?Мы?строим трансляционные мосты?: в?188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 проходит школа для молодых ученых по?биомедицине

Как нокаутные мыши помогают людям

В?первый день работы школы директор института, научный руководитель Клиники высоких медицинских технологий имени Н.?И.?Пирогова 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, профессор Рауль Гайнетдинов рассказал об?основных направлениях работы, устройстве и?инфраструктуре Института трансляционной биомедицины, а?также прочел лекцию о?следовых аминах и?их?рецепторах.

Он?рассказал, как технология ?редактирования? генома CRISPR/Cas9 изменила науку. В?частности, о?нокаутных мышах, у?которых ?выключается??— или ?нокаутируется??— тот или иной ген, что позволяет понять, за?что он?отвечает и?как влияет на?функции организма. И?хотя первые нокаутные мыши появились еще в?1989?году, сегодня благодаря CRISPR/Cas9 масштабы работы с?трансгенными животными многократно увеличились. ?Никто больше не?использует старую технологию?,?— подчеркнул Рауль Гайнетдинов.

Сегодня, благодаря безграничным возможностям CRISPR/Cas9, мы?можем ?нокаутировать? или производить любые манипуляции с?геномом на?любых видах животных?— будь?то мыши, крысы или свиньи. Но, конечно, исследователи стремятся проводить больше экспериментов на?приматах, поскольку обезьяны ближе к?человеку эволюционно.

Руководитель Клиники высоких медицинских технологий имени Н.?И.?Пирогова 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, профессор Рауль Гайнетдинов

Он?отметил, что в?виварии Института трансляционной биомедицины 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 находится уникальная коллекция нокаутных животных?— как мышей, так и?крыс. У?них ?отключены? рецепторы следовых аминов (β-фенилэтиламина и?близких по?структуре тирамина, триптамина и?октопамина), кодируемых генами от?TAAR1 до?TAAR9. Также есть животные с??нокаутированным? дофаминовым транспортером (DAT). Эксперименты с?такими животными могут позволить ученым приблизиться к?пониманию некоторых особенностей работы мозга человека при таких заболеваниях, как шизофрения и?паркинсонизм. В?частности, изучение рецептора TAAR1?на нокаутных животных уже привело к?появлению нового класса антипсихотических средств, которые в?настоящее время находятся на?последних стадиях клинических испытаний.

Кроме того, DAT-нокаутные мыши с?заблокированным синтезом дофамина становятся парализованными, но?начинают двигаться в?экстремальных условиях, например, при опускании в?воду. Подобные ситуации наблюдались и?у?людей, которые страдают тяжелыми формами болезни Паркинсона, то?есть уже полностью обездвиженных. Ожидается, что изучение различных механизмов воздействия на?этих мышах позволит разработать новые препараты, восстанавливающие двигательную активность у?людей с?болезнью Паркинсона.

Три шага к?нейропротезам

Схожую тему затронул и?заведующий лабораторией нейропротезов Института трансляционной биомедицины 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, заведующий лабораторией клинической нейрофизиологии и?нейрореабилитационных технологий Клиники детской хирургии и?ортопедии НИИФ МЗ?РФ, ведущий научный сотрудник лаборатории физиологии движений Института физиологии имени И.?П.?Павлова РАН, доктор медицинских наук, профессор Павел Мусиенко.

Он?рассказал о?трех этапах, из?которых состоит работа ученых в?области нейропротезирования. Первый?— это изучение нейронных сетей на?экспериментальных моделях, выявление механизмов их?работы в?норме и?при патологии. Прежде всего речь идет о?сенсомоторных функциях: ходьбе, плавании, хватательных движениях и?тому подобных.

Полученные на?первом этапе знания дают возможность перейти ко?второму?— разработке подходов замещения и?восстановления функций нервной системы. Затем (разобравшись, в?чем заключается проблема, и?как на?нее можно влиять) уже на?третьем этапе ученые создают технические средства для нейропротезирования: занимаются синтезом биосовместимых материалов и?производством нейрональных имплантов на?их?основе.

Только после того, как мы?прошли все три этапа, и?в?наших руках оказался инструмент, который мы?знаем, как использовать, и?убеждены, что он?безопасен для здоровья, мы?идем в?клинику и?предлагаем апробировать этот метод путем клинических испытаний. Это и?есть трансляционная биомедицина.

Заведующий лабораторией нейропротезов Института трансляционной биомедицины 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入,?доктор медицинских наук, профессор Павел Мусиенко

Он?также рассказал о?нескольких проектах, над которыми сейчас работает как с?российскими, так и?с?зарубежными коллегами. Один из?новых, экспериментальных проектов ученого касается изучения дофаминовой системы и?исследования дофамин-ассоциированных заболеваний на?нокаутных крысах. Работа в?этом направлении позволила приблизиться к?пониманию возможного влияния дофаминовой системы на?локомоторную функцию.

Зебраданио и?их??человеческий? мозг

Однако не?только мыши и?крысы помогают исследователям решать сложные вопросы функционирования человеческого организма. Заведующий лабораторией биологической психиатрии Института трансляционной биомедицины 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, профессор Алан Калуев рассказал об?опытах в?области нейробиологии на?маленьких рыбках зебраданио, которые, уверен?он, скоро обгонят по?численности лабораторных мышей и?крыс.

Дело в?том, что, как ни?удивительно, эти рыбки очень похожи на?людей. ?Около 90?% препаратов, если они работают на?зебраданио, работают и?на?людях, и?наоборот. Генетическое сходство между зебараданио и?человеком составляет более 70?%, однако, если взглянуть на?кодирующие последовательности, сходство будет даже выше. Биологически значимая гомология между человеком и?зебраданио превышает 80?%?,?— рассказал Алан Калуев.

По?его словам, зебраданио помогают изучать реакцию организма человека на?стрессы, а?также на?различные вещества (в?том числе и?наркотические) и?исследовать их?влияние на?работу мозга. Однако профессор отметил, что для некоторых исследований зебраданио не?подходят, поскольку у?них отсутствует кора головного мозга. В?остальном?же, подчеркнул ученый, мозг зебраданио поразительно схож с?человеческим. Кроме того, добавил?он, по?сравнению с?мышами и?плодовыми мухами, над которыми преимущественно проводятся эксперименты в?научном мире, по?совокупности признаков зебраданио более близки к?людям.

Относительная потентность препаратов сохраняется при воздействии на?зебраданио, так что мы?можем использовать этих рыбок как своего рода дозомер. Мы?можем протестировать неизвестные и?известные препараты на?рыбках, а?потом экстраполировать эти данные на?людей и?предсказать воздействие этих препаратов на?человека. Это почти как таблица Менделеева.

Заведующий лабораторией биологической психиатрии Института трансляционной биомедицины 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, профессор Алан Калуев

Среди других преимуществ рыбок Алан Калуев назвал долголетие: зебраданио живут до?пяти лет (мыши?— только около трех), визуальную доступность сердца (его работа заметна даже сквозь кожу рыбки), изменение цвета кожного покрова зебраданио как реакцию на?тот или иной препарат, а?также дешевизну.

В?заключение Алан Калуев отметил, что задача трансляционной биомедицины?— обнаружить связи между видами, которые позволят проследить происхождение тех или иных заболеваний. ?В?трансляционной биомедицине мы?не?изучаем человека, мышей или зебраданио, мы?строим трансляционные мосты, чтобы лучше понять, что у?нас происходит в?эволюционном ключе. Если мы?найдем некие эволюционно консервативные механизмы заболеваний, древние поломки, общие у?мышей, у?человека, у?рыб, мы?отодвинем временную динамику на?сто миллионов лет. И?если мы?обнаруживаем эти механизмы, которые можем лечить дофамином или?же с?помощью РНК-интерференции, значит, мы?бьем в?самое сердце патологии, по?ее?базису, а?не?по?надстройке?,?— сказал ученый.

Школа молодых ученых Института трансляционной биомедицины организована при поддержке Российского научного фонда и?Совета молодых ученых 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入. Полная программа школы доступна по?ссылке.