Стволовые клетки и нейродегенеративные заболевания (6)
Болезнь Гентингтона
Продолжение. Начало статьи здесь.
Болезнь Гентингтона является фатальным нейродегенеративным заболеванием, на настоящий момент не имеющим лечения. Наследуемое по аутосомно-доминантному принципу заболевание вызывается увеличением количества тринуклеотида CAG (кодирующего полиглутамин) в гене ITI5, кодирующем белок гентингтин. У здоровых людей количество этих повторов обычно не превышает 36, тогда как увеличение их количества до 40 и более вызывает предрасположенность к развитию заболевания. Полосатое тело, кора, компактная часть черной субстанции, сетчатая часть черной субстанции и бледное ядро являются основными регионами головного мозга, подвергающимися тяжелой дегенерации. Особенно сильно при этом страдают средние шипиковые нейроны, содержащие энкефалин и гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК), а также глутаматергические, ГАМК-эргические и парвальбуминергические нейроны полосатого тела. Мутированные формы белка гентингтина формируются в ядрах и цитоплазме клеток тканей головносго мозга. Проявляющееся нарушениями познавательной и двигательной функций, а также психическими расстройствами, это заболевание приводит к дисфункции митохондриального, синаптического и аксонального транспорта. Оно вызывает тяжелые нарушения транскрипции, протеолиз (разрушение белков) и эксайтотоксичность.
Несмотря на неизлечимость заболевания, его симптомы можно облегчить с помощью генной терапии и лекарственных препаратов. Последние обеспечивают временное симптоматическое улучшение и преимущественно воздействуют на двигательные проявления болезни Гентингтона. Тетрабеназин разрушает допамин и применяется для подавления хореи (неконтролируемые быстрые беспорядочные движения), однако серьезные побочные эффекты препятствуют широкому применения препарата. Pouladi et al. 2013 описали преимущества и недостатки различных животных моделей болезни Гентингтона. В большинстве случаев для изучения заболевания использовались модели, созданные на грызунах, однако это очень сильно ограничивало успешность клинических исследований. При этом проблема обусловлена не только выбранной животной моделью, но и корректностью проведения доклинических исследований.
Генная терапия подразумевает блокирование активности и подавление трансляции белкового продукта мутантного гена гентингтина с помощью РНК-интерференции. Однако генная терапия эффективна только на самых ранних стадиях заболевания, тогда как его симптомы проявляются только на поздних стадиях, когда нервной системе уже нанесен непоправимый ущерб. Восполнение численность популяции нейронов полосатого тела посредством внутричерепной трансплантации является альтернативным подходом клеточной терапии. Трансплантаты плодной ткани полосатого тела пересаживались обезьянам и грызунам с моделированной болезнью Гентингтона. Такие трансплантаты продемонстрировали низкий уровень выживаемости, при этом, в силу их происхождения, применение такого материала для трансплантации поднимает множество этических вопросов. Ограниченная доступность доноров еще сужает возможности применения данной многообещающей терапии. В данном случае хорошей альтернативой являются нервные клетки-предшественники, полученные из стволовых клеток и иПСК.
Успешная дифференцировка человеческих эмбриональных стволовых клеток в ГАМК-эргические и DARPP32-положительные средние шипиковые нейроны подробно описана в литературе. При трансплантации в вызванную химическим воздействием мышиную модель болезни Гентингтона такие нейроны демонстрировали эффективное взаимодействие с нейронами реципиента и снижали выраженность двигательных нарушений. Еще одно исследование, проведенное Carri et al., описывает успешную дифференцировку эмбриональных стволовых клеток и иПСК в средние шипиковые нейроны, экспрессирующие рецепторы к аденозину и допамину. Однако трансплантация нервных клеток-предшественников была более успешной при применении к химически индуцированной мышиной модели заболевания по сравнению с трансгенной мышиной моделью (R6/2). Предположительно причиной этого является короткая продолжительность жизни трансгенных животных. Параллельно с моделированием заболевания и регенеративной трансплантационной терапией стволовые клетки и иПСК можно использоваться в качестве in vitro инструмента для скрининга эффективности и биобезопасности препаратов и малых молекул, способствующих облегчению симптомов заболеваний, а также снижающих выраженность нейродегенерации. Исследователи создали специфичные для пациентов с болезнью Гентингтона клеточные линии, более точно воспроизводящие характерные для заболевания фенотипы.
Генная терапия болезни Гентингтона подразумевает воздействие на транскрипт мутантного аллеля гена гентингтина (mHTT) с помощью РНК-интерференции и антисмысловых олигонуклеотидов, без нарушения транскрипта нормального аллеля гена гентингтина HTT. Точная роль белка гентингтина в нормальных условиях до конца неясна, однако существующие данные свидетельствуют о том, что не имеющие его нокаутированные мыши нежизнеспособны уже на уровне эмбриона. Поэтому предпочтительным является избирательное воздействие на мутантный аллель. Антисмысловы олигонуклеотиды воздействуют на комплиментарную иРНК через механизм деградации, опосредуемый РНК-азой Н, и очень важны для исследователей, так как позволяют прицельно воздействовать на снипы (единичные нуклеотидные полиморфизмы). Эти снипы ответственны за различие между нормальным и мутантным аллелями гена гентингтина. Эксперименты на обезьянах и грызунах с моделированной болезнью Гентингтона продемонстрировали облегчение симптомов заболевания. Это указывает на существование возможности эффективной корректировки несущих мутации иПСК пациентов с помощью антисмысловых олигонуклеотидов и блокирования активности генов, их последующей дифференцировки в нервные клетки-предшественники и трансплантации обратно пациентам. Таким образом, терапия стволовыми клетками в совокупности с генной терапией в будущем может помочь в борьбе с неизлечимым сегодня заболеванием.
Продолжение: Трехмерные (3D) исследования с использованием стволовых клеток
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
09.03.2017