По данным Национального института здоровья (NIH), примерно 1 из 150 000 рожденных детей страдает NPC, наиболее распространенным вариантом Ниманна-Пика. Дети с NPC испытывают аномальное накопление холестерина в печени и нервных клетках, что приводит к печеночной недостаточности, нейродегенерации и, в конечном итоге, к смерти, часто в возрасте до 10 лет.Хотя в настоящее время не существует эффективного лечения болезни NPC, клинические испытания, изучающие потенциальные эффекты снижения холестерина циклодекстрина у пациентов с NPC, продолжаются. Однако исследования, проведенные в лаборатории члена-основателя Уайтхеда Рудольфа Яениша под руководством Доротеи Матезель и Сована Саркара, показывают, что высокие дозы на самом деле могут быть вредными.
Об этом и других выводах сообщается на этой неделе в журнале Stem Cell Reports.«На таких уровнях циклодекстрина (в клинических испытаниях) Мэтцель и ее соавторы показывают, что клетки сталкиваются с дальнейшим блоком аутофагии, который может быть пагубным», — говорит Яениш, который также является профессором биологии в Массачусетском технологическом институте. «Но когда они используют его в более низкой дозе в сочетании с другой небольшой молекулой, карбамазепином, который стимулирует аутофагию, это значительно улучшает выживаемость клеток. Такой подход снижает уровень холестерина и одновременно восстанавливает дефекты аутофагии.
Это может быть новый вид лечения болезни NPC ».Чтобы прояснить, что не так в NPC, и определить потенциальные терапевтические средства, которые могут исправить эти проблемы, Maetzel создал ИПСК у пациентов с наиболее распространенной генетической мутацией, вызывающей NPC. Она создала ИПСК, переводя клетки кожи, пожертвованные пациентами, обратно в состояние, подобное эмбриональным стволовым клеткам.
Эти ИПСК были дифференцированы в клетки печени и нейроны, типы клеток, наиболее затронутые при NPC. Вместе с Хаойи Ван, научным сотрудником лаборатории Jaenisch, она затем исправила одну копию причинной мутации в гене NPC1, чтобы создать контрольные клетки, геномы которых отличаются только в одной отредактированной копии гена.
Когда Мэтцель и Саркар проанализировали клеточные функции в мутантных по NPC1 и контрольных линиях клеток, они определили, что, хотя холестерин действительно накапливается в мутантных NPC1-клетках, более серьезной проблемой является дефектная аутофагия — основная клеточная функция, которая деградирует и перерабатывает ненужные или дефектные молекулы, компоненты или органеллы в клетке. Нарушение аутофагии препятствует нормальному удалению его груза, такого как поврежденные органеллы или другие субстраты, такие как p62, который затем накапливается и повреждает клетки. Это открытие подтверждает предыдущую работу лаборатории Jaenisch, связывающую мутацию NPC1 с дефектной аутофагией в клетках мыши.«Дисфункция аутофагии имеет серьезные последствия для ряда нейродегенеративных и определенных заболеваний печени, и поэтому модуляторы аутофагии имеют огромное биомедицинское значение», — говорит Саркар. «Мы хотели провести скрининг на соединения, стимулирующие аутофагию в клетках человека, имеющих отношение к заболеванию, и показать положительные эффекты такого подхода в контексте нарушения липидного / лизосомального накопления».
Мэтцель и Саркар использовали два типа пораженных болезнью клеток человека для скрининга соединений, которые, как известно, улучшают аутофагию, но не влияют на путь рапамицина у млекопитающих (mTOR), который выполняет важные клеточные функции и также контролирует аутофагию. Они обнаружили только один, способный запускать аутофагию независимо от mTOR как в печени, так и в нервных клетках.
Когда этот препарат, карбамазепин, который является стабилизатором настроения, назначаемым при биполярном расстройстве, был добавлен в сочетании с низкими дозами циклодекстрина, как накопление холестерина, так и дефекты аутофагии были спасены в NPC-мутировавших клетках.«Отсюда эта комбинация препаратов должна быть протестирована на животных моделях, чтобы увидеть, имеет ли она положительный эффект», — говорит Мэтцель. «Карбамазепин был одобрен FDA для других целей, в то время как циклодекстрин в настоящее время проходит клинические испытания для лечения NPC, поэтому мы надеемся, что это ускорит процесс тестирования.
Я оптимистично настроен в отношении того, что использование типов клеток человека, пораженных болезнью, для выявления сильнодействующих соединений, приближает нас на один шаг к клинике. Результаты этого подхода к скринингу на основе конкретных типов клеток могут иметь большое значение для других заболеваний человека ».