Исследователи из Джона Хопкинса и Национального института здоровья определили соединение, которое значительно улучшает обучение и память при введении мышам с синдромом Дауна в день рождения. Как они сообщают в сентябре. В 4 выпуске журнала Science Translational Medicine лечение одной дозой, по-видимому, позволяет мозжечку мозга грызунов вырасти до нормального размера.
Ученые предупреждают, что использование этого соединения, небольшой молекулы, известной как агонист пути звукового ежа, небезопасно для людей с синдромом Дауна, но говорят, что их эксперименты обещают разработку подобных препаратов.
"У большинства людей с синдромом Дауна размер мозжечка составляет около 60 процентов от нормального размера," говорит Роджер Ривз, доктор философии.D., профессор Института генетической медицины МакКьюзика-Натанса Медицинской школы Университета Джона Хопкинса. "Мы лечили мышей, похожих на синдром Дауна, соединением, которое, как мы думали, могло нормализовать рост мозжечка, и это прекрасно сработало. Чего мы не ожидали, так это влияния на обучение и память, которые обычно контролируются гиппокампом, а не мозжечком."
Ривз посвятил свою карьеру изучению синдрома Дауна, состояния, которое возникает, когда люди имеют три, а не две обычные копии хромосомы 21. Как результат этого "трисомия," у людей с синдромом Дауна есть дополнительные копии более 300 генов, расположенных на этой хромосоме, что приводит к умственной отсталости, отличительным чертам лица, а иногда и к проблемам с сердцем и другим последствиям для здоровья. По словам Ривза, поскольку это состояние включает в себя очень много генов, разработка методов лечения является сложной задачей.
Для текущих экспериментов Ривз и его коллеги использовали мышей, которые были генетически сконструированы, чтобы иметь дополнительные копии примерно половины генов, обнаруженных на хромосоме 21 человека.
Мыши обладают многими характеристиками, аналогичными характеристикам людей с синдромом Дауна, включая относительно небольшой мозжечок и трудности с обучением и запоминанием того, как перемещаться в знакомом пространстве. (В случае мышей это было проверено путем отслеживания того, насколько легко животные находили платформу во время плавания в так называемом водном лабиринте.)
Основываясь на предыдущих экспериментах о том, как синдром Дауна влияет на развитие мозга, исследователи попытались усилить биохимическую цепочку событий, известную как путь звукового ежа, который запускает рост и развитие. Они использовали соединение – агонист звукового пути ежа – который мог бы сделать именно это.
Соединение вводили мышам, похожим на синдром Дауна, только один раз, в день рождения, пока их мозжечок еще развивался. "Мы смогли полностью нормализовать рост мозжечка в зрелом возрасте с помощью этой единственной инъекции," Ривз говорит.
Но исследовательская группа вышла за рамки измерения мозжечка и занялась поиском изменений в поведении. "Изготовление животных, синтез соединения и угадывание правильной дозы были настолько сложными и трудоемкими, что мы хотели получить как можно больше данных из эксперимента," Ривз говорит. Команда тестировала обработанных мышей против нелеченных мышей, подобных синдрому Дауна, и нормальных мышей различными способами и обнаружила, что обработанные мыши показали такие же хорошие результаты, как и нормальные, в тесте в водном лабиринте.
Ривз говорит, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы узнать, почему именно лечение работает, потому что их исследование определенных клеток в гиппокампе, которые, как известно, участвуют в обучении и затронуты синдромом Дауна, не изменилось при лечении звуковым агонистом ежа. Одна идея заключается в том, что лечение улучшило обучение за счет усиления связи между мозжечком и гиппокампом, – говорит он.
Что касается способности соединения стать лекарством для человека, проблема, по словам Ривза, заключается в том, что изменение важной биологической цепочки событий, таких как звуковой еж, вероятно, будет иметь множество непредвиденных эффектов во всем организме, таких как повышение риска рака, вызывая несоответствующий рост. Но теперь, когда команда увидела потенциал этой стратегии, они будут искать более целенаправленные способы безопасного использования силы звукового ежа в мозжечке. Однако, даже если его команде удастся разработать клинически полезное лекарство, Ривз предупреждает, что это не будет "излечивать" для эффектов синдрома Дауна, связанных с обучением и памятью. "Синдром Дауна очень сложен, и никто не думает, что будет серебряная пуля, которая нормализует когнитивные способности," он говорит. "Потребуются несколько подходов."