Исследователи находят ключ к тому, как защитить нейроны и стимулировать их рост

Многие нейродегенеративные состояния, от глаукомы до болезни Альцгеймера, характеризуются повреждением аксонов - длинных тонких выступов, которые проводят электрические импульсы от одной нервной клетки к другой, облегчая клеточную связь. Повреждение аксонов часто приводит к поражению нейронов и гибели клеток.

Исследователи знают, что ингибирование фермента, называемого двойной киназой лейциновой молнии (DLK), по-видимому, надежно защищает нейроны в широком диапазоне моделей нейродегенеративных заболеваний, но DLK также подавляет регенерацию аксонов. До сих пор не существовало эффективных методов модификации генов для улучшения долговременного выживания нейронов и ускорения регенерации.

Группа из нескольких университетов во главе с исследователями из Медицинской школы Сан-Диего Калифорнийского университета и Института зрения Шили при Калифорнийском университете в Сан-Диего определила еще одно семейство ферментов, называемых киназой четырех зародышевых клеток (GCK-IV киназа), ингибирование которых является сильным нейропротектором, а также разрешает регенерацию аксонов, что делает его привлекательным терапевтическим подходом для лечения некоторых нейродегенеративных заболеваний.

«Мы в основном выяснили, что существует набор генов, которые при ингибировании позволяют клеткам зрительного нерва выживать и регенерировать, - сказал старший автор Дерек Велсби - доктор медицинских наук, доцент офтальмологии в семейном отделении офтальмологии Институте офтальмологии в Шили. - До этой работы ученые знали, как заставить эти клетки выжить, но не регенерировать. И наоборот, есть способы стимулировать регенерацию, но тогда выживаемость была довольно скромной. Конечно, для успешной стратегии восстановления зрения нам нужно и то, и другое, и это шаг в нужном направлении».

Исследователи провели серию скринингов после создания ганглиозных клеток сетчатки (RGC) из стволовых клеток человека. RGC - это тип нейрона, расположенный около внутренней поверхности сетчатки глаза. Они получают визуальную информацию от фоторецепторов и все вместе помогают передавать эту информацию в мозг.

Первый скрининг включал тестирование группы хорошо изученных химических веществ для оценки их способности увеличивать выживаемость RGC; второй - для измерения способности химикатов способствовать регенерации.

«Затем мы использовали метод машинного обучения, чтобы понять, почему одни соединения активны, а другие - нет, и идентифицировали эти ключевые гены», - сказал Велсби.

По его словам, открытие того, что эти гены улучшают выживаемость RGC, неудивительно. «Однако вы могли бы предположить, что они (как и DLK) будут блокировать регенерацию, когда она запрещена, а не способствовать регенерации. Это определенно было сюрпризом. Это подчеркивает одно из преимуществ науки, основанной на открытиях, с использованием высокопроизводительного скрининга: путем тестирования многих агентов сразу, мы можем идентифицировать пропущенные гены, которые, возможно, не играли роли».

Велсби и его коллеги сосредоточили свою работу на RGC, потому что их интересуют оптические невропатии, такие как глаукома. «Большинство людей думают о глаукоме только с точки зрения «глазного давления», - сказал Уэлсби. Но глазное давление - это только часть проблемы. По своей сути, глаукома представляет собой нейродегенеративное заболевание, характеризующееся прогрессирующей потерей RGC и их аксонов, что приводит к измеримым структурным и функциональным повреждениям зрительного нерва, нарушению зрения и слепоте.

Источник: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-12/uoc--rdc121420.php