Биологи из Европы и США вывели породу мышей с реалистичным аналогом синдрома Дауна. Их геном содержит все ключевые аномалии, связанные с развитием этого генетического заболевания. Это позволяет использовать их для проверок новой терапии от синдрома Дауна. Работа опубликована в журнале Biological Psychiatry. О результатах сообщила во вторник пресс-служба американского Национального института изучения человеческого генома (NHGRI).
"Ученые использовали геномный редактор CRISPR/Cas9 для удаления того участка семнадцатой хромосомы мышей, который не совпадает по структуре с аналогичной частью человеческой 21-й хромосомы. Это позволило исследователям нормализовать работу 45 генов, не связанных с развитием синдрома Дауна, и более реалистично воспроизвести его симптомы в организме грызунов", - говорится в сообщении.
Нарушения в умственном развитии у людей с синдромом Дауна возникают по той причине, что в их ДНК содержится не две, а три копии 21-й хромосомы. В результате этого нарушается работа генов, отвечающих за формирование и работу мозга. По этой причине носители заболевания могут отставать от сверстников в умственном развитии с самых первых дней жизни.
Ученые уже много лет пытаются изучать механизмы развития синдрома Дауна в опытах на генно-модифицированных мышах и других животных, в чьем геноме присутствуют похожие нарушения. Эти модели синдрома Дауна далеки от совершенства, так как они не воспроизводят все его симптомы или же делают их чрезмерно сильными или слабыми.
Новая порода мышей с синдромом Дауна
Подобные расхождения, как объясняет группа биологов под руководством Дианы Бьянки, старшего научного сотрудника NHGRI, связаны с тем, что структура человеческих и мышиных хромосом не совпадает. В частности, гены, расположенные на человеческой 21-й хромосоме, присутствуют в 10, 16 и 17 хромосомах мышей, причем они содержат и другие значимые участки ДНК, играющие важную роль в работе мозга грызунов.
Появление "нобелевского" геномного редактора CRISPR/Cas9 и других систем манипулирования структурой ДНК натолкнуло исследователей на мысль, что эти "лишние" гены можно выявить и удалить, что сделает аналог синдрома Дауна у мышей более реалистичным. Руководствуясь этой идеей, ученые измерили активность генов в клетках мозга мышей породы Ts65Dn и выделили те участки их утроенных хромосом, которые совпадали или не совпадали по структуре с человеческой 21-й хромосомой.
Этот подход позволил биологам выявить 45 генов, расположенных на 17-й хромосоме мышей, которые одновременно влияли на работу мозга мышей, но при этом не были связаны с развитием синдрома Дауна. Руководствуясь этой идеей, исследователи подготовили генную терапию на базе CRISPR/Cas9, которая удалила лишние копии этих участков ДНК в половых клетках мышей породы Ts65Dn.
Это привело к появлению новой породы грызунов, получившей имя Ts66Yah. Ее представители обладали полным набором физиологических аномалий и когнитивных симптомов, но при этом они не проявляли странностей в поведении, характерных для грызунов породы Ts65Dn и не свойственных носителям синдрома Дауна. Это позволяет использовать данную породу мышей для изучения механизмов развития этой болезни и проверки экспериментальных терапий, подытожили ученые.