Исследования болезни Альцгеймера на приматах могут привести к созданию многообещающих методов лечения у мышей, но неэффективных у людей.
По состоянию на 2022 год около 6,5 миллионов американцев будут страдать от болезни Альцгеймера, болезни, которая лишает людей памяти, независимости и идентичности и причиняет страдания как пациентам, так и их семьям. Это число может удвоиться к 2060 году. США вложили значительные средства в исследования болезни Альцгеймера: в этом году федеральное финансирование составило 3,5 миллиарда долларов.
Так почему же сегодня исследователи не ближе к излечению, чем 30 лет назад?
В 1995 году исследователи создали первую модель болезни Альцгеймера на трансгенных мышах, в которой участвовали генетически модифицированные мыши, несущие ген, связанный с ранним началом болезни Альцгеймера. С тех пор многие исследования были сосредоточены на моделях мышей, у которых в мозгу накапливаются аномальные белки, что является признаком заболевания. Хотя эти исследования сделали большой шаг вперед в понимании конкретных механизмов, участвующих в заболевании, они не привели к эффективным методам лечения.
Как ученые-исследователи, работающие с человекоподобными приматами, мы считаем, что часть проблемы заключается в том, что мыши не отражают весь спектр болезни Альцгеймера. Однако более дополняющая модель на животных может помочь исследователям лучше перенести результаты исследований на животных на людей.
Почему модели животных?
Важным аспектом понимания того, что происходит не так при болезни Альцгеймера, является взаимосвязь между мозгом и поведением. Исследователи в значительной степени полагаются на модели животных для проведения таких исследований, поскольку этические и практические соображения не позволяют проводить их на людях.
В последние годы исследователи разработали альтернативные методы изучения болезни Альцгеймера, такие как компьютерные модели и клеточные культуры. Хотя эти варианты кажутся многообещающими для продвижения исследований болезни Альцгеймера, они не заменяют потребности в животных моделях из-за важных ограничений.
Одной из них является их неспособность воспроизвести сложность человеческого мозга. В человеческом мозгу примерно 86 миллиардов нейронов, которые выполняют очень сложные вычисления. Хотя компьютерные модели могут имитировать активность определенных нейронных цепей, они не могут полностью охватить эти сложные взаимодействия и лучше всего работают в сочетании с моделями животных.
Точно так же клеточные культуры и органоиды мозга — миниатюрный мозг, полученный из стволовых клеток человека, — не могут адекватно имитировать процесс старения и все способы взаимодействия компонентов человеческого тела.
В результате этих ограничений исследователи обращаются к животным моделям, которые лучше отражают биологию человека и болезненные процессы.
Проблема с мышью
По данным Национальной ассоциации биомедицинских исследований, примерно 95% исследований на лабораторных животных в США проводятся на мышах и крысах. Болезнь Альцгеймера не является исключением: более 25 лет исследования болезни Альцгеймера были сосредоточены на использовании трансгенных мышей, чтобы лучше понять биологические изменения, связанные с болезнью.
Поскольку у мышей естественным образом не развивается болезнь Альцгеймера, они генетически модифицированы для производства аномальных белков, известных как амилоидные бляшки и тау-нейрофибриллярные клубки, которые имитируют болезнь Альцгеймера в их мозгу. Эти скопления белка нарушают работу мозга и связаны с ухудшением памяти. В то время как исследования методов лечения, которые удаляют эти белки, смогли улучшить когнитивные функции у мышей, аналогичные вмешательства не были успешными у людей.
Это подчеркивает сложность переноса исследований на животных в лаборатории на людей в клинике. Исследования на мышах часто отражают только один аспект заболевания, который может не иметь прямого отношения к людям. Например, большинство моделей трансгенных мышей сосредотачиваются на накоплении амилоидного белка, игнорируя при этом другие важные аспекты заболевания, такие как общая нейродегенерация. Эти ограничения заставили некоторых исследователей усомниться в ценности использования моделей мышей для изучения болезни Альцгеймера.
Однако важно признать, что научное знание часто прогрессирует поэтапно благодаря объединению результатов многих исследований с использованием различных методов и моделей. Исследования на грызунах обеспечивают необходимую основу для животных моделей, которые лучше имитируют болезнь Альцгеймера в целом, таких как приматы.
Приматы-недочеловеки предлагают более близкую модель
Конкретные особенности вида, включая структуру мозга, когнитивные способности, продолжительность жизни и степень проявления симптомов болезни Альцгеймера, определяют, подходит ли он для конкретных исследовательских задач. Основываясь на этих факторах, мы считаем, что человекообразные приматы особенно подходят для исследований болезни Альцгеймера.
Приматы представляют собой разнообразную группу млекопитающих, в которую входят люди, человекообразные обезьяны, мартышки и носачи. Нечеловеческие приматы особенно ценны для понимания старения человека и болезни Альцгеймера, потому что их генетическая структура, мозг, поведение, физиология и процесс старения очень похожи на человеческие. Стареющие обезьяны испытывают снижение когнитивных, физических и сенсорных способностей, а также различные заболевания, такие как рак и сердечно-сосудистые заболевания, как и стареющие люди. Возможно, наиболее важным для исследования болезни Альцгеймера является то, что человекообразные приматы живут намного дольше, чем грызуны и с возрастом у них могут естественным образом развиться некоторые симптомы, связанные с болезнью Альцгеймера.
Использование человекообразных приматов в исследованиях сталкивается с определенными трудностями. По сравнению с мышами, приматов-человеков дороже разводить и кормить, и они сталкиваются с растущей нехваткой исследовательского оборудования. Нечеловеческие приматы также являются основной целью активистов, пытающихся остановить использование животных в исследованиях. Тем не менее, в свете продолжающихся неудач моделей грызунов, человекообразные приматы могут значительно помочь ученым лучше понять и лечить болезнь Альцгеймера.
Ученые исследуют болезнь Альцгеймера у человекообразных приматов несколькими способами.
В рамках одного подхода исследователи изучают короткоживущие виды, такие как лемуры серых мышей или мартышки, чтобы измерить, как мозг и поведение естественным образом меняются с возрастом, и выявить потенциальные предикторы заболевания. Другие исследователи могут вместо этого ускорить процесс заболевания, вызывая образование бляшек или клубков в мозгу долгоживущих видов, таких как макаки-резусы. Эти подходы дают результаты исследований, которые особенно перспективны для тестирования методов лечения в краткосрочной перспективе.
Третий подход использует последние достижения в области геномики для изучения мартышек, рожденных с генетическими мутациями, связанными с болезнью Альцгеймера. Этот метод позволяет проводить апробацию профилактического лечения в раннем возрасте, задолго до появления каких-либо признаков заболевания.
Наконец, сравнение паттернов, подобных болезни Альцгеймера, у разных видов приматов может помочь определить критические факторы риска заболевания, которые можно уменьшить, чтобы способствовать здоровому старению.
Мы считаем, что исследования на человекообразных приматах, проводимые с соблюдением самых высоких этических стандартов, дают лучший шанс понять, как и почему прогрессирует болезнь Альцгеймера, и разработать методы лечения, которые будут безопасными и эффективными для людей.
Подписывайтесь на «Гродно 24» в Дзен Новости и на наш канал в Дзен