Согласно новому исследованию, проведенному исследователями Калифорнийского университета в Сан-Франциско, открытие того, как перевести поврежденные клетки мозга из болезненного состояния в здоровое, представляет собой потенциальный новый путь лечения болезни Альцгеймера и других форм деменции.
Исследование сосредоточено на микроглии , клетках, которые стабилизируют мозг, удаляя поврежденные нейроны и белковые бляшки, часто связанные с деменцией и другими заболеваниями головного мозга .
Эти клетки недостаточно изучены, несмотря на то, что изменения в них, как известно, играют значительную роль в развитии болезни Альцгеймера и других заболеваний головного мозга, сказал Мартин Кампманн, доктор философии, старший автор исследования, опубликованного 11 августа в Nature Neuroscience .
«Теперь, используя новый метод CRISPR, который мы разработали, мы можем узнать, как на самом деле контролировать эту микроглию, чтобы заставить ее прекратить делать токсичные вещи и вернуться к выполнению своей жизненно важной работы по очистке», — сказал он. «Эта способность представляет собой возможность для совершенно нового типа терапевтического подхода».
Использование иммунной системы мозга
Большинство известных генов , увеличивающих риск болезни Альцгеймера, действуют через клетки микроглии. Таким образом, эти клетки оказывают значительное влияние на то, как протекают такие нейродегенеративные заболевания, сказал Кампманн.
Микроглия действует как иммунная система мозга. Обычные иммунные клетки не могут преодолеть гематоэнцефалический барьер , поэтому задачей здоровой микроглии является удаление отходов и токсинов, поддерживая функционирование нейронов в лучшем виде. Когда микроглия начинает сбиваться с пути, результатом может быть воспаление мозга и повреждение нейронов и сетей, которые они образуют.
Например, при некоторых условиях микроглия начнет удалять синапсы между нейронами. Хотя это нормальная часть развития мозга в детстве и подростковом возрасте, это может иметь катастрофические последствия для мозга взрослого человека.
За последние пять лет или около того многие исследования наблюдали и описывали эти различные состояния микроглии, но не смогли охарактеризовать генетику, стоящую за ними.
Кампманн и его команда хотели точно определить, какие гены участвуют в определенных состояниях активности микроглии и как регулируется каждое из этих состояний. Обладая этими знаниями, они могли включать и выключать гены, возвращая своенравные клетки на правильный путь.
От продвинутой геномики к Святому Граалю
Выполнение этой задачи требовало преодоления фундаментальных препятствий, которые мешали исследователям контролировать экспрессию генов в этих клетках. Например, микроглия очень устойчива к наиболее распространенному методу CRISPR, который включает в себя введение желаемого генетического материала в клетку с помощью вируса для его доставки.
Чтобы преодолеть это, команда Кампмана уговорила стволовые клетки, пожертвованные людьми-добровольцами, стать микроглией, и подтвердила, что эти клетки функционируют так же, как их обычные человеческие аналоги. Затем команда разработала новую платформу, которая сочетает в себе форму CRISPR, которая позволяет исследователям включать и выключать отдельные гены — и в разработке которой Кампманн принимал активное участие — со считыванием данных, которые указывают на функции и состояния отдельных клеток микроглии.
С помощью этого анализа Кампманн и его команда определили гены, которые влияют на способность клетки выживать и размножаться, насколько активно клетка вырабатывает воспалительные вещества и насколько агрессивно клетка сокращает синапсы.
И поскольку ученые определили, какие гены контролируют эту деятельность, они смогли сбросить гены и перевести больную клетку в здоровое состояние.
Вооружившись этой новой техникой, Кампманн планирует исследовать, как контролировать соответствующие состояния микроглии, воздействуя на клетки существующими фармацевтическими молекулами и тестируя их на доклинических моделях. Он надеется найти определенные молекулы, которые воздействуют на гены, необходимые для возвращения больных клеток в здоровое состояние.
Кампманн сказал, что как только правильные гены будут изменены, вполне вероятно, что «восстановленная» микроглия возобновит свои обязанности, удаляя бляшки, связанные с нейродегенеративным заболеванием, и защищая синапсы, а не разрушая их.
