Разработки по патологическому биомоделированию

В НЦМУ «Центр персонализированной медицины» ведутся работы в рамках проекта «Создание центра биомоделирования патологических процессов у грызунов и Danio rerio с использованием технологий редактирования генома».

Современная персонализированная медицина — это использование новых методов молекулярной генетики, омиксных данных («больших данных»), методов редактирования генома и транскриптома, протеома и липидома, которые определяют индивидуальный подход к пациенту.

Уже используемые методы генетического редактирования модельных животных могут помочь обеспечить детальное изучение системных нарушений в организме человека. Развитие генетических технологий для медицины позволяет решать социально значимые проблемы, связанные с развитием пандемий, инфекций, ростом числа пациентов с генетически обусловленными заболеваниями, а также с распространением возраст-ассоциированных заболеваний. Современные методы редактирования генов позволяют успешно воздействовать на патологические процессы при онкологических, аутоиммунных и других заболеваниях.

Изучение механизмов развития нервной системы и ее патологий является одной из главных задач проекта и лаборатории нейрогенеза и нейродегенеративных заболеваний. Для проекта уже получены новые трансгенные линии рыбки данио.

Известно, что нейродегенеративные заболевания, среди которых наиболее часто встречаются болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, это неизлечимые заболевания, приводящие к прогрессирующей потере нейронов, отвечающих за когнитивные (интеллектуальные) и моторные (двигательные) способности. Поскольку нейроны практически не делятся, возможность их восстановления при потере является целью исследовательской работы многих современных международных лабораторий. Как повлиять на сохранение нейронов при нейропатологиях и где найти новый клеточный источник для их восстановления — одни из тех вопросов, на которые мы стремимся ответить в ходе реализации проекта. Для достижения поставленных амбициозных целей нами используется в качестве модельной системы рыбка данио (Danio rerio). Это удобный и подходящий объект для генетических манипуляций, редактирования генов/генома, а также трансплантации клеток и тканей. Более того, зебраданио широко используется для тестирования фармакологических препаратов, влияющих на жизнеспособность нейронов и сохранение когнитивных функций. На трансгенных линиях Danio rerio будут проведены эксперименты по генетическому маркированию эмбриональных стволовых клеток для поиска клеточных популяций, дифференцирующихся в определенные типы нейронов, для их последующего использования в качестве клеточного материала при нейропатологии. Помимо этого, на рыбах будет использована генетическая технология CRISPR/Cas9 для редактирования генов, участвующих в развитии нейродегенерации. Данные эксперименты с использованием новейших генетических технологий позволят не только понять механизмы патогенеза нейродегенеративных заболеваний, но и разработать клеточную терапию, направленную на восстановление пула утраченных нейронов у человека.

На рисунке изображена миграция Sox10 плюрипотентных шванновских клеток (красный сигнал) по меченым Tuj1 периферическим нервам (синий цвет) в личинке рыбки Daniorerio (24 часа после оплодотворения).