Используя передовые генетические методы, ученые создают мышей с признаками синдрома Туретта.

В исследовании, которое может стать шагом вперед на пути к поиску персонализированных методов лечения синдрома Туретта, ученые из Университета Рутгерса в Нью-Брансуике вывели мышей, у которых наблюдается такое же поведение и аномалии мозга, что и у людей с этим расстройством.

Как сообщается в Труды Национальной академии наукИсследователи, используя метод, известный как редактирование ДНК CRISPR/Cas9, который избирательно модифицирует ДНК живых организмов, вставили те же генетические мутации, которые обнаружены у людей с синдромом Туретта, в соответствующие гены мышиных эмбрионов.

После рождения мышей ученые наблюдали за их поведением по сравнению с однопометниками без вставки генной мутации. Вставленные мутации были обнаружены некоторыми членами той же исследовательской группы, которая более десяти лет занималась изучением генетических факторов синдрома Туретта.

Исследователи заявили, что результаты показывают, что эти мыши являются очень полезной «моделью» для изучения нейробиологии синдрома Туретта и тестирования новых лекарств.

«Не существует лекарств, специально разработанных для лечения синдрома Туретта, а перепрофилирование других препаратов дало плохой результат и вызвало слишком много побочных эффектов», — сказал соавтор Джей Тишфилд, заслуженный профессор генетики Дункана и Нэнси Макмиллан на кафедре генетики в Рутгерсе. Школа искусств и наук и пионер в изучении расстройства Туретта.

«До сих пор проблема заключалась в отсутствии модели на животных, на которой можно было бы тестировать новые или существующие лекарства».

Синдром Туретта — заболевание нервной системы, поражающее детей, подростков и взрослых. Состояние характеризуется внезапными непроизвольными движениями или звуками, называемыми тиками. Тики могут быть легкими, умеренными или тяжелыми и в некоторых случаях приводят к инвалидности.

Расстройство Туретта не влияет на продолжительность жизни, но часто отрицательно влияет на опыт людей с этим расстройством и людей, с которыми они взаимодействуют. По оценкам Центров по контролю и профилактике заболеваний, этим расстройством страдает один из каждых 162 детей, хотя их число может быть выше.

Используя камеры, записывающие действия мышей, и применяя форму искусственного интеллекта, известную как машинное обучение, исследователи обнаружили, что генно-инженерные мыши обладают двумя ключевыми характеристиками, наблюдаемыми у людей с синдромом Туретта: они демонстрируют повторяющееся двигательное поведение или тики, и демонстрируют то, что нейробиологи называют «сенсомоторный дефицит» — это нейронный процесс, при котором мозг отфильтровывает лишние или нерелевантные стимулы.

Кара Населло, научный сотрудник кафедры генетики, клеточной биологии и нейронауки и первый автор исследования, сказала, что дефицит пропускной способности у людей с синдромом Туретта можно рассматривать как трудность в обработке сенсорной информации.

Человек без расстройства, который слушает серию звуков, например, звуковой сигнал автомобиля, не испугается первого гудка, потому что мозг этого человека может связать второй и последующие звуки с первым. Человека с синдромом Туретта может пугать каждый отдельный звук, особенно если его громкость увеличивается.

По словам Населло, генетически модифицированные мыши реагировали так же, как люди с этим расстройством реагировали бы на отдельные звуки, которые были частью паттерна: они демонстрировали реакцию испуга на каждый тон.

В сотрудничестве с Мириам Бокарсли с кафедры фармакологии, физиологии и неврологии Медицинской школы Рутгерса, штат Нью-Джерси, команда обнаружила доказательства того, что генные мутации изменили уровни химического вещества в мозге, известного как дофамин. Как и в случае с людьми с синдромом Туретта, которых лечат препаратом, изменяющим уровень дофамина, дефицит обработки информации и повторяющееся поведение, наблюдаемые у мышей, уменьшались в интенсивности, когда им вводили тот же препарат.

«Проще всего подумать об этом так: мы ввели генную мутацию, и она изменила нейронные схемы мозга мышей», — сказал Макс Тишфилд, доцент кафедры клеточной биологии и нейробиологии Школы искусств Рутгерса. наук, и старший автор-корреспондент исследования.

«И эти изменения меняют то, как химическое вещество мозга, такое как дофамин, который у людей важен для познания и двигательного поведения, позволяет клеткам мозга мышей общаться».

Исследователи во многом объясняют успех своей работы вкладом семей с синдромом Туретта, которые за последние 15 лет пожертвовали генетические образцы исследовательской группе.

«Эти семьи сделали это по доброте душевной с целью продвинуть эту область вперед», — сказал Гэри Хейман, соавтор исследования и профессор кафедры генетики, который набирал семьи членов с синдромом Туретта. по всему миру и организовали сбор крови и генетические хранилища.

«Они хотят лучше понять это загадочное расстройство, а мы — предложить более эффективные методы лечения не только для людей, которые в настоящее время страдают от этого расстройства, но и для будущих поколений».

Ученые заявили, что методы, которые они использовали в своих исследованиях, применимы к исследователям, изучающим другие сложные расстройства, вызванные множеством генов, включая аутизм и шизофрению.

Они также надеются, что это достижение привлечет больше исследователей к изучению синдрома Туретта.

«Так зачем же исследователю браться за что-то, если об этом мало что известно, и он задается вопросом: «Как мне вообще начать? Что у меня есть в моем распоряжении, что позволило бы мне хотя бы прикоснуться к поверхности этого очень сложного расстройства?» “, – сказал Макс Тишфилд. «И с помощью этих мышей мы можем не только царапать поверхность, но и копать под ней».

Среди других ученых из Рутгерса, участвовавших в исследовании, – Лорен Поппи, Джошуа Текрей, Райли Ванг, Родна Спасека, С. К. Джонсон и Дерек Гордон — все из Департамента генетики; Цзюньбинг Ву, Тесс Ковальски и Анджелина Персо из отдела клеточной биологии и нейронауки; и Мириам Махбуб с кафедры фармакологии, физиологии и неврологии Медицинской школы Рутгерса, Нью-Джерси.

В исследовании также приняли участие исследователи из Гарвардской медицинской школы и Университета Хамада бен Халифы в Катаре.