Ухудшение когнитивных функций при синдроме Дауна можно предотвратить с помощью блокады экспрессии гена OLIG2, располагающегося на длинном плече 21-й хромосомы, в пренатальный период. Результаты исследования были опубликованы в журнале Cell Stem Cell.

У людей с синдромом Дауна есть все гены, необходимые для нормального неврологического развития. Однако дополнительная экспрессия генов 21-й хромосомы приводит к когнитивным дисфункциям, которые исследователи головного мозга связывают с дисбалансом между возбуждающими и тормозными нейронами.

Здоровый ребенок рождается с 46 хромосомами, однако у детей с синдромом Дауна есть дополнительная копия 21 хромосомы. Синдром Дауна — наиболее распространенное хромосомное заболевание, диагностируемое в Соединенных Штатах, которое поражает примерно 1 из 700 детей. Около 6000 детей рождаются ежегодно с этим заболеванием.

Развитие органоидов позволяет исследователям изучать влияние отдельных генов 21 хромосомы. Команда, возглавляемая Пэн Цзяном из Ратгерского университета, «перепрограммировала» клетки людей с синдромом Дауна в лаборатории в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Затем плюрипотентные стволовые клетки дифференцировали в нейроны для получения органоидов.

Исследования показали, что у пациентов с плюрипотентными стволовыми клетками наблюдалась высокая активность гена OLIG2, который расположен на длинном плече 21-й хромосомы в клетках головного мозга. Следствием этого стало усиление образования ингибиторных ГАМКергических интернейронов коры головного мозга.

«Наши результаты свидетельствуют о том, что ген OLIG2 — потенциальная терапевтическая мишень для изменения аномального эмбрионального развития мозга и восстановления баланса между двумя типами нейронов в мозге — возбуждающими и тормозными» — сообщил Пэн Цзян, доцент кафедры клеточной биологии и нейробиологии в Ратгерском Университете.

То, что патологический синтез белка OLIG2 приводит к снижению когнитивных функций, впоследствии было продемонстрировано на мышах, которым имплантировали нервные клетки, образованные из плюрипотентных стволовых клеток, в головной мозг через день после рождения. В головном мозге животных образовывалось больше ингибирующих интернейронов, что приводило к снижению риска развития когнитивных функций у животных.

В другом эксперименте исследователи «заглушили» ген OLIG2 — это было сделано путем введения коротких молекул РНК, так называемыми малыми РНК, образующими шпильки (shRNA), которые уменьшили образование белка.

Лечение предотвратило перепроизводство интернейронов, что привело к нормальному развитию головного мозга мышей. Возможна ли терапия у людей, неясно. После диагностики синдрома Дауна может быть проведена генная терапия. Однако shRNA ранее не использовалась у людей. В настоящее время метод лечения следует использовать только для дальнейшего изучения патогенеза нарушений развития при синдроме Дауна.

Комбинация органоидов головного мозга и мышиной модели мозга может быть использована для изучения других расстройств нервного развития — расстройства аутистического спектра, например. Новый метод лечения может помочь ученым лучше понять механизмы болезни Альцгеймера. У пациентов с синдромом Дауна также часто развивается болезнь Альцгеймера.

Источник: https://www.univadis.ru
Опубликовано: ScienceDaily, Targeting key gene could help lead to Down syndrome treatment