Недавнее исследование, проведенное учеными из Национального университета Сингапура (NUS), открывает возможный новый путь лечения спинальной мышечной атрофии (СМА), разрушительного заболевания, которое является наиболее распространенной генетической причиной детской смерти, а также поражает молодых людей. Поскольку в настоящее время нет известного лекарства от SMA, новое открытие дает мощный импульс борьбе с SMA.
СМА вызывается дефицитом гена моторного нейрона выживания (SMN). Этот ген контролирует активность различных генов-мишеней. Долгое время предполагалось, что дерегулирование некоторых из этих целей способствует развитию СМА, но их идентичность оставалась неизвестной.
Используя глобальный анализ генома, исследовательская группа во главе с доцентом Кристофом Винклером из отдела биологических наук факультета естественных наук НУС и доктором Кельвином Си, бывшим аспирантом A * STAR в НУС, в настоящее время является научным сотрудником отдела генома. Институт Сингапура (GIS) обнаружил, что дефицит гена SMN нарушает функцию гена Neurexin2. Это, в свою очередь, ограничивает высвобождение нейромедиаторов, необходимых для нормальной функции нервных клеток. Дегенерация мотонейронов спинного мозга вызывает СМА. Это первый случай, когда ученые устанавливают связь между Neurexin2 и SMA.
Предварительные экспериментальные данные также показали, что восстановление активности Neurexin2 может частично восстановить функцию нейронов у рыбок данио с дефицитом SMN. Это указывает на возможное новое направление терапии нейродегенерации.
В сотрудничестве с доцентом Винклером и исследователями NUS доктор С. Матаван и его команда из GIS, а также исследователи из Вюрцбургского университета в Германии. Прорывное открытие было впервые опубликовано в научном журнале Human Molecular Genetics в прошлом месяце.
СМА – это генетическое заболевание, которое поражает особый тип нервных клеток, называемых мотонейронами, в спинном мозге. Было обнаружено, что заболевание вызвано дефектом гена SMN, широко используемого гена, который отвечает за нормальные двигательные функции в организме.
Чтобы изучить, как дефекты SMN вызывают дегенерацию нейронов, ученые использовали модель рыбок данио, поскольку у маленьких рыбок относительно простая нервная система, которая позволяет детально визуализировать поведение нейронов.
В лабораторных экспериментах исследователи показали, что когда активность SMN у рыбок данио снижалась до уровней, обнаруженных у пациентов с СМА человека, функция Neurexin2 была нарушена. Этот новый механизм заболевания был также обнаружен в других моделях in vivo, что позволяет предположить, что он применим к млекопитающим и, возможно, пациентам-людям.
Когда ученые измерили активность нервных клеток у рыбок данио с помощью лазерной визуализации, они обнаружили, что нервные клетки, дефицитные по Neurexin2 или SMN, не могут быть активированы до того же уровня, что и здоровые нервные клетки. Это нарушение привело к снижению мышечной активности. Интересно, что предварительные данные показали, что восстановление активности Neurexin2 может частично восстановить функцию нейронов у рыбок данио с дефицитом SMN.
Доцент Винклер, который также работает в Центре биологических наук NUS, объяснил:, "Эти результаты значительно улучшают наше понимание того, как потеря SMN приводит к нейродегенерации. Лучшее понимание этих механизмов приведет к новым терапевтическим стратегиям, которые могут быть направлены на восстановление и поддержание функций в дефицитных нервных клетках пациентов со СМА."
Dr See добавил, "Наше исследование обеспечивает связь между дефицитом SMN и его влиянием на критический ген, важный для функции нейронов. Было бы интересно провести дополнительные исследования на клинических образцах для дальнейшего изучения роли Neurexin2 в патофизиологии СМА."
Двигаясь вперед, группа ученых проведет дальнейшие исследования, чтобы определить, является ли Neurexin2 эксклюзивным медиатором дефектов, вызванных SMN, и, следовательно, может ли он использоваться в качестве мишени для будущих разработок лекарств. Они надеются, что их результаты будут способствовать лечению нейродегенерации.