Создание моделей наследственной болезни Паркинсона на основе пациент-специфичных индуцированных плюрипотентных стволовых клеток
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», г. Новосибирск
Болезнь Паркинсона (БП) является одним из самых распространенных нейродегенеративных заболеваний. Развитие заболевания связанно с гибелью нейронов, в основном черной субстанции головного мозга, которые продуцируют нейромедиатор дофамин. Недостаточность дофамина вызывает целый набор тяжелых симптомов, среди которых: брадикинезия, ригидность мышц и тремор, что приводит к инвалидизации пациентов. По данным широкого популяционного исследования распространенность БП в России составляет 139 случаев на 100000 человек, заболеваемость – 16 случаев на 100000 человек в год. С возрастом риск возникновения болезни Паркинсона увеличивается, и у лиц старше 65 лет она выявляется с частотой около 1%. Большинство случаев заболевания возникает в возрасте 60-70 лет, однако в 15% случаев болезни Паркинсона дебютирует в возрасте до 45 лет. При этом БП обладает клинической гетерогенностью. Выделяют акинетико-ригидный, дрожательный и смешанный типы заболевания. Помимо идиопатической формы БП, которая, как правило, имеет позднее начало проявления первых симптомов, существует наследственная форма, для которой известны случаи с ранним началом. Клиническая и генетическая гетерогенность заболевания приводят к большим трудностям при разработке эффективных лекарственных средств против болезни Паркинсона. Актуальность проекта заключается в создании уникальной клеточной платформы, предназначенной для изучения молекулярных механизмов патогенеза БП.
В ходе реализации проекта будет создана клеточная модельная система, которая предназначена для исследования молекулярных механизмов патогенеза болезни Паркинсона. Создание данной системы позволит осуществлять поиск молекул-мишеней для лекарственной и генной терапии болезни Паркинсона. С помощью данной системы можно исследовать вклад в патогенез болезни Паркинсона самого широкого круга элементов: белок-кодирующих генов, микроРНК и длинных некодирующих РНК. Результаты, полученные в ходе выполнения проекта, должны внести вклад в развитие технологий поиска мишеней для лекарственной и генной терапии болезни Паркинсона. Так как болезнь Паркинсона распространена повсеместно, а с учетом общей тенденции к повышению среднего возраста населения Земли его распространенность будет возрастать, задача исследования его механизмов и поиска новых способов терапии является глобальной. Полученная в ходе реализации проекта модельная система может быть использована заинтересованными научными группами из учреждений РАН и Минздрава РФ в поисковых исследованиях. Кроме того, данная клеточная платформа может быть востребована фармацевтическими компаниями, которые осуществляют полный цикл (от доклинических испытаний до вывода продуктов на рынок) разработки лекарств от болезни Паркинсона.
Сведения о достигнутых конкретных научных результатах в отчетном году:
1. Получены линии инуцированных плюрипотентных стволовых клеток пациентов, страдающих болезнью Паркинсона и имеющих однонуклеотидные полиморфизмы в генах LRRK2 и PINK1. Проведена детальная молекулярно-генетическая и цитогенетическая характеристика вновь полученных клеточных линий. Показано, что линии ИПСК имеют характерную для плюрипотентных клеток человека морфологию, нормальный кариотип, экспрессируют белки OCT4, NANOG, SOX2 и TRA-1-60 и дают производные трех зародышевых листков при спонтанной дифференцировке in vitro.
2. Создана коллекция боиобразцов мононуклеарных клеток периферической крови пациентов, страдающих болезнью Паркинсона с ранним началом.
3. Проведено секвенирование экзомов пациентов, страдающих болезнью Паркинсона с ранним началом. У пациента PD57обнаружен патогенный генетический вариант rs63750756 (c.2013T>G (p.Asn671Lys/p.Asn279Lys) в гене МАРТ.
4. Получены клоны ИПСК пациента PD57.
Результаты, полученные в ходе выполнения проекта, должны внести вклад в развитие технологий поиска мишеней для лекарственной и генной терапии БП. Болезнь Паркинсона распространена повсеместно, а с учетом общей тенденции к повышению среднего возраста населения Земли, её распространенность будет только возрастать. Следовательно, задача исследования механизмов развития БП и поиска новых способов её терапии является глобальной. Таким образом, тематика проекта соответствует направлению - генетические технологии для медицины.
1. Линия индуцированных плюрипотентных стволовых клеток ICGi023-A, полученная от пациента с полиморфизмами в генах LRRK и PINK1, ассоциированными с болезнью Паркинсона Борис Шашкольский, Дмитрий Кравцов, Илья Кандинов, Екатерина Дементьева, Дмитрий Грядунов, Генеческое разнообразие и хромосомные перестановки в Neisseria gonorrhoeae and Neisseria meningitidis // Международный журнал молекулярной науки. 2022. № 23 (декабрь).
2. Создание линии индуцированных плюрипотентных стволовых клеток ICGi042-A с помощью репрограммирования мононуклеарных клеток периферической крови пациента с болезнью Паркинсона, ассоциированной с мутацией с.1000G>A в гене LRRK2. Нурана Нуралиева, Марина Юкина, Лейла Созаева, Максим Донников, Людмила Коваленко, Екатерина Трошина, Елизавета Орлова, Дмитрий Грядунов, Елена Савватеева, Иван Дедов. Диагностическая точность методов определения антител интерферонам I типа у больных эндокринной патологией // Журнал персонализированной медицины. 2022. № 12 (Ноябрь).