Клеточная система превращает битву с редкой болезнью в личную: ученые разработали первую систему на основе стволовых клеток человека, чтобы найти лекарства для борьбы с митохондриальными заболеваниями

Митохондрии, отделы в клетках, которые производят большую часть своей энергии, уникальны тем, что они несут собственную ДНК, которая унаследована только от матери человека. Мутации митохондриальных генов часто вызывают неврологические состояния, потому что нервным клеткам для их функционирования требуется высокий уровень энергии.
В последнее время появилась возможность решить эту проблему для матерей с митохондриальной мутацией.

Ученые могут заменить митохондрии яйцеклетки матери митохондриями здорового донора. Это дает ребенку трех генетических родителей: ДНК в ядре от матери и отца и ДНК митохондрий от донора.
Эта стратегия не подходит для каждой семьи, в которой произошла митохондриальная мутация.

Большинство стран не позволяют ученым изменять человеческие яйцеклетки. И стратегия носит чисто профилактический характер — она ​​не поможет детям, которые уже унаследовали мутации. Это побудило такие группы, как Алессандро Приджионе из MDC, продолжить поиск других решений.

Почему сложно исследовать митохондриальные заболевания
«Основная причина, по которой нам не хватает хороших моделей для исследования таких заболеваний, заключается в том, что усовершенствованные методы, которые мы используем для модификации генов в ядре, не работают для митохондриальной ДНК», — говорит Приджоне. "Это приводит к нехватке моделей на животных. Системы клеточных культур, используемые сегодня, также не точно отражают особенности человеческих нейронов."Основная задача заключалась в том, чтобы найти способ лучше понять, как болезнь влияет на нервные клетки человека.

Другая проблема заключается в том, что было бы важно наблюдать за действием лекарств на клетки — особенно на те типы, которые больше всего страдают от болезни, — прежде чем вводить их пациентам.

Клетка кожи, которую довольно легко поднять в лаборатории, совершенно иначе справляется с неисправными митохондриями, чем нервная клетка. Препарат может воздействовать на них совершенно по-разному.

Новая стратегия проверки на наркотики
Приджоне и его команда, возможно, теперь решили эти проблемы одним махом и опубликовали свои результаты в Cell Stem Cell. Вместе со аспирантом Кармен Лоренц из MDC и Берлинского института здоровья (BIH) он объединился с другими исследователями MDC и учеными из Франции, чтобы придумать новую клеточную систему для проведения проверок на наркотики.

Стратегия включает извлечение клеток кожи у пациентов с дефектными митохондриями и преобразование их в более простой тип клеток, называемый индуцированной плюрипотентной стволовой клеткой (iPS-клетка). Теперь их можно «перепрограммировать», чтобы они приняли другую судьбу, например, нейроны, пораженные митохондриальной болезнью.
«Было очень важно создать клеточную систему со схожими характеристиками пораженных нервных клеток пациентов», — говорит Приджоне. «Мы обнаружили, что клетки-предшественники нейронов проявляют свойства, которые могут быть связаны с заболеванием, и идеально подходят для использования в крупномасштабных проверках лекарств.«Ряд тестов продемонстрировал, что эти искусственно созданные клетки обладают всеми свойствами пораженных нервов, включая дисбаланс кальция и снижение выработки энергии, наблюдаемые у пациентов.
Перспективные первые эксперименты

Следующим шагом было воздействие на нервные клетки-предшественники 130 веществ, которые уже были одобрены FDA для использования при лечении других заболеваний. Функциональные измерения клеток показали, что лекарство под названием аванафил устраняет некоторые клеточные дисбалансы, вызванные митохондриальным дефектом.
«Аванафил — одобренный препарат, который является чрезвычайно многообещающим», — говорит Приджоне. "Мы можем сразу перейти к следующему этапу испытаний на людях. Мы готовимся к этому в данный момент.

Мы также продолжаем тестировать намного больше соединений. Как только у вас будет хорошая модельная система, вы сможете проверить несколько тысяч лекарств, уже одобренных FDA. Это создает потенциал для разработки действительно индивидуализированных методов лечения даже при очень редких заболеваниях."

Портал обо всем