Используя технологию генной инженерии, группа ученых создала у свиней модель болезни Гентингтона (БХ), наследственного нейродегенеративного заболевания. Исследователи предполагают, что свиньи могут стать практичным способом тестирования лечения БХ, вызванного геном, кодирующим токсичный белок, вызывающий гибель клеток мозга.
Исследование планируется опубликовать в Cell 29 марта.
Хотя генетически модифицированные мыши широко использовались для моделирования нейродегенеративных заболеваний, у них отсутствует типичная нейродегенерация или явная потеря нейронов, наблюдаемая в человеческом мозге, говорит автор-корреспондент Сяо-Цзян Ли, доктор медицинских наук, выдающийся профессор генетики человека в Медицинский факультет Университета Эмори.
Модель HD свиньи является примером, который предполагает, что модели крупных животных могут лучше моделировать другие нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и БАС (боковой амиотрофический склероз), говорит он. Свинья с БГ может быть возможностью проверить, может ли редактирование генов CRISPR-Cas9 работать на более крупных животных перед клиническим применением у людей.
По сравнению с мышами доставка препаратов к пораженным тканям нервной системы может быть лучше протестирована на свиньях, потому что их размер ближе к человеческому. Свиная модель HD также более точно соответствует симптомам болезни человека. Исследователи говорят, что по сравнению с моделями приматов, кроме человека, свиньи обладают преимуществами более быстрого размножения и большего размера помета.
Свиная модель HD была создана исследователями Медицинской школы Университета Эмори совместно с коллегами из Цзинаньского университета и Китайской академии наук в Гуанчжоу.
«Мы думаем, что модель свиньи заполнит важный пробел», - говорит соавтор Шихуа Ли, доктор медицинских наук, профессор генетики человека в Медицинской школе Университета Эмори. «У свиней картина нейродегенерации почти такая же, как у людей, и было протестировано несколько методов лечения на моделях мышей, которые не переносились на людей».
Шихуа и Сяо-Цзян Ли совместно руководят лабораторией в Эмори, которая сотрудничала с Лянсюэ Лаем, доктором медицинских наук, заместителем директора Южно-китайского института стволовых клеток и регенеративной медицины Китайской академии наук. Ведущим автором статьи является Сен Ян из Института регенерации ЦНС провинции Гуандун-Гонконг-Макао Цзинаньского университета. Ян прошел обучение в лаборатории Ли в качестве приглашенного аспиранта Эмори. Свиньи размещены в Гуанчжоу.
Симптомы, проявляемые генетически измененными свиньями, включают проблемы с движением. У них наблюдаются проблемы с дыханием, которые напоминают таковые у людей с БХ и не наблюдаются у мышей с моделями БХ. Кроме того, у свиней наблюдается дегенерация полосатого тела, области мозга, наиболее пораженной HD у людей, в большей степени, чем других областей мозга.
Болезнь Гентингтона вызывается геном, кодирующим токсичный белок (мутантный хантингтин или mHTT). mHTT содержит аномально длинные повторы одной аминокислоты, глутамина. Симптомы обычно появляются в среднем возрасте и включают неконтролируемые движения, перепады настроения и снижение когнитивных функций.
Исследователи использовали метод редактирования гена CRISPR/Cas9, чтобы ввести сегмент человеческого гена, вызывающего синдром Гентингтона, с очень длинным глутаминовым повтором в клетки свиных фибробластов. Затем при переносе ядра соматической клетки были получены эмбрионы свиньи, несущие это генетическое изменение. Изменение называется «вкатыванием», потому что измененный ген находится в своем естественном контексте.
В прошлом году лаборатория Ли опубликовала статью в Journal of Clinical Investigation, показывающую, что редактирование гена CRISPR-Cas9, доставляемое вирусным вектором, может обратить вспять признаки БХ на мышиной модели. Работая с Лянсюэ Лаем, лаборатория Ли создала трансгенных свиней, а не «нок-ин», которые являются моделями для HD. Лаборатория Ли также сотрудничала с Энтони Чаном, доктором ветеринарной медицины, доктором философии в Национальном исследовательском центре приматов Йеркса, чтобы создать модель трансгенной HD-обезьяны.
Исследование было поддержано Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта США (NS101701, NS095279, NS095181), Национальной ключевой программой исследований и разработок Китая (стволовые клетки и трансляционные исследования), Национальным фондом естественных наук Китая., и провинция Гуандун.