Согласно новому исследованию, проведенному учеными из Weill Cornell Medicine, новая доклиническая модель предлагает уникальную платформу для изучения процесса болезни Паркинсона и предлагает относительно простой метод выявления заболевания у людей.

В исследовании, опубликованном 23 июля в журнале Nature Communications , ученые показывают, что отключение ключевого компонента, участвующего в транспорте белков в светочувствительных палочках мышей, приводит к накоплению в сетчатке агрегатов белка, называемого альфа-синуклеином, который обнаруживается у пациентов с болезнью Паркинсона.

«Это действительно уникальная модель, включающая патологию, которая больше похожа на болезнь Паркинсона у человека, чем на то, что мы наблюдаем у других моделей мышей», — сказал доктор Чинг-Хва Сунг, профессор исследований стволовых клеток имени Бетти Нойвирт Ли и Чилли, а также профессор клеточной биологии в офтальмологии, а также клеточной биологии и биологии развития в Weill Cornell Medicine.

Первыми авторами исследования были доктора Чэн Фу, Нань Ян, Нобуюки Накадзима и Сатоши Ираха, все постдокторанты в лаборатории Сун во время исследования, и доктор Джен-Зен Чуан, доцент исследований клеточной биологии в офтальмологии в Weill Cornell Medicine. Доктор Нита Рой, доцент исследований нейронауки в офтальмологии в Weill Cornell Medicine, также внесла свой вклад в исследование.

Болезнь Паркинсона, второе по распространенности нейродегенеративное заболевание после болезни Альцгеймера, поражает около миллиона американцев и диагностируется в Соединенных Штатах с частотой около 90 000 новых случаев в год. Хотя она широко известна как двигательное расстройство, ее воздействие на мозг и тело широко распространено и может включать ранние проблемы со зрением, слабоумие, нарушения сна и снижение функции кишечника.

Для исследования ученые создали мышей, у которых отсутствует ген белка VPS35 только в палочках — основных светочувствительных нейронах сетчатки. Известно, что VPS35 помогает клеткам распределять молекулы по соответствующим направлениям, в том числе отправляя аномальные белки на деградацию. Мутация в гене VPS35 связана с семейной формой болезни Паркинсона.

Исследователи заметили, что даже у молодых мышей палочки, лишенные VPS35, вскоре теряли свои синапсы — точки связи с другими нейронами, — что приводило к нарушениям зрения, аналогичным тем, которые наблюдаются у пациентов с болезнью Паркинсона.

Начали формироваться агрегаты альфа-синуклеина, и в конечном итоге, когда пораженные палочки начали отмирать, в сетчатке мышей появились крупные нерастворимые включения, похожие на тельца Леви, которые содержат агрегаты альфа-синуклеина и являются одним из классических патологических признаков болезни Паркинсона.

В рамках исследования ученые проследили взаимодействие VPS35 с другими белками и обнаружили доказательства того, что он не только уничтожает агрегированный альфа-синуклеин, но и предотвращает его агрегацию.

«Мы думаем, что это объясняет, почему мы увидели такой сильный эффект от отключения этого белка», — сказал доктор Сун.

Результаты показывают, что новая модель может быть очень полезна для изучения механизмов заболевания и тестирования потенциальных методов лечения, добавила она. Преимущества модели включают быстро развивающийся процесс заболевания и отсутствие какой-либо искусственной модификации альфа-синуклеина мышей — в отличие от существующих моделей, которые вызывают патологию, используя избыточные, мутантные или немышиные формы белка .

Результаты с новой моделью также указывают на потенциальную новую стратегию обнаружения болезни Паркинсона. Даже у трехмесячных мышей, у которых отсутствует палочковый VPS35, исследователи могли бы использовать стандартное офтальмологическое устройство, называемое фундоскопом, для наблюдения за яркими пятнами «аутофлуоресценции», вызванными молекулами, называемыми липофусцин, которые связываются с агрегатами альфа-синуклеина. Доктор Сун и ее международные коллеги-врачи в настоящее время планируют клиническое испытание этого подхода.

Доктор Сун также планирует исследовать возможность использования мышей с нокаутированным геном VPS35 для изучения болезни Альцгеймера, поскольку мутации VPS35 также связаны с этим заболеванием.

«Это начало того, что, как мы ожидаем, станет очень интересным исследованием», — сказал доктор Сун.