Блог

Aug 23, 2023

Новая модель заболевания мышей лучше имитирует особенности FA у людей: исследование

Модель, созданная Стивом Брайсоном, доктором философии, путем дальнейшего подавления белка фратаксина в стандартной мышиной модели | 29 августа 2023 г. Исследователи разработали новую модель атаксии Фридрейха (FA) на мышах, которая

Модель, созданная путем дальнейшего подавления белка фратаксина в стандартной мышиной модели.

Стив Брайсон, доктор философии | 29 августа 2023 г.

Исследователи разработали новую мышиную модель атаксии Фридрейха (FA), которая отражает нарушения координации и мышечной силы, наблюдаемые у пациентов, сообщается в исследовании.

Модель была создана путем ухудшения симптомов стандартной мышиной модели за счет дальнейшего подавления выработки белка фратаксина, дефицита которого у пациентов с ФА.

Исследование «Поиск подходящей мышиной модели для изучения влияния лечения атаксии Фридрейха на поведенческий фенотип» было опубликовано в журнале Genes.

FA вызвана чрезмерным повторением трех строительных блоков ДНК (нуклеотидов), одного гуанина (G) и двух аденинов (А), называемых GAA, в последовательности гена FXN.

В норме GAA повторяется от пяти до 68 раз, но у пациентов с ФА GAA может повторяться от 66 до 1700 раз. Это приводит к дефициту выработки фратаксина, белка, необходимого для функции митохондрий, производящих энергию, и его потеря оказывает серьезное воздействие на нервную систему и мышцы.

Как правило, большее количество повторов GAA соответствует более молодому возрасту появления симптомов ФА, с более тяжелыми и быстро прогрессирующими симптомами.

Животные модели, которые точно отражают заболевания человека, необходимы для понимания основных биологических механизмов и мониторинга эффекта потенциальных методов лечения.

У мышей, у которых полностью удален ген FXN, развиваются серьезные осложнения и они умирают слишком рано. Штамм YG8sR, который несет человеческую версию FXN с 300 повторами GAA, имеет более низкие уровни фратаксина, но легкие симптомы.

Недавно группа ученых из Университета Лаваля в Канаде охарактеризовала новую линию мышей FA с 800 повторами GAA, получившую название YG8-800, и показала, что она отражает многие признаки заболеваний, такие как неврологическая дисфункция и болезни сердца.

Теперь команда протестировала модель мыши FA, полученную из штамма YG8sR, но производство фратаксина было дополнительно снижено за счет малых шпилечных РНК (shRNA), предназначенных для снижения активности гена FXN. Штамм YG8-800 также был включен для сравнения, а также штамм Y47, который содержал человеческий ген FXN, но не имел каких-либо генетических дефектов, связанных с заболеванием.

По сравнению со штаммом Y47 концентрация фратаксина в тканях мышей YG8sR колебалась от 13% до 20%, а у мышей YG8-800 - от 0,9% до 16,3%. Мыши YG8-800 также имели значительно меньшую массу тела через 5 и 8 месяцев, чем контрольные мыши.

Двигательная функция мышей Y47 и YG8sR была сходной во многих тестах в возрасте от 2 до 11 месяцев. В то время как у мышей YG8sR наблюдались легкие нарушения координации движений, у мышей YG8-800 наблюдались более серьезные проблемы с координацией.

Команда разработала и протестировала четыре shRNA в клетках и обнаружила две, которые подавляли выработку фратаксина до концентрации 28% от контрольной группы. Эти shRNA затем были доставлены мышам YG8sR с использованием безвредного вируса (AAV) посредством внутривенной (внутривенной) инфузии.

Одна shRNA, названная shRNA3, значительно ухудшила координацию мышей YG8sR через пять недель после введения AAV, о чем свидетельствует более длительное время пересечения бревна с более ошибочной походкой. shRNA3 также значительно снижала мышечную силу YG8sR с меньшим временем висения на перевернутой сетке.

Для сравнения, через 3-4 месяца после инфузии мышам YG8sR плюс shRNA3 потребовалось в среднем 35 секунд, чтобы пересечь бревно и совершить 12 ошибок на ногах. Это было более серьезно, чем у мышей YG8-800: для пересечения балки требовалось 20 секунд и семь ошибок за пять месяцев.

Анализ тканей обнаружил снижение на 60% уровней информационной РНК (мРНК) FXN, молекулы, полученной из ДНК, которая управляет выработкой фратаксина, в печени с shRNA3. мРНК FXN была снижена на 29,3% в мозжечке, области мозга, важной для координации движений. Никаких эффектов не наблюдалось в головном мозге, самой большой части мозга.

Наконец, совместная инъекция shRNA3 и одной кодирующей фратаксина обратила вспять нарушения координации и улучшила мышечную силу.