Заболевания имеют широкий спектр риска, даже те, которые частично заложены в генах, таких как болезнь Паркинсона.
Менее 10 процентов людей с болезнью Паркинсона могут определить свои гены как единственного виновника, в то время как множество других людей с некоторыми генетическими маркерами диагностированы с этим заболеванием. У других есть маркеры развития болезни Паркинсона, но их нет.
Почему? Исследования, проводимые в Университете Алабамы при поддержке Национальных институтов здоровья, направлены на выявление факторов и методов, с помощью которых люди становятся устойчивыми или восприимчивыми к нейродегенерации в головном мозге как части заболевания.
"Если мы сможем точно определить некоторые из факторов, которые вызывают это различие в устойчивости, мы сможем использовать их в качестве нового терапевтического угла," сказал доктор. Гай Колдуэлл, заслуженный профессор-исследователь в области биологических наук.
Колдуэлл вместе с докторантом Брукером Нурсом, уроженцем Нэшвилла, штат Теннесси, будут работать с крошечными круглыми червями, известными как C. elegans, у которых примерно половина генов совпадает с человеческими. Его основные функции позволяют проводить недорогое и быстрое тестирование на целый ряд неврологических заболеваний, а исследователи UA могут вызывать у червя эффекты, подобные болезни Паркинсона, для тестирования.
Колдуэлл сказал, что хотя черви по сути являются клонами друг друга в результате гермафродитного размножения, у некоторых животных развиваются эффекты, связанные с болезнью Паркинсона, а у других – нет.
"Мы можем учиться как у здоровых, так и у нездоровых," он сказал. "Мы надеемся, что найдем гены, которые потенциально могут быть частью защитной программы."
Болезнь Паркинсона, нейродегенеративное заболевание, по оценкам, поражает от 7 до 10 миллионов человек во всем мире, и ежегодно диагностируется примерно 60 000 американцев. Современные методы лечения включают лечение симптомов заболевания, таких как тремор и непроизвольные тряски, но нет лекарства или лечения, чтобы остановить прогрессирование болезни.
Признаками болезни Паркинсона является потеря клеток или нейронов, которые отправляют информацию в другие части мозга, в частности в нейроны, вырабатывающие химическое вещество, известное как дофамин, наряду с накоплением или скоплением белков в нейронах.
Чтобы работать, белки должны правильно складываться внутри клеток. Когда в нейронах, продуцирующих дофамин, присутствуют дополнительные копии или мутации белка альфа-синуклеина, может произойти серия неправильных складок, приводящих к агрегации белков. Такая агрегация белка в нейронах мозга, продуцирующих дофамин, может привести к их неправильной работе или гибели клеток, вызывая симптомы болезни Паркинсона.
По словам Колдуэлл, когда у пациента с болезнью Паркинсона появляются симптомы болезни, он, вероятно, теряет до 80 процентов дофаминовых нейронов в своем организме.
Поскольку все черви имеют идентичный генетический код, Колдуэлл и Норс исследуют, как гены червя модифицируются или экспрессируются. По словам Колдуэлл, включение и выключение генов внешними силами известно как эпигенетика, и то, как внешние факторы влияют на генетические характеристики, является большой частью исследований болезней.
Исследование не пытается определить внешние воздействия – в конце концов, у червя разные стрессы, чем у человека – скорее, Колдуэлл надеется определить, какие из генов червя, среди тех, что у человека общие, связаны с устойчивостью к потере дофаминовых нейронов.
"Мы стремимся объединить неизвестные экологические причины и известные генетические причины, чтобы потенциально идентифицировать ранее неизвестные защитные факторы и ранее неизвестный защитный механизм," Колдуэлл сказал.
Предыдущее исследование, опубликованное в журнале Science, в котором участвовал Колдуэлл, обнаружило белок, регулирующий выживаемость дофаминовых нейронов. Фактически, исследование привело к открытию небольшой молекулы, которая защищала нейроны от смерти. Молекула работала на нескольких животных моделях и в клетках человека в лаборатории, но позже было обнаружено, что она не пересекает так называемый гематоэнцефалический барьер у людей, своего рода фильтр, защищающий мозг от ненужных материалов.
В этом недавно профинансированном исследовании Колдуэлл исследует обнаруженную им захватывающую взаимосвязь, согласно которой тот же защитный белок, который, как известно, регулирует функцию дофамина, может также влиять на экспрессию генов.
"Эта комбинация регуляции эпигенетики и регулирования уровней и функций дофамина является большой загадкой болезни Паркинсона. Мы действительно думаем, что это связующее звено того, что может случиться," Колдуэлл сказал. "Там есть обещание, что если вы найдете молекулу, которая модулирует этот механизм, и она преодолеет гематоэнцефалический барьер, она сможет остановить прогрессирование болезни."