Новый грандиозный проект по редактированию генов призван победить болезнь Альцгеймера

Когда дело доходит до болезни Альцгеймера и науки, наука оказывается в проигрыше.

Болезнь Альцгеймера жестока самым коварным образом. Расстройство подкрадывается к некоторым стареющим мозгам, постепенно разрушая их способность думать и рассуждать, уменьшая их хватку на воспоминания и реальность. По мере того как население мира стареет, болезнь Альцгеймера поднимает свою уродливую голову с шокирующей скоростью. И, несмотря на десятилетия исследований, у нас нет лечения, не говоря уже о лекарстве.

Слишком много депрессивного? Национальный институт здоровья (NIH) соглашается. В один из самых амбициозных проектов в области биологии Национальный институт здравоохранения (NIH) призывает исследователей болезни Альцгеймера и стволовых клеток объединиться в крупнейший проект редактирования генома когда-либо задуманный.

Идея проста: десятилетия исследований обнаружили определенные гены, которые увеличивают вероятность болезни Альцгеймера и других деменций. Цифры превышают сотни. Чтобы выяснить, как каждая из них связывает или влияет на другую - если вообще, - требуются годы исследований в отдельных лабораториях. Что, если ученые объединятся, подключатся к общему ресурсу и сообща разберутся, почему вообще возникает болезнь Альцгеймера?

Секретное оружие инициативы - индуцированные плюрипотентные стволовые клетки или ИПСК. Как и большинство стволовых клеток, они обладают способностью превращаться во что угодно - в клеточного Джина, если хотите. ИПСК возрождаются из обычных взрослых клеток, таких как клетки кожи. Однако при трансформации в клетку мозга они несут оригинальные гены своего донора, что означает, что они несут генетическое наследие исходного человека - например, его или ее шанс в первую очередь заболеть болезнью Альцгеймера. Что, если мы введем в эти возрожденные стволовые клетки гены, связанные с болезнью Альцгеймера, и посмотрим, как они себя ведут?

Изучая эти ИПСК, мы сможем проследить за подсказками, ведущими к генетическим причинам Альцгеймера и другие деменции - прокладывая дорогу генной терапии, чтобы пресечь их в зародыше.

Инициатива ИПСК по нейродегенеративным заболеваниям (iNDI) предназначена именно для этого. Проект направлен на «стимулирование, ускорение и поддержку исследований, которые приведут к разработке улучшенных методов лечения и профилактики этих заболеваний», - сообщает NIH. — сказал. Все полученные наборы данных будут открыто делиться онлайн, чтобы любой мог их проанализировать и интерпретировать.

На простом языке? Давайте бросим всех наших новых суперзвезд биотехнологии с CRISPR на переднем крае - в согласованные усилия против болезни Альцгеймера, чтобы наконец одержать верх. Это момент «Мстители, соберитесь» против одного из наших самых сильных врагов - того, кто стремится уничтожить наш собственный разум изнутри.

Тихий враг

Болезнь Альцгеймера была впервые обнаружена в начале 1900-х годов. С тех пор ученые пытаются найти причину, по которой мозг разряжается.

Самая известная идея сегодня - это амилоидная гипотеза. Представьте себе фильм ужасов в доме с привидениями, где призраки постепенно усиливаются. Это амилоидный ужас - белок, который постепенно, но незаметно накапливается внутри нейрона, «дома», в конечном итоге лишает его нормальной функции и приводит к гибели всего внутри. Последующие исследования также обнаружили другие токсичные белки, которые находятся за пределами «дома» нейронов и постепенно отравляют молекулярных «жильцов» внутри.

На протяжении десятилетий ученые считали, что лучший способ победить этих призраков - это «изгнание нечистой силы», то есть избавление от этих токсичных белков. Тем не менее, испытание за испытанием они проиграли. Частота неудач в лечении болезни Альцгеймера - до сих пор 100 процентов - заставила некоторых назвать усилия по лечению «кладбищем мечтаний».

Совершенно очевидно, что нам нужны новые идеи.

Введите CRISPR

Несколько лет назад в город прогуливались двое умников. Одним из них является CRISPR, генетический снайпер-вундеркинд, который может урезать, вставлять или заменять один или два (или более) гена. Другой - ИПСК, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, которые «возрождаются» из взрослых клеток в химической ванне.

Вместе они могут имитировать слабоумие 2.0 в блюде.

Например, с помощью CRISPR ученые могут легко вставить гены, связанные с болезнью Альцгеймера или ее защитой, в ИПСК - либо от здорового донора, либо от кого-то с высоким риском деменции, и наблюдать, что происходит. Клетка мозга похожа на гудящий мегаполис, вокруг которого носятся белки и другие молекулы. Например, добавление дозы генов про-Альцгеймера может заблокировать трафик с помощью мусора, что побудит ученых выяснить, как эти гены вписываются в более широкую картину болезни Альцгеймера. Для киноманов это все равно что добавить в клетку один ген Годзиллы, а другой - Кинг-Конг. Вы знаете, что оба могут все испортить, но только наблюдая за тем, что происходит в камере, вы можете узнать наверняка.

Отдельные лаборатории пробовали этот подход с момента изобретения ИПСК, но есть проблема. Поскольку ИПСК наследуют генетический «базовый уровень» человека, ученым в разных лабораториях действительно сложно оценить, является ли ген причиной болезни Альцгеймера, или это была просто случайность из-за особого генетического состава донора.

Новый план iNDI призван стандартизировать все. Используя CRISPR, они добавят более 100 генов, связанных с болезнью Альцгеймера и родственными деменциями, в ИПСК от широкого круга здоровых доноров, принадлежащих к разным этническим группам. Результатом стал огромный проект по геномной инженерии, в результате которого была создана целая библиотека клонированных клеток, несущих мутации, которые могут привести к болезни Альцгеймера.

Другими словами, вместо того, чтобы изучать клетки людей с болезнью Альцгеймера, давайте попробуем дать нормальным, здоровым клеткам мозга болезнь Альцгеймера, введя в них гены, которые могут способствовать этому заболеванию. Если вы рассматриваете гены как программный код, то можно вставить код, который потенциально вызывает болезнь Альцгеймера, в эти клетки посредством редактирования генов. Запустите программу, и вы сможете наблюдать, как ведут себя нейроны.

Проект состоит из двух этапов. Первый фокусируется на ячейках массовой инженерии, редактируемых с помощью CRISPR. Второй - это тщательный анализ полученных в результате клеток: например, их генетики, того, как активируются их гены, какие типы белков они несут, как эти белки взаимодействуют и так далее.

«Путем конструирования болезнетворных мутаций в наборе хорошо охарактеризованных, генетически разнообразных ИПСК, проект призван обеспечить воспроизводимость данных в разных лабораториях и изучить влияние естественной изменчивости при деменции», — сказал Доктор Билл Скарнес, директор по клеточной инженерии лаборатории Джексона и руководитель проекта.

Молоток против болезни Альцгеймера

iNDI - это инициатива, которая возможна только благодаря нашему недавнему развитию биотехнологий. Создание сотен клеток, связанных с болезнью Альцгеймера, и их распространение среди ученых всего мира было несбыточной мечтой всего два десятилетия назад.

Чтобы было ясно, проект не просто генерирует отдельные ячейки. Он использует CRISPR для создания клеточных линий или целых линий клеток с геном Альцгеймера, которые могут передаваться следующему поколению. И в этом их сила: ими можно поделиться с лабораториями по всему миру, чтобы еще больше отточить гены, которые могут оказать наибольшее влияние на заболевание. Вторая фаза iNDI еще более мощна, поскольку она проникает во внутреннюю работу этих клеток, чтобы сгенерировать «чит-код» - перечень того, как ведут себя их гены и белки.

Вместе проект выполняет тяжелую работу по созданию вселенной клеток, связанных с болезнью Альцгеймера, каждая из которых снабжена геном, который может повлиять на деменцию. «Эти типы интегративного анализа, вероятно, приведут к интересным и действенным открытиям, которые ни один подход не сможет изучить изолированно», - пишут авторы. Это дает «лучший шанс по-настоящему понять» болезнь Альцгеймера и связанных с ней заболеваний, а также «многообещающие возможности лечения».

Изображение Фото: Герд Альтманн от Pixabay

Источник: https://singularityhub.com/2021/04/13/a-massive-new-gene-editing-project-is-out-to-crush-alzheimers/