Ученые Северо-западной медицины использовали инновационный метод редактирования генов, чтобы идентифицировать гены, которые могут привести к болезни Паркинсона после воздействия параквата, широко используемого гербицида.
Это исследование, в котором использовался инструмент редактирования генов CRISPR-Cas9, служит доказательством концепции использования генетических скринингов для изучения биологии окислительного стресса, по словам старшего автора Навдипа Чанделя, доктора философии, Дэвида В. Кугелла, доктора медицины. , профессор медицины отделения легочной и интенсивной терапии Медицинской школы Фейнберга Северо-Западного университета.
Первым автором исследования была Коллин Речек, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Чандела. Среди других авторов были члены лаборатории Chandel Хевон Конг, студентка аспирантской программы Уолтера С. и Люсьен Дрискилл в области наук о жизни, и Инмакулада Мартинес-Рейес, доктор философии, научный сотрудник с докторской степенью.
Использование параквата, вызывающего гибель клеток в результате окислительного стресса, ограничено в Соединенных Штатах и ??запрещено в Европейском союзе, но это химическое вещество по-прежнему широко используется в Азии и развивающихся странах, по словам Чанделя, также профессора клеточных и Молекулярная биология. Проглатывание параквата может привести к фиброзу легких или даже к смерти, но исследование 2011 года связало профессиональное использование с повышенным риском болезни Паркинсона, возобновив интерес к его влиянию на человека.
Согласно предыдущим исследованиям, основной причиной болезни Паркинсона является потеря функции дофаминовых нейронов в небольшой области мозга, называемой компактной частью черной субстанции. Известно, что эти нейроны очень уязвимы к окислительному стрессу, что привело ученых к гипотезе о том, что паракват связан с болезнью Паркинсона через этот окислительный стресс.
«Паракват вырабатывает много окислителей. Естественно, эти дофаминергические нейроны будут наиболее восприимчивы к повреждению», — сказал Чандел.
Механизм, с помощью которого паракват создает окислители, был неизвестен до сих пор.
Чандел и его сотрудники провели скрининг положительной селекции CRISPR-Cas9, создав тысячи клеток, в каждой из которых был отключен один отдельный ген.
«Мы думали, что это метаболический белок, который паракват активирует для выработки оксидантов», — сказал Чандел. «Поэтому мы локализовали нашу работу на 3000 генов, которые кодируют метаболические белки, а не на 18 000–20 000 генов, которые есть у человеческих клеток в целом».
Они подвергли это подмножество клеток действию параквата — большинство клеток погибло, но не все. Некоторые клетки с нокаутированными генами были устойчивы к параквату, что позволяет предположить, что эти гены могут быть ответственны за токсичность.
Ученые определили три гена, потеря которых придавала устойчивость к параквату: POR, ATP7A и SLC45A4. POR, белок эндоплазматического ретикулума, был назван основным источником окисления, вызвавшим повреждение. По словам Чандела, определение этих генов может помочь выявить людей, которые особенно уязвимы к параквату.
«Некоторые люди с генетическими мутациями могут иметь высокий уровень этого гена. Например, они будут очень восприимчивы к отравлению паракватом, работая на ферме», — сказал он.
Тем не менее, по словам Чанделя, наиболее важным выводом из статьи может быть доказательство концепции исследовательской биологии окислительного стресса.
POR ранее был вовлечен в образование оксидантов, но, согласно исследованию, большинство доказательств указывало на системы в митохондриях, и до проведения этого исследования не было получено окончательного ответа.
«Теперь мы можем пойти и проверить, как работают агенты оксидантного стресса», — сказал Чандел. «Красота бумаги заключается в силе этих беспристрастных генетических скринингов , которые мы теперь можем использовать с технологией CRISPR».
По словам Чанделя, изучение окислительного стресса может принести дивиденды в будущем, в том числе при разработке лекарств, предназначенных для создания окислительного стресса в раковых клетках, убивая их, оставляя здоровые клетки в покое. По словам Чандела, хотя в настоящее время существуют некоторые лекарства, недостаточно известно об их путях создания функционирующего соединения.
Подписывайтесь на «Гродно 24» в Дзен Новости и на наш канал в Дзен