Загадката
Преди три години група клинични невролози, молекулярни биолози и компютърни специалисти от различни институти в Лондон решили да работят заедно за разрешаването на загадката защо моторните неврони умират при пациентите с амиотрофична латерална склероза (АЛС), известна още като болест на моторните неврони.
„Това е наистина опустошителна болест – казва неврологът Рики Патани. – Пациентите прогресивно загубват способността си да се движат, да се хранят, да говорят и накрая да дишат. Ние се заехме да разкрием молекулярните събития, водещи до АЛС, с надеждата един ден да можем да намерим нови терапии за болните.“
Заподозреният
Предишни изследвания свързаха дерегулирането на РНК (молекула, тясно свързана с ДНК, която има жизненоважна роля при кодирането, декодирането, регулирането и експресирането на гени) с АЛС. Така например пациентите с наследствена форма на болестта често имат генетични мутации, които пречат на тяхната РНК да функционира правилно.
Но сравняването на РНК секвенциите при здрави и болни моторни неврони не успявало да разкрие пълната картина.
Връщане стрелките на часовника
Тогава, използвайки най-модерна стволово-клетъчна технология, учените от лабораторията на Патани взели кръвни проби от здрави доброволци и пациенти с АЛС, и ги трансформирали в стволови клетки, притежаващи способността да се развият в много други типове клетки.
След това, с помощта на специфични химични сигнали, те „направлявали“ стволовите клетки да се трансформират в моторни неврони, които да могат да изследват в лабораторията.
„Като върнахме назад стрелките на часовника, ние можехме да наблюдаваме какво се случва с моторните неврони с течение на времето, за да доведе до болестта – казва Джулия Тизак, изследовател от лабораторията на Патани. – Беше наистина удивително!“
Търсене на съкровище
Въоръжени с цял куп данни, получени от секвениране на РНК от здрави и болни моторни неврони в различен стадий на прогресиране на болестта, изследователите се обърнали към биоинформатиците Ник Люскомб и Рафаел Люизие, които да „разровят“ сведенията и да разберат какво точно се обърква. Това са учени, които разработват сложни компютърни техники, за да изследват биологични данни.
„Първоначално, използвайки конвенционален анализ, не открихме никакви разлики в РНК секвенциите между здравите и болните моторни неврони – казва Люизие. – Но ние знаехме, че нещо трябва да не е наред, за да води до измирането на моторните неврони при АЛС, така че написахме нова програма, за да разровим по-издълбоко генетичния код – и когато резултатите излязоха, разбрахме, че сме попаднали на нещо.“
Анализът разкрил какво се обърква при моторните неврони, засегнати от АЛС. Части от РНК секвенцията, които не кодират протеини, обикновено се орязват, преди РНК да се транслира в протеин, но при моторните неврони с АЛС това не се случвало така ефикасно. Това довело до откритието, че един протеин, наречен SFPQ, който нормално се намира в ядрото на клетката, при болните моторни неврони го напуска.
„Беше като едно голямо търсене на съкровище – казва Люскомб. – Разполагахме с картата, знаехме къде да търсим и с достатъчно копаене открихме златото!“
Разрешаване на случая
Екипът бил открил въпросните молекулярни белези в модели на човешки стволови клетки при наследствена АЛС. След това той потвърдил, че същите се наблюдават и при животински модели на това заболяване. Но за да видят дали тези събития биха могли да обяснят и ненаследствените форми на болестта, учените изследвали проби от гръбначен мозък на починали вече пациенти.
Те открили, че загубата на SFPQ е повсеместна, независимо дали разглеждали клетки, миши модели или тъкан от починали пациенти, което потвърждавало, че са открили важен молекулярен белег на АЛС.
„Сега, след като знаем, че тези ключови събития са свързани със смърт на моторните неврони при хората с АЛС, можем да започнем да мислим за разработване на нови начини за откриване и лечение на болестта“, казва Патани.
Източник:
Институт „Франсис Крик“
Превод от английски
Нели АЛЕКСАНДРОВА
