Ученые в экспериментах на мышах показали, что для борьбы с болезнью Альцгеймера перспективны подходы хемогенетики. Так, введение в клетки нервной ткани белков, модулирующих их активность в присутствии определенного химического вещества, улучшило память и способность к обучению животных с нейродегенеративными изменениями. б этих результатах авторы работы рассказали на конференции «Оптогенетика 2025+».
В связи с увеличением продолжительности жизни людей нейродегенеративные заболевания, в частности болезнь Альцгеймера, становятся все более распространенными. Одна из причин ухудшения памяти и снижения когнитивных способностей при развитии этой болезни — нарушение синапсов — контактов между нервными клетками. При этом, согласно новейшим исследованиям, нарушается не просто контакт между двумя нейронами, а так называемый трехчастный синапс, в котором, помимо нейронов, участвуют «вспомогательные» клетки нервной ткани — астроциты.
Исследователи из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого попробовали модулировать активность астроцитов и тем самым влиять на активность нейронов с помощью оптогенетики и хемогенетики.
Авторы протестировали эти подходы на трансгенных мышах, у которых искусственно была смоделирована болезнь Альцгеймера. Сначала ученые проверили классический оптогенетический инструмент — канал родопсин. Такие каналы «встроили» в астроциты, чтобы модулировать активность этих клеток, повышая в них уровень кальция под действием света. Однако такой подход не показал явных результатов, вероятно, из-за того, что родопсин — не специфический кальциевый канал, и он не обеспечил достаточного повышения уровня внутриклеточного кальция для активации астроцитов.
Поэтому исследователи решили использовать метаботропные рецепторы, которые влияют на работу фермента фосфолипазы С. Этот фермент, в свою очередь, активирует выход кальция из «депо» — эндоплазматической сети — в астроцитах. В результате данного подхода авторы наблюдали положительную динамику в изменении активности нейронов, поэтому ученые решили усовершенствовать этот метод, используя уже другой рецептор, который активировал тот же молекулярный путь, но в ответ на определенный химический агент.
Такая хемогенетическая модуляция оказалась эффективна. Так, на поведенческом уровне у больных мышей восстанавливалась память и улучшалась способность к обучению практически до уровня здоровых животных, что говорит об улучшении работы синапсов. Это связано с тем, что вмешательство увеличило количество грибовидных шипиков — небольших выступов мембраны нейронов в районе синапса — и восстановило сами синаптические контакты. Кроме того, на молекулярном уровне нормализовалась активность нейронов и реактивной астроглии. Число амилоидов — скоплений неправильно свернутых белков, характерных для болезни Альцгеймера, — в нервной ткани и их средний размер также уменьшились.
«В случае работы с нейронами в головном мозге хемогенетика оказывается удобнее потому, что здесь, в отличие от сетчатки, воздействовать светом сложнее технически. Наши исследования показали, что хемогенетическая модуляция уменьшает нейродегенеративные изменения у мышей, поэтому этот подход потенциально может стать одним из способов борьбы с болезнью Альцгеймера», — рассказала Ольга Власова, доктор физико-математических наук, директор Высшей школы биомедицинских систем и технологий СПбПУ.
Текст: Виталина Власова
Всероссийская конференция «Оптогенетика 2025+» с международным участием проводится Институтом эволюционной физиологии и биохимии им. И. Сеченова РАН в Санкт-Петербурге в рамках крупного научного проекта № 075-15-2024-548
Свежие комментарии