Восстановить память: появилась возможность?

28/01/2019 в 15:09

563fc178673fe10eefb5ac99ab8a25d4141399b9.jpg

Можно ли вернуть угасающую вследствие болезни или необратимых возрастных изменений память?  Возможно, это станет реальностью благодаря исследованиям, проводимых в университете Буффало, США, где под пристальное внимание команды физиологов и биофизиков попали генетические изменения, вызванные не последовательностью ДНК, а иными факторами. В ученой среде это называется «эпигенетика».

Исследование на данном этапе было проведено на животных моделях, у которых присутствовал мутированный ген, передающийся по наследству и повышающий риск болезни Альцгеймера. Одним из условий было изучение нескольких поколений лабораторных животных - носителей вредоносного гена. Кроме того, для сравнительного анализа привлекались образцы тканей головного мозга пациентов, умерших от болезни Альцгеймера.

Прежде чем перейти к сути научного эксперимента, необходимо пояснить следующее. Болезнь Альцгеймера начинает развиваться вследствие генетических и внешних факторов, таких как старение, и все это вкупе ведет к эпигенетическим изменениям, что, в свою очередь, приводит к изменениям генной экспрессии, однако почти ничего не известно, как это происходит. Как правило, эпигенетические изменения происходят на поздних стадиях болезни Альцгеймера, когда пациенты почти неспособны запоминать свежую информацию и демонстрируют самое значительное когнитивное снижение. Основная причина когнитивного упадка – утрата организмом глутаматного рецептора, столь необходимого для головного мозга в части обучения и кратковременной памяти.

Профессор Джен Ян, специалист в области физиологии и биофизики университета Буффало, поясняет: «Мы обнаружили, что при болезни Альцгеймера множество подгрупп глутаматных рецепторов в лобной коре испытывают количественное снижение, нарушая при этом нервные сигналы, что, в свою очередь, ведет к нарушению кратковременной памяти». Затем была обнаружена причина потери глутаматных рецепторов – эпигенетический процесс под названием «репрессивная гистонная модификация», усиливающаяся при болезни Альцгеймера. Это можно было наблюдать и у животных моделей, и в тканях головного мозга умерших от болезни Альцгеймера пациентов. По словам профессора Ян, модификаторы гистона изменяют структуру хроматина, отвечающего за контроль генетического материала, когда тот осуществляет доступ к клеточному транскрипционному механизму. «Именно это патологическое видоизменение гистона, связанное с болезнью Альцгеймера, подавляет генную экспрессию, уменьшая при этом глутаматные рецепторы, а затем это ведет к утрате синаптической функции и ухудшению памяти», - делает вывод профессор Ян.

Таким образом, понимание всего этого процесса дает оружие в руки ученых в виде средства, контролирующего или активизирующего ферментами модификацию репрессивного гистона. Как говорит профессор Ян, ей и ее коллегам удалось не только обнаружить взаимосвязь между эпигенетическими изменениями и болезнью Альцгеймера, но и улучшить когнитивные показатели лабораторных животных посредством восстановления глутаматных рецепторов, при этом в фокусе внимания находились эпигенетические ферменты. Иными словами, подопытные мыши получали инъекции состава, подавляющего фермент, который управляет видоизменением репрессивного гистона. «После того как  животные с болезнью Альцгеймера прошли курс инъекций ингибитора фермента, их когнитивные функции заметно улучшились: запоминание, пространственная и кратковременная память. Улучшение было просто поразительным», - говорит профессор Ян. – « В то же самое время мы отметили восстановление экспрессии глутаматного рецептора и функций в лобной коре головного мозга». Однако улучшения длились всего неделю, поэтому задача ученых – разработка такого состава, который бы более эффективно проникал в головной мозг, а его действие было бы более длительным.

Нарушения головного мозга, такое как болезнь Альцгеймера, имеют полигенетический характер, то есть участвует множество генов, и каждый из них вносит свою лепту. Эпигенетический подход при этом является преимущественным, так как способен брать под контроль не один ген, а целую сеть. Именно так, по мнению исследовательской группы,  можно восстановить клетки до их нормального состояния и комплексно восстановить функции мозга.

Комментарии специалистов:

Клайв Баллард, профессор медицинского факультета Эксетерского университета, специалист по возрастным болезням: «Эпигенетика дает большую возможность вторгаться в болезнь, где участвуют гены, извне. Таким образом, она играет ключевую роль при разработке средств от болезни Альцгеймера. И результаты ученых из университета Буффало, конечно, поразительны. Однако нам всегда нужно помнить, что успешные испытания на животных далеко не всегда применимы к человеку, поэтому дальнейшие исследования в этом направлении покажут, насколько они перспективны относительно человеческого организма».

Профессор Тиаго Оутейро, специалист по нейродегенерации при университете Ньюкасла: «Болезнь Альцгеймера, равно как и другие нейродегенеративные заболевания, нельзя объяснить только генетикой, поскольку она – результат взаимодействия генов и внешних факторов. В таком контексте эпигенетика объясняет сложность таких нарушений, поскольку она влияет на экспрессию генов разными способами. И данное исследование это подтверждает. Его авторам удалось выявить сходные эпигенетические изменения у подопытных мышей и в тканях головного мозга пациентов, умерших от болезни Альцгеймера. Более того, применение средства, подавляющее ферменты, оказалось эффективным для восстановления памяти у лабораторных животных. Однако требуются дальнейшие эксперименты на лабораторных животных для подтверждения полученного результата. И только потом можно говорить о клинических испытаниях с участием пациентов с болезнью Альцгеймера».

Доктор Джеймс Пикетт, глава исследовательского департамента Альцгеймеровской ассоциации: «Изменения в головном мозге, происходящие при болезни Альцгеймера, невероятно сложны. Эпигенетический подход имеет большой потенциал в плане вмешательства и даже обратимости происходящих изменений. Но пока что результаты показали только подопытные животные, да и те – краткосрочные. Тем не менее, в свете нулевого прогресса по разработке лекарства от деменции и растущего уровня заболеваемости деменцией, этот подход хотя бы объясняет, что является причиной болезни Альцгеймера. И это уже звучит многообещающе».

Доктор Роза Санчо, глава исследовательского отдела Альцгеймеровского исследовательского сообщества, Великобритания: «Мы знаем, что болезнь Альцгеймера и подобные ей заболевания – это целый комплекс генетических факторов и факторов, связанных с образом жизни человека. Эпигенетика демонстрирует, как эти факторы взаимодействуют. Самое удивительное в эпигенетике это то, что исследования доказали обратимость эпигенетических изменений. Данное исследование, где фокус внимания – эпигенетические изменения, подтвердило улучшение функций головного мозга у мышей с болезнью Альцгеймера. Разумеется, подобные испытания необходимо проводить и с человеком, чтобы узнать, смогут ли их результаты положить основу будущего средства от болезни Альцгеймера. Поскольку это заболевание очень сложное, необходимо его изучать его многосторонне. Так, препараты, ориентированные на эпигенетические изменения, уже используются в лечении людей с онкологическим заболеванием. Поэтому эпигенетическое направление является одним из приоритетных в нашем сообществе».

Профессор Франсез А. Эдвардс, профессор нейродегенерации, Университетский колледж Лондона: «Если подопытное животное с наследственной болезнью Альцгеймера, вызванной генной мутацией, имеет бляшки в головном мозге, но не клубки тау-протеина, то улучшение памяти в данном случае имеет мало общего с болезнью Альцгеймера. Людям с амилоидными отложениями, но без патологического тау-протеина в головном мозге не диагностируют дефицит памяти. Изменения в большой степени зависят от того, какая модель животного проходит испытания. Если это, к примеру, генетически измененное животное, то провоцирующий фактор для трансгенов в большой степени будет оказывать влияние на то, в каком участке мозга произойдут изменения, и тогда во многих случаях улучшения памяти происходят благодаря сверхэкспрессии белка-предшественника амилоида. Это, в свою очередь, ведет к избыточному производству ряда активных пептидов в дополнение к Абете, пептиду, связанному с болезнью Альцгеймера. У человека данные функциональные изменения проверить невозможно».


По материалам научной публикации:

https://academic.oup.com/brain/advance-article/doi/10.1093/brain/awy354/5298257

Top