работал в комплексе с гРНК, которые были комплементарны участкам генов внутри UBE3A-ATS. Тогда исследователи встроили в геном мышей с синдромом Ангельмана конструкцию, которая совмещала гены Cas9 и самой эффективной гРНК. Для доставки генетической конструкции в ядро ученые использовали вирусную частицу, которой заразили эмбрионы мыши. Встройка такой конструкции в мышиный геном позволила комплексу работать в клетках постоянно.

Геномное редактирование действительно повысило экспрессию гена UBE3A в коре мозга, гиппокампе и спинном мозге (р < 0,001). Также мыши с синдромом Ангельмана после редактирования частично восстановили нормальный вес тела и мозга (у мышей с этим синдромом часто наблюдается избыточный вес и макроцефалия). А чтобы проверить поведение «спасенных» мышей, ученые провели ряд тестов: тест на поднятие туловища, пока мышь висит на хвосте, тест на поведение в открытом поле и тест на зарывание предметов в опилках. Эти тесты направлены на исследования депрессивного, исследовательского и обсессивно-компульсивного поведения соответственно. Мыши много выходили в центр поля и вполне справились с тестом на депрессию, но в тесте на закапывание предметов улучшения не показали.

Так исследователи выяснили, что геномное редактирование эффективно для лечения синдрома Ангельмана. Это лечение долгосрочно и не требует частых инъекций, как предыдущие медикаментозные методы, что важно для заболевания, которое остается с пациентами на всю жизнь.

Геномное редактирование применяют и в поисках лечения других психических расстройств. Недавно биологи исправили дефект в работе кальциевых каналов клеток пациентов, предрасположенных к шизофрении и расстройствам аутистического спектра. Для этого они создали стволовые клетки пациентов, перепрограммировали их в нейроны и отредактировали поломанный ген.

Анна Муравьева

https://nplus1.ru/

Источник