Ученые смогли избавить мышей от генетического заболевания мозга

Японские ученые из Института RIKEN в эксперименте на мышах сумели обратить вспять синдром Клифстры — генетическое заболевание, приводящее к умственной отсталости.

При синдроме Клифстры одна копия гена EHMT1, расположенного в девятой хромосоме, мутирована или отсутствует. Это приводит к снижению вдвое количества белка GLP, задача которого — контролировать гены, связанные с развитием мозга, посредством процесса, называемого метилированием H3K9. В результате связи между нейронами в головном мозге не развиваются нормально. У детей с синдромом Клифстры наблюдаются умственная отсталость и симптомы, похожие на симптомы аутизма. Это редкое заболевание, которое наблюдалось на данный момент менее двухсот раз.

«Мы до сих пор не знаем, является ли синдром Клифстры излечимым заболеванием после рождения и как эта эпигенетическая дисрегуляция приводит к неврологическому расстройству, — говорит руководитель работы Йоити Синкай. — Наши исследования на мышах предоставили новую информацию о том, что вызывает поведенческие аномалии, связанные с синдромом, и показали, что излечение — реальная возможность в будущем».

Ученые предположили, что дополнительный белок GLP может стать эффективным средством от болезни. Они провели серию экспериментов с генетически модифицированными мышами, у которых была только одна рабочая копия гена EHMT1. Мозг этих мышей демонстрирует те же характеристики, что и у людей с синдромом Клифстры, в том числе снижение GLP на 40 % и метилирования H3K9 на 30 %. Мыши также демонстрируют несколько видов поведения, наблюдаемых у людей с синдромом Клифстры, — например, снижение подвижности и повышенное беспокойство. После каждого эксперимента исследователи измеряли эти факторы и сравнивали их с нормальными мышами, чтобы увидеть, было ли лечение эффективным.

Исследователи искусственно индуцировали выработку GLP после рождения в двух экспериментах: один раз — во всем мозге, а другой — в зрелых нейронах мозга. Лечение трех-четырехнедельных мышей быстро восстановило уровни GLP и метилирования H3K9 в головном мозге в обоих случаях. Через несколько недель состояние мышей улучшилось, но только тогда, когда уровень GLP увеличился по всему мозгу. Таким образом, мозговые и поведенческие симптомы были успешно устранены при увеличении уровня GLP во всем мозге после того, как мыши уже подросли.

Затем исследователи хотели узнать, почему этот метод полностью работает только тогда, когда уровень GLP повышается во всем мозге, а не только в нейронах. Полагая, что, возможно, заболевание ненормально активирует клетки микроглии в головном мозге, которые, как известно, контролируют иммунные реакции, ученые обнаружили воспалительный ответ в мозге модельных мышей, а также большее количество активированных клеток микроглии. Выключение ключевого белка, участвующего в воспалительной реакции, обратило вспять некоторые аномалии мозга, вызванные воспалением, но не изменило поведение. «Это означает, что воспаление мозга — только часть истории, — объясняет первый автор работы Аюми Ямада. — Чтобы иметь полное представление о болезни, нам нужно выяснить, что происходит в других ненейронных клетках, когда мы увеличиваем уровень GLP».

Поскольку нейровоспаление при синдроме Клифстры обнаружено впервые, следующим шагом будет выяснить, встречается ли оно у человека. Йоити Синкай считает, что шансы высоки, и говорит, что не удивился бы, если бы другие неврологические заболевания, вызванные эпигенетической дисрегуляцией, также были связаны с аномальным воспалением в головном мозге. «Хотя мы еще не знаем, применимы ли наши результаты к пациентам с синдромом Клифстры, — говорит он, — мы показали, что излечение после рождения возможно, и считаем, что это принесет надежду пациентам и их семьям».

Работа опубликована в журнале iScience.