Команда исследователей из Университета Центральной Флориды использует революционную технологию редактирования генов для разработки нового инструмента для скрининга болезни Паркинсона, изнурительного дегенеративного расстройства нервной системы. Эта технология позволяет ученым в лаборатории «загораться», а затем контролировать белок мозга, называемый альфа-синуклеин, который связан с болезнью Паркинсона.
“Альфа-синуклеин – это белок, который обычно содержится в головном мозге. Он есть у всех нас “, – сказал докторант Бернеттской школы биомедицинских наук Леви Адамс, один из ведущих исследователей проекта. “Но по какой-то причине, когда у вас болезнь Паркинсона, уровни становятся ненормальными. Итак, если мы сможем контролировать этот белок в клетке, мы можем начать определять, что вызывает его повышение, а также какие методы лечения могут вызвать его снижение.”
Команда опубликовала свои выводы в журнале Scientific Reports. Национальные институты здравоохранения (5R21NS088923-02) профинансировали работу. Исследователи считают, что их работа является важным шагом на пути к поиску новых лекарственных препаратов для лечения болезни Паркинсона.
Адамс сотрудничает с докторантом Самбуддхой Басу, адъюнкт-профессором и исследователем нейробиологии, доцентом Юн-Сон Кимом и ученым Субхрангшу Гухатакурта для изучения болезни Паркинсона, которая влияет на двигательные функции, вызванные постепенной потерей клеток мозга. Ежегодно в США регистрируется около 60 000 новых случаев болезни Паркинсона.
Они используют технологию редактирования генов CRISPR Cas9 (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats). Система является одним из наиболее быстро развивающихся биомедицинских методов исследований, который позволяет ученым вносить определенные изменения в ДНК растений и животных, не убивая клетки. Система становится инструментом изучения генетических методов лечения заболеваний, включая рак и болезнь Паркинсона.
«Это самый мощный и широко используемый метод редактирования генов, потому что он позволяет нам изменять ДНК в живых клетках», – сказал Ким, который также является врачом. «Новаторство этого метода заключается в том, что он позволяет нам отслеживать этот ген в режиме реального времени, не убивая клетки. Без метода CRISPR Cas-9 вам пришлось бы извлекать все белки из клетки, чтобы измерить их, что убивает клетку.”
Используя технику CRISPR, команда Бернетта отредактировала ген альфа-синуклеина и вставила люминесцентный тег, сделанный из белков, который заставляет светлячков загораться. Каждый раз, когда клетка создает белок альфа-синуклеин, метка излучает свет. Эта реакция “значительно упрощает измерение”, – сказал Адамс. «Больше света означает повышенный уровень альфа-синуклеина, что считается болезненным состоянием.”
Команда обнаружила, что измерение света было надежным методом измерения производства альфа-синуклеина.
«Если мы возьмем одну из этих модифицированных клеток и обработаем ее определенным лекарством, если она больше не будет производить свет, это означает, что лекарство является потенциальным средством лечения этой болезни», – сказал Басу.
С помощью сконструированных клеток исследователи могут проверять новые и существующие лекарства, чтобы увидеть, как они регулируют уровень альфа-синуклеина у пациентов.
«Благодаря легко поддающемуся измерению репортеру, такому как производство света, это позволит нам проводить высокопроизводительный скрининг, при котором вы можете сразу протестировать большую группу лекарств», – сказал Гухатакурта.
С помощью новой технологии ученые надеются определить способы снижения выработки альфа-синуклеина, которые могут предотвратить болезнь Паркинсона или ее прогрессирование у пациентов, у которых диагностировано это заболевание.
Команда заявила, что исследование будет сосредоточено на том, какие аспекты белка альфа-синуклеина убивают нейроны во время болезни Паркинсона.