Q&A: Рассмотрение двигательных нарушений глазами мухи

By Антуан Кочевой No comments

fly
Кредит: CC0 Public Domain

Каждый раз, когда мы движемся, электрические импульсы направляются по нейронным магистралям, прыгая от нервной клетки к нервной клетке, пока не достигают мышцы, заставляя ее сокращаться. Поскольку движение мышц зависит от функции нейронов, нейродегенеративные заболевания иногда могут приводить к изнурительным симптомам, таким как тремор или ригидность.

Нейродегенеративные заболевания, в том числе болезни Альцгеймера и Паркинсона (БП), поражают миллионы людей во всем мире. Важно отметить, что группа этих заболеваний, известных как двигательные расстройства, по сути неизлечима и существенно влияет на качество жизни пациента.

Шерри Ав, независимый научный сотрудник и руководитель группы в Институте молекулярной и клеточной биологии A * STAR (IMCB), возглавляет исследовательскую группу, изучающую биологию, лежащую в основе двигательных расстройств. Используя плодовую мушку (Drosophila melanogaster) в качестве модели заболевания, ее группа стремится понять патологию, лежащую в основе этих нарушений, и разработать новые терапевтические и диагностические стратегии. В этом интервью A * STAR Research Ау рассказывает о своей работе и о том, как она планирует проанализировать научные данные, лежащие в основе двигательных расстройств, таких как болезнь Паркинсона.

Почему вы выбрали изучение нейробиологии, в частности нейродегенеративных заболеваний?

Мой интерес к нейробиологии возник из любопытства: несмотря на большие успехи в понимании нейрофизиологии, еще многое предстоит узнать о том, как функционирует мозг. Даже сейчас мы все еще не совсем понимаем, как мозг делает то, что он делает в целом.

Позже, когда я проходил обучение в докторантуре в лаборатории профессора Стивена Коэна в IMCB, у меня появился более конкретный интерес к нейродегенеративным заболеваниям. В частности, я изучаю класс нейродегенеративных заболеваний, называемых двигательными расстройствами, которые, в широком смысле, являются заболеваниями, которые приводят к потере контроля над произвольными движениями. Эти условия не только сильно изнуряют пациента, но они также оказывают растущее социально-экономическое воздействие в стареющих обществах, подобных нашему. Также в настоящее время не существует модифицирующих болезнь лекарств от большинства этих расстройств, что частично может быть связано с нашим непониманием на уровне их базовой биологии.

В целом, какие ключевые проблемы вы пытаетесь решить с помощью своего исследования?

Для двигательных расстройств характерны трудности с контролем произвольных движений, что проявляется определенными признаками, такими как тремор рук. Например, пациенты со спиноцеребеллярной атаксией 3 (SCA3), редким генетическим двигательным расстройством, страдают от ухудшения координации их походки, рук, речи и движений глаз.

Однако конкретные изменения в управлении движением различаются в зависимости от состояния. Например, в то время как SCA3 ассоциируется с чрезмерными непроизвольными движениями, такими как подергивание и плохая координация, болезнь Паркинсона (БП) приводит к ригидности и замедленности движений. Это различное поведение, вероятно, возникает из-за разных типов затронутых нейронных цепей. Следовательно, мы стремимся охарактеризовать эти уязвимые типы нейронов и проанализировать лежащие в их основе нейрогенетические и молекулярные механизмы.

Почему дрозофилы являются подходящей моделью для изучения двигательных нарушений у человека?

Несмотря на очевидные различия между этими двумя видами, плодовая муха помогла пролить свет на многочисленные консервативные механизмы функции человеческого мозга и нейродегенеративных заболеваний. Мы используем плодовую мушку в качестве модели болезни для двигательных расстройств человека, потому что очень фундаментальные принципы нейронной функции сохраняются от мухи к человеку не только на молекулярном и клеточном уровнях, но даже на уровне нейронных цепей.

Мы обнаружили эти сходства в предыдущем исследовании с использованием полностью автоматизированной программы на основе машинного обучения, разработанной нами для отслеживания движений ног плодовой мушки, которая называется сегментацией и отслеживанием LImb на основе функционального обучения (FLLIT). В этом исследовании мы впервые показали, что есть близкое сходство между походками моделей PD и SCA3 мух по сравнению с походками людей с этими заболеваниями. Важно отметить, что эти данные свидетельствуют о том, что схема двигательных нейронов у мух и людей хорошо сохраняется. Поскольку у плодовой мушки в миллион раз меньше нейронов, чем у человека, изучение этих вопросов в модели плодовой мухи позволяет нам исследовать сложные механизмы, лежащие в основе этих двигательных нарушений, в более упрощенной модели.

Какие исследовательские вопросы вы сейчас решаете?

Используя FLLIT, мы сообщили о первом измерении тремора ног у мух и обнаружили, что у мух с SCA3 наблюдается сильный тремор при ходьбе. В настоящее время мы намерены изучить эти результаты, чтобы выяснить молекулярные и клеточные механизмы, лежащие в основе этих треморов. В частности, мы пытаемся понять, как дисфункции основных нейронных цепей у мух с SCA3 могут приводить к тремору.

Помимо этого, мы также работаем над оптимизацией разработанного нами сенсора микроРНК под названием Pandan. МикроРНК представляют собой многообещающую группу биомаркеров многих заболеваний, включая нейродегенеративные заболевания. Однако современные методы обнаружения микроРНК требуют продвинутого обучения и дорогостоящего оборудования. За счет повышения чувствительности и специфичности пандана наш датчик микроРНК потенциально может быть использован в качестве недорогого инструмента клинической диагностики двигательных расстройств и других заболеваний в будущем.

Какое значение имеет ваше исследование для нейродегенеративных заболеваний?

Мы надеемся, что, понимая основные механизмы, лежащие в основе двигательных расстройств, мы сможем определить новые терапевтические и диагностические стратегии против нейродегенеративных заболеваний. Например, наше исследование может потенциально раскрыть биохимические пути, дисфункции которых способствуют определенным двигательным расстройствам, что позволит нам идентифицировать новые гены-кандидаты, которые могут служить основой для новых клинических терапевтических средств.

Какие еще вопросы исследования вы будете решать в будущем?

Я верю, что наша работа будет развиваться в двух направлениях. Во-первых, мы надеемся расширить и подтвердить нейрогенетические механизмы, которые мы обнаруживаем у мух, с использованием моделей млекопитающих на животных в течение следующих пяти-десяти лет. Во-вторых, мы стремимся уделять больше внимания трансляционным исследованиям, особенно в области разработки лекарств. Например, мы используем FLLIT для изучения клеточных механизмов, лежащих в основе тремора, которые очень распространены, но плохо изучены. Мы планируем применить наш метод к скринингу лекарств на основе поведенческого фенотипа, чтобы выявить потенциальные мишени, на которые можно воздействовать наркотиками, которые лежат в основе двигательных расстройств.

Добавить комментарий