Ученые смогут замедлить нейродегенеративные болезни на ранней стадии

Консорциум научных институтов во главе с Институтом биологии развития имени Кольцова РАН займется разработкой ранней диагностики болезней Альцгеймера, Паркинсона, рассеянного склероза и других нейродегенеративных заболеваний задолго до появления характерных симптомов. Исследование стало победителем конкурса Минобрнауки России на получение грантов на научные проекты по приоритетным направлениям НТР.

В рамках проекта «Фундаментальные исследования нейродегенеративных заболеваний с позиции трансляционной медицины» консорциум научных институтов во главе с Институтом биологии развития имени Кольцова РАН займется разработкой ранней диагностики нейродегенеративных заболеваний (НДЗ) задолго до появления характерных симптомов.

Замедлить гибель нейронов

Одним из глобальных вызовов XXI века стала борьба с болезнью Альцгеймера, Паркинсона, рассеянным склерозом, дегенерацией сетчатки глаза. Их развитие неизбежно приводит к инвалидности и в большинстве случаев к летальному исходу. Десятки миллионов людей в мире страдают от этих заболеваний, в ближайшие 20 лет их число может увеличиться в два-три раза.

Низкая эффективность лечения НДЗ объясняется недостаточно глубокими знаниями причин их возникновения и развития, а также поздней диагностикой. Заболевания выявляют через десятки лет после начала патологического процесса по специфическим симптомам — нарушению двигательной функции при болезни Паркинсона и памяти при болезни Альцгеймера, ухудшения зрения при заболеваниях сетчатки глаза. К этому времени погибает большая часть специфических регуляторных нейронов и истощаются компенсаторные резервы мозга, то есть практически отсутствуют мишени для лекарственных средств.

Изучать механизм зарождения и развития НДЗ ученые будут на экспериментальных моделях. Для этого разработают уникальные нейротоксические модели болезни Паркинсона на мышах с помощью специфического токсина дофаминергических нейронов нигростриатной системы — ключевого звена регуляции двигательной функции. Гибель этих нейронов приводит к возникновению болезни. Модели помогут воспроизвести прогрессирующее развитие заболевания на каждой стадии.

В качестве биомаркеров будут использованы легкодоступные для анализа периферические проявления болезни — изменения в спинномозговой жидкости и крови. Диагностирование болезней вскоре после начала нейродегенерации позволит создать терапию, замедляющую гибель нейронов на ранней стадии заболевания и, таким образом, продлевающую период физической и социальной активности больных.

Ученые доказали, что причиной нейродегенеративных заболеваний становятся нарушения метаболизма в специализированных клетках. Поэтому одним из важнейших направлений исследования стало определение молекулярных механизмов нарушения метаболизма функционально значимых для нейронов белков: альфа-синуклеина (при болезни Паркинсона) и бета-амилоида (при болезни Альцгеймера). При нейродегенеративных заболеваниях они превращаются в токсичные факторы и вызывают гибель нейронов. Это приводит к системному нарушению функций мозга и периферических органов и, как следствие, к инвалидности. В ходе проекта ученые не только исследуют метаболические пути превращения белков в нейротоксины, но и смогут решить другую задачу — выявить пути их распространения по организму. Это позволит существенно затормозить развитие патологического процесса.

Значительное внимание в проекте уделено исследованию потери зрения в результате дегенерации сетчатки. Для решения этой проблемы ученые предлагают использовать онтогенетический подход. Впоследствии на его основе могут быть разработаны методы лечения слепоты.

Ученые выяснили, что на поздних стадиях развития нейродегенеративных заболеваний сетчатки глаза зрительные клетки погибают. Однако нервные клетки сетчатки, посылающие информацию в мозг, сохраняют свою жизнеспособность. Если придать этим нервным клеткам светочувствительность, то они могут возбуждаться и посылать зрительную информацию в мозг. Это приведет хотя бы к частичному восстановлению зрительных функций.

Для придания нервным клеткам светочувствительности в них требуется «вставить» специальный белок. Современные методы оптогенетики позволяют это сделать. Речь идет об адресной доставке в эти клетки гена родопсина. Он способен произвести в клетке светочувствительный белок и превратить ее в псевдозрительную. Результаты опытов подтвердили принципиальную возможность такого рода оптогенетического протезирования слепой сетчатки.

Если болезни Альцгеймера и Паркинсона являются заболеваниями людей пожилого возраста, то рассеянным склерозом могут заболеть люди 25–35 лет. В этом случае деградация нейронов обусловлена изначальной гибелью глиальных клеток, которые обеспечивают автономную работу мозга и нервной системы. Новые знания о молекулярных механизмах патогенеза рассеянного склероза послужат основой для разработки подходов к лечению этого заболевания с помощью модуляторов убиквитин-протеасомной системы. В перспективе ученые смогут подойти к созданию прототипов лекарств для лечения рассеянного склероза.

Среди участников проекта — Институт биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН, Институт молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта, Институт биоорганической химии РАН, Институт физиологически активных соединений РАН, Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН, Институт цитологии РАН.

Проект «Фундаментальные исследования нейродегенеративных заболеваний с позиции трансляционной медицины» стал победителем конкурса Минобрнауки России на получение грантов на научные проекты по приоритетным направлениям НТР. Всего победителем стала 41 организация. Конкурс прошел в рамках подпрограммы «Фундаментальные научные исследования для долгосрочного развития и обеспечения конкурентоспособности общества и государства» программы «Научно-технологическое развитие Российской Федерации».

Валерия Маслова