Новое исследование, проведенное учеными из медицинского исследовательского института Сэнфорда-Бурмана, привело к двум важным открытиям в области изучения синдрома Дауна. Во-первых, получены новые доказательства того, как влияет лишняя хромосома на умственное и физическое развитие ее обладателя: молекула 21 хромосомы сдерживает выработку протеолитического нексина 27 (SNX27) – протеина, достаточный уровень которого необходим для нормальной работы мозга. Во-вторых, ученые пришли к выводу, что восстановление необходимого уровня SNX27 приводит к восстановлению когнитивных и поведенческих функций. Эксперимент проводился на мышах, его результаты опубликованы в журнале Nature Medicine.
«Дело в том, что SNX27 формирует определенные рецепторы на поверхности клетки, которые необходимы для активизации нейронов, – поясняет суть исследования профессор Центра неврологии, изучения старения клеток и стволовых клеток института Сэнфорда-Бурмана доктор Хуахи Ху, – поэтому мы полагаем, что недостаток этого протеина является как минимум причиной дефектов в умственном развитии при синдроме Дауна».
Наблюдая за мышами в ходе эксперимента, ученые обратили внимание на то, что у особей с низким уровнем содержания протеина SNX27 заметно снижены способности к обучению и память. При более глубоком изучении роли SNX27 в организме, выяснилось, что этот протеин участвует в сохранении глутаматных рецепторов на поверхности клетки мозга, которые необходимы для правильного функционирования нейронов. Соответственно, низкое содержание SNX27 приводит к заметному ухудшению работы мозга.
Ученые проанализировали уровень содержания SNX27 в мозгу людей, страдающих синдромом Дауна, и обнаружили ту же зависимость. Размышляя над тем, как связаны между собой 21 хромосома и низкий уровень SNX27, ученые предположили, что главная роль в этой взаимосвязи принадлежит микро-РНК – крохотным частицам генетического материала, которые влияют на производство других генов. Оказывается, 21-я хромосома кодирует одну микро-РНК — miR-155 – повышение количества которой абсолютно коррелирует с понижением уровня SNX27. Это, в свою очередь, ведет к сокращению количества глутаматных рецепторов клетки, что влияет на способности к запоминанию, обучению и поведенческие реакции.
Ученые задались вопросом – можно ли исправить ситуацию путем коррекции количества необходимых протеинов и микро-РНК? Снова был поставлен эксперимент на мышах: с помощью неинфекционного вируса, который выполнял роль доставщика, в мозг мышей было введено необходимое количество протеина SNX27. Результаты поразили и обнадежили ученых – были восстановлены глутаматные рецепторы, и вслед за этим — функции запоминания и обучения.
Это открытие делает в перспективе возможным существенную коррекцию наиболее тяжелых проявлений синдрома Дауна у людей. Правда, в генной терапии людей предстоит проделать еще очень долгий путь, говорят сами исследователи. Идет работа по поиску молекул, которые могли бы повысить уровень SNX27 у носителей 21-й хромосомы.