Новый вариант синдрома Ретта проливает свет на новые стратегии скрининга методов лечения

Синдром Ретта — редкое разрушительное неврологическое расстройство, которое в первую очередь поражает молодых девушек и проявляется как нарушение способности ходить и говорить, а также характерные движения «заламывания рук», судороги и когнитивные нарушения. Это неизлечимое состояние возникает в результате мутаций в гене метил-CpG-связывающего белка 2 (MECP2), что ухудшает роль белка MeCP2 в регуляции активности многих генов в клетках головного мозга.

Новый вариант гена MECP2 (G118E) недавно был охарактеризован исследовательской группой под руководством доктора Худы Зогби, выдающегося профессора Медицинского колледжа Бэйлора и директора-основателя Института неврологических исследований Яна и Дэна Дунканов при Техасской детской больнице (Дункан). NRI), а также доктор Роберт Тиан, профессор, заведующий кафедрой биологии Ли Ка Шинга и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза Калифорнийского университета в Беркли.

изучать был опубликован в журнале Гены и развитие.

Используя сложные методы визуализации одиночных молекул с высоким разрешением, команда с большой молекулярной точностью выявила, как мутация G118E влияет на динамику взаимодействий белка MeCP2 с ДНК. Исследование закладывает основу для следующего рубежа инновационных исследований по обнаружению заболеваний человека и проливает свет на новые стратегии скрининга для разработки потенциальных методов лечения синдрома Ретта.

В 1999 году доктор Зогби и ее исследовательская группа впервые обнаружили мутации в гене MECP2 как причину синдрома Ретта. С тех пор они продолжили изучение этого редкого неврологического расстройства и сделали несколько знаковых открытий в отношении Ретта и других расстройств, связанных с MECP2.

«Это исследование охарактеризовало мутацию MECP2, которая никогда ранее не описывалась в медицинской литературе, и мы понятия не имели о ее существовании. биологические эффекты«Поэтому мы разработали эксперименты, чтобы понять, как эта новая мутация влияет на функцию MeCP2 и вызывает Ретт».

«Нашим первым шагом было создание в лаборатории моделей заболеваний, несущих эту конкретную мутацию», — сказал доктор Цзянь Чжоу, научный сотрудник лаборатории Зогби, который руководил исследованием.

«Мы приняли индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), которые обладают неограниченным потенциалом и могут быть превращены в любой тип человеческих клеток в чашке с клеточной культурой. Используя определенные факторы роста, мы заставили их стать нейронами. Из этих исследований мы узнали, что уровни белка MeCP2 были значительно снижены в нейронах, полученных из мутантных стволовых клеток G118E, по сравнению с нейронами, которые произошли из клеток с нормальной копией гена MECP2».

Затем, используя технологию CRISPR-Cas9, исследовательская группа создала модель мыши мутации G118E, чтобы проверить ее влияние на физиологию и поведение живых животных. В соответствии с результатами, полученными на культивируемых нейронах, они обнаружили снижение уровня MeCP2 на 40% в нейронах мышей G118E по сравнению со здоровыми мышами. Они также увидели общегеномное снижение способности этого белка связываться с ДНК. Более того, у мышей G118E наблюдались симптомы, подобные Ретту, что в совокупности подтвердило болезнетворный потенциал этой мутации.

Поскольку для функционирования белка MeCP2 необходимо эффективно связываться с ДНК, они затем попытались проверить, как мутация G118E влияет на динамику взаимодействий MeCP2-ДНК. Однако количественное измерение этого свойства в живых нейронах в физиологических условиях является сложной задачей. Поэтому они сотрудничали с доктором Робертом Тианом, чтобы использовать новую технологию визуализации живых одиночных молекул, разработанную его командой.

«Специалист-исследователь, доктор Клаудия Каттольо, и другие сотрудники моей лаборатории использовали этот мощный подход, чтобы поближе изучить динамику взаимодействий MeCP2-ДНК в живых нейронах с мутацией G118», — сказал доктор Тьян. «Они обнаружили, что, несмотря на присутствие меньшего количества молекул MeCP2 и их пониженную способность связывать ДНК, остаточные молекулы MeCP2 в нейронах G118E сохраняли частичную функцию — очень многообещающее открытие — что подтверждает предположение о том, что увеличение уровней белка MeCP2 имеет потенциал для облегчения симптомов Ретта у пациентов».

«Около 75% мутаций, вызывающих Ретта, сохраняют частичную функцию белка и некоторую способность связывать ДНК», — сказал доктор Зогби. «Но большинство исследований, проведенных до сих пор на мышах-самцах, были сосредоточены на вариантах MECP2, способность связывания ДНК которых полностью отменена. Поэтому использование передовых изображений в реальном времени для изучения патогенных микроорганизмов мутации такие как G118E, которые сохраняют некоторую белковую функцию, могут помочь нам разработать новые стратегии скрининга терапевтических средств, которые помогут широкой группе пациентов с синдромом Ретта».