Ученые обнаружили скрытую мутацию гена, вызывающую глухоту, и способ ее исправить

«Это исследование интересно, потому что мы обнаружили новую мутацию гена, которая связана с глухотой, и, что более важно, у нас есть терапевтическая цель, которая может фактически смягчить это состояние», — сказал ведущий автор Ронг Грейс Чжай, доктор философии, профессор Джека Миллера по изучению неврологических заболеваний в неврологии в Университете Чикаго. Хотя исследование было сосредоточено на людях с редкой комбинацией мутаций гена CPD, последствия могут быть более широкими, если отдельные мутации связаны с возрастной потерей слуха, добавила она.

Связь между CPD и потерей слуха

Исследователи начали исследовать CPD после выявления необычной комбинации мутаций в трех неродственных турецких семьях, страдающих нейросенсорной тугоухостью (SNHL), врожденным и наследственным заболеванием, вызывающим постоянную глухоту.

СНХЛ обычно диагностируется в раннем детстве и долгое время считалась необратимой. Слуховые аппараты и кохлеарные имплантаты могут помочь улучшить восприятие звука, но прямого медицинского лечения для устранения основного повреждения не существует.

Когда ученые расширили свой поиск по генетическим базам данных, они обнаружили, что у людей с другими мутациями CPD также наблюдаются признаки ранней потери слуха, что усиливает связь между этим геном и слуховой функцией.

Как CPD защищает сенсорные клетки

Чтобы понять, как CPD влияет на слух, команда провела эксперименты на мышах. Ген CPD обычно производит фермент, ответственный за выработку аминокислоты аргинин, которая затем помогает создавать оксид азота, ключевой нейромедиатор, участвующий в передаче нервных сигналов. Во внутреннем ухе мутации CPD нарушили этот процесс, вызвав окислительный стресс и гибель чувствительных волосковых клеток, которые улавливают звуковые вибрации.

«Оказывается, CPD поддерживает уровень аргинина в волосковых клетках, обеспечивая быстрый сигнальный каскад путем выработки оксида азота», — объяснил Чжай. «И именно поэтому, хотя он повсеместно экспрессируется в других клетках нервной системы, именно эти волосковые клетки более чувствительны или уязвимы к потере CPD».

Эксперименты с плодовыми мухами раскрывают возможные методы лечения

Исследователи также использовали плодовых мух в качестве модели, чтобы изучить, как мутации CPD влияют на слух. Мухи с дефектным геном демонстрировали поведение, соответствующее дисфункции внутреннего уха, например, нарушение слуха и проблемы с равновесием.

Чтобы проверить потенциальные методы лечения, ученые попробовали два подхода. Один из них заключался в предоставлении добавок аргинина, чтобы заменить то, что было потеряно из-за дефекта гена. Другой вариант заключался в использовании силденафила (Виагры), препарата, который, как известно, стимулирует один из сигнальных путей, нарушенных из-за восстановления оксида азота. Оба метода лечения улучшили выживаемость клеток, полученных от пациента, и уменьшили симптомы потери слуха у плодовых мух.

«Что делает это действительно впечатляющим, так это то, что мы не только понимаем основной клеточный и молекулярный механизм этого вида глухоты, но также нашли многообещающие терапевтические возможности для этих пациентов. Это хороший пример наших усилий по перепрофилированию одобренных FDA препаратов для лечения редких заболеваний», — сказал Чжай.

Исследование также демонстрирует ценность моделей плодовых мух для изучения неврологических заболеваний, включая возрастные состояния, отметил Чжай. «Они дают нам возможность не только понимать патологию заболеваний, но и определять терапевтические подходы», — сказала она.

Распространение исследования на более широкие группы населения

Исследователи планируют продолжить изучение того, как передача сигналов оксида азота функционирует в сенсорной системе внутреннего уха. Они также стремятся выяснить, насколько распространены мутации CPD в больших популяциях и могут ли они способствовать другим формам потери слуха.

«Сколько людей являются носителями вариантов этого гена и существует ли предрасположенность к глухоте или возрастной потере слуха?» сказала она. «Другими словами, является ли это фактором риска для других типов сенсорной нейропатии?»

В исследовании приняли участие сотрудники из нескольких учреждений, в том числе из Университета Майами, Университета Эге, Университета Анкары, Университета Юзюнджю Йыл, Мемориальной больницы Шишли, Университета Айовы и Университета Нортгемптона (Великобритания).