Коллаборация ученых НИИ физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского и Медицинского научно-образовательного института МГУ создала модельную линию мышей с мутацией в гене PLXNA3, вовлеченном в процессы развития головного мозга. Полученная линия мутантных мышей будет использована для изучения механизмов развития наследственных форм некоторых неврологических и психических нарушений (аутизм, синдром дефицита внимания и гиперактивности, детская шизофрения) и роли гена PLXNA3 в их возникновении. Результаты исследований открывают перспективу к ранней диагностике и, возможно, лечению ряда неврологических и психических заболеваний. Исследования проводились в рамках НОШ МГУ «Биология».
По данным Всемирной организации здравоохранения каждый 8-й человек в мире страдает тем или иным психическим расстройством. При этом появляется все больше свидетельств в пользу значимого вклада наследственности в формирование предрасположенности к развитию таких нарушений. Ген PLXNA3 является важным регулятором процессов направленной миграции нервных клеток и формирования связей между ними в ходе внутриутробного развития плода, и мутации в нем могут приводить к нарушению формирования мозга и, как следствие, возникновению наследственных форм неврологических и психических заболеваний (аутизм, синдром дефицита внимания и гиперактивности, детская шизофрения). В ранее проведенном исследовании у российского пациента с эндогенной депрессией была идентифицирована точечная мутация в гене PLXNA3. Высокая степень сходства последовательностей гена PLXNA3 (и, в частности, области, в которой произошла мутация) у человека и мыши свидетельствует о его важности в процессах правильной закладки мозга. Для установления функциональной значимости данной мутации в развитии неврологических и психических заболеваний была создана генетически модифицированная линия мышей, содержащая аналогичную мутацию.
В качестве исходной линии были взяты мыши F1 C57Bl/6/CBA из коллекции НИИФХБ МГУ. Моделирование нужной мутации осуществляли с помощью системы редактирования генома CRISPR/Cas9, компоненты которой вводили в оплодотворенную яйцеклетку мыши. Система CRISPR/Cas9 выполняет роль молекулярных «ножниц» и позволяет вносить постоянные, наследуемые изменения в последовательности ДНК живых клеток. Модифицированные яйцеклетки подсаживали мышам — суррогатным матерям. После раунда дополнительных скрещиваний полученного генетически модифицированного потомства удалось получить жизнеспособную линию мышей, несущих искомую мутацию. Этот факт был подтвержден секвенированием ДНК в области мутации.
В продолжении исследования планируется установить, нарушает ли мутация P654L в гене PlxnA3 развитие головного мозга мыши и изменяет ли ее поведение. Для этого будет проведен ряд гистологических исследований мозга мышей с отредактированным геномом, который позволит выявить возможные структурные аномалии, а также ряд поведенческих тестов для оценки памяти, эмоционального состояния, тревожности, стрессоустойчивости, склонности к познанию и социофобии мышей с мутацией в гене PLXNA3.
«Высокое сходство последовательностей ДНК человека и мыши позволяет создавать модельные линии мышей с искомой мутацией и использовать их для изучения роли этих мутаций в развитии заболеваний человека. Экспериментальное подтверждение значимости таких мутаций открывает возможности к ранней диагностике, профилактике и лечению широкого спектра заболеваний с наследственным компонентом, в том числе неврологических и психических», — рассказывает со-руководитель работ Ольга Аверина, старший научный сотрудник НИИФХБ МГУ.
По данным Всемирной организации здравоохранения каждый 8-й человек в мире страдает тем или иным психическим расстройством. При этом появляется все больше свидетельств в пользу значимого вклада наследственности в формирование предрасположенности к развитию таких нарушений. Ген PLXNA3 является важным регулятором процессов направленной миграции нервных клеток и формирования связей между ними в ходе внутриутробного развития плода, и мутации в нем могут приводить к нарушению формирования мозга и, как следствие, возникновению наследственных форм неврологических и психических заболеваний (аутизм, синдром дефицита внимания и гиперактивности, детская шизофрения). В ранее проведенном исследовании у российского пациента с эндогенной депрессией была идентифицирована точечная мутация в гене PLXNA3. Высокая степень сходства последовательностей гена PLXNA3 (и, в частности, области, в которой произошла мутация) у человека и мыши свидетельствует о его важности в процессах правильной закладки мозга. Для установления функциональной значимости данной мутации в развитии неврологических и психических заболеваний была создана генетически модифицированная линия мышей, содержащая аналогичную мутацию.
В качестве исходной линии были взяты мыши F1 C57Bl/6/CBA из коллекции НИИФХБ МГУ. Моделирование нужной мутации осуществляли с помощью системы редактирования генома CRISPR/Cas9, компоненты которой вводили в оплодотворенную яйцеклетку мыши. Система CRISPR/Cas9 выполняет роль молекулярных «ножниц» и позволяет вносить постоянные, наследуемые изменения в последовательности ДНК живых клеток. Модифицированные яйцеклетки подсаживали мышам — суррогатным матерям. После раунда дополнительных скрещиваний полученного генетически модифицированного потомства удалось получить жизнеспособную линию мышей, несущих искомую мутацию. Этот факт был подтвержден секвенированием ДНК в области мутации.
В продолжении исследования планируется установить, нарушает ли мутация P654L в гене PlxnA3 развитие головного мозга мыши и изменяет ли ее поведение. Для этого будет проведен ряд гистологических исследований мозга мышей с отредактированным геномом, который позволит выявить возможные структурные аномалии, а также ряд поведенческих тестов для оценки памяти, эмоционального состояния, тревожности, стрессоустойчивости, склонности к познанию и социофобии мышей с мутацией в гене PLXNA3.
«Высокое сходство последовательностей ДНК человека и мыши позволяет создавать модельные линии мышей с искомой мутацией и использовать их для изучения роли этих мутаций в развитии заболеваний человека. Экспериментальное подтверждение значимости таких мутаций открывает возможности к ранней диагностике, профилактике и лечению широкого спектра заболеваний с наследственным компонентом, в том числе неврологических и психических», — рассказывает со-руководитель работ Ольга Аверина, старший научный сотрудник НИИФХБ МГУ.