Новый инструмент для исследования болезни Гентингтона позволяет нам “увидеть”, насколько хорошо действуют препараты, снижающие уровень гентингтина, в головном мозге на животных моделях БГ. Международная группа ученых из Бельгии, Германии, США и Великобритании протестировала недавно разработанный ими ПЭТ-лиганд на мышиных моделях БГ. В ходе лечения этих мышей препаратом, снижающим уровень гентингтина, исследователи смогли отследить, насколько эффективно работает такое лечение.

Что такое ПЭТ-лиганды и зачем они нужны в арсенале исследователей БГ?

ПЭТ-лиганды, или ПЭТ-трекеры, — это химические инструменты, которые позволяют ученым и врачам “видеть” изнутри различные части вашего тела. После того как человеку вводится ПЭТ-лиганд, обычно путем проглатывания жидкости или внутривенной инъекции, происходит визуализация в ПЭТ-сканере, и определенная область или часть тела начинает светиться. Этот метод часто используется при раке, сердечных заболеваниях и заболеваниях головного мозга через регулярные промежутки времени, чтобы помочь врачам поставить диагноз, проследить за развитием болезни или понять, насколько эффективным может быть лечение.

У людей с БГ имеется экспансия в гене гентингтина, в результате которой образуется токсичная форма соответствующего белка. Такая токсичная форма белка не может правильно сформироваться и образует скопления, которые со временем накапливаются. Многие различные компании и организации исследуют препараты, снижающие уровень гентингтина, которые направлены на уменьшение образования скоплений или количества этого токсичного белка. Эти препараты изучаются в лаборатории и клинике и выпускаются в различных вариантах, включая антисмысловые олигонуклеотиды, генную терапию и модификаторы сплайсинга, все из которых мы рассматривали здесь. В недавнем исследовании, о котором мы также писали ранее, ПЭТ-лиганд связывался со скоплениями токсичного гентингтина и использовался для их визуализации. Это может быть полезно для отслеживания накопления гентингтина в головном мозге человека с течением времени, а также изменения уровня гентингтина в ответ на применение препаратов, снижающих его содержание.

Идея использования ПЭТ-лиганда для мониторинга терапии БГ привлекательна по ряду причин. Во-первых, процедура неинвазивна, поэтому она может стать менее трудоемким способом отслеживания изменения уровня гентингтина по сравнению с существующими методами, которые предполагают анализ цереброспинальной жидкости, собранной с помощью люмбальной пункции. Во-вторых, ПЭТ-лиганды позволят нам точно определить, в каких областях головного мозга уровень гентингтина снижается, в то время как анализ цереброспинальной жидкости является лишь косвенным показателем того, что происходит в головном мозге в целом. В-третьих, ПЭТ-лиганды позволяют получить данные именно о мутантной форме гентингтина, тогда как большинство существующих методов измеряют общий уровень этого белка, включающий как нормальную, так и токсичную формы гентингтина.

ПЭТ-лиганды могут помочь нам в изучении прогрессирования симптомов БГ на животных моделях

Авторы этой недавно опубликованной работы сначала оценили, насколько хорошо ПЭТ-лиганд может связываться со скоплениями токсичного белка в препарированных образцах мозга различных мышиных моделей БГ. Они показали, что по мере взросления мышей с БГ лиганд ПЭТ светился все сильнее в различных областях головного мозга, в то время как мозг мышей без БГ оставался темным. Это наблюдалось параллельно с появлением скоплений гентингтина, которые можно было увидеть с помощью специального "красителя”, позволяющего рассмотреть их под микроскопом.

Затем исследователи показали, что ПЭТ-лиганд связывал точно такие же скопления в образцах мозга мышиных моделей БГ, а также и в посмертном образце мозга пациента с БГ. Это хорошая новость; она означает, что ПЭТ-лиганд связывается с целевой мишенью - токсичными скоплениями гентингтина.

Затем ученые проверили, способен ли ПЭТ-лиганд регистрировать признаки БГ на живых мышиных моделях в течение всей их жизни. ПЭТ-сканирование проводилось в 4 временных точках, и у нормальных мышей не было замечено никаких изменений, в то время как у животных с БГ мозг со временем становился все более ярким, что свидетельствовало о накоплении токсичных скоплений белка гентингтина.

Мониторинг действия препаратов, снижающих уровень гентингтина в головном мозге в режиме реального времени

Чтобы проверить, будет ли новый ПЭТ-лиганд полезен для оценки эффективности терапии БГ, различным мышиным моделям БГ вводился препарат, снижающий уровень гентингтина. Препарат, использовавшийся в этом исследовании, представляет собой генную терапию с однократным введением вируса в головной мозг. HDBuzz писал об этом типе препаратов, снижающих уровень гентингтина, называемых ZFP, как о возможном методе лечения БГ; несмотря на то, что в лабораторных моделях они показывают хорошие результаты, их еще не тестировали на людях в клинических исследованиях.

Чтобы отслеживать действие ZFP с течением времени, мышам с БГ вводили настоящий ZFP в одну сторону головного мозга, а в другую — фиктивный, или “контрольный”, препарат. Серия ПЭТ-сканирований в течение определенного времени показала, что в области мозга, где вводился настоящий ZFP, было меньше скоплений токсичного гентингтина по сравнению со стороной, в которую вводился фиктивный препарат. Введение препарата ZFP в молодом возрасте было более эффективным, чем в более позднем. Этот вывод очень важен, поскольку он позволяет предположить, что, возможно, препараты, снижающие уровень гентингтина, лучше всего работают на самых ранних стадиях заболевания.

«Применение ПЭТ-лигандов подтверждает, что лечение, снижающее уровень гентингтина, лучше всего работает на ранних стадиях заболевания »

Помимо определения скоплений гентингтина с помощью нового ПЭТ-лиганда, группа исследователей анализировала также маркеры определенных типов клеток головного мозга, называемых средними шипиковыми нейронами. У людей с БГ этот тип клеток мозга повреждается по мере прогрессирования заболевания. У мышей, получивших лечение ZFP, который снижает уровень гентингтина, было больше маркеров здоровых средних шипиковых нейронов, чем у контрольных мышей, что может свидетельствовать о том, что снижение уровня токсичного белка гентингтина может защитить нервные клетки.

Важно отметить, что ученые воспроизвели свои результаты на другой мышиной модели БГ, используя дополнительный метод снижения уровня гентингтина. Они также провели множество важных контрольных экспериментов, чтобы доказать, что их экспериментальные методы — животные с БГ, препараты, снижающие уровень гентингтина, и ПЭТ-лиганды — работают правильно. Главный вывод из всех этих экспериментов заключается в том, что новый ПЭТ-лиганд действительно позволяет определять скопления токсичного гентингтина у нескольких животных моделей БГ, получавших различные препараты в течение определенного времени. Кроме того, ПЭТ-лиганды подтверждают, что лечение, направленное на снижение уровня гентингтина, лучше всего работает на ранних стадиях заболевания.

Что дальше будет с ПЭТ-лигандами для гентингтина?

Несмотря на хорошие новости о том, что этот инструмент может быть использован для мониторинга симптомов, а также позволяет нам “увидеть” эффекты от лечения, направленного на снижение уровня гентингтина, на мышиных моделях БГ, предстоит выяснить, будут ли эти инструменты столь же полезны для людей с БГ. В настоящее время уже проводится исследование, цель которого — проверить, безопасен ли ПЭТ-лиганд для гентингтина у людей. Если он окажется безопасным, последующие исследования должны будут доказать, что этот инструмент можно использовать для отслеживания прогрессирования симптомов БГ у людей. Исследователям БГ очень важно знать, можно ли использовать ПЭТ-лиганд для контроля того, как препараты, снижающие уровень гентингтина, могут замедлить или остановить накопление токсичных скоплений этого белка в организме человека.

Авторы этой статьи также отмечают ряд других проблем, связанных с использованием этого ПЭТ-лиганда в настоящее время. Наиболее важным является то, что мы пока не знаем, как измерение уровня гентингтина с помощью ПЭТ-лиганда сопоставляется с используемым в настоящее время методом анализа цереброспинальной жидкости — потребуется проведение анализа этих двух подходов “лоб в лоб”, чтобы понять, какую информацию могут дать все эти различные показатели.

Мы ожидаем, что на предстоящей встрече CHDI будет еще много дискуссий по поводу ПЭТ-лиганда для определения уровня гентингтина, поэтому следите за новостями на нашем сайте.

Поделиться