Новосибирские учёные выявили сотни генов-кандидатов, связанных с ранним началом болезни Паркинсона

В Новосибирском государственном университете составили список из 328 генов-кандидатов, варианты в которых потенциально могут приводить к болезни Паркинсона. Это позволит расширить возможности ранней диагностики данного заболевания или определения предрасположенности к ее развитию.

Генетические варианты, потенциально ассоциированные с ранним началом болезни Паркинсона, выявила студентка 2 курса магистратуры Факультета естественных наук Новосибирского государственного университета Алена Сафонова под научным руководством кандидата биологических наук, старшего научного сотрудника лаборатории эпигенетики развития Института цитологии и генетики СО РАН Анастасии Малаховой.

Болезнь Паркинсона — это медленно прогрессирующее хроническое заболевание головного мозга, при котором гибнут нервные клетки (нейроны) в черной субстанции, вырабатывающие дофамин. Нехватка этого вещества приводит к нарушению контроля над движениями и широкому спектру других расстройств. Данное заболевание является наиболее частым нейродегенеративным заболеванием после болезни Альцгеймера. Чаще всего первые симптомы появляются в 55—60 лет. Однако в ряде случаев болезнь может развиться и в возрасте до 40 лет (болезнь Паркинсона с ранним началом) или до 20 лет (ювенильная форма заболевания).

«Мы сконцентрировали свои усилия на случаях возникновения болезни Паркинсона в раннем возрасте. Почти всегда они возникают внезапно и, казалось бы, беспричинно. До сих пор не удается полностью объяснить причины, которые могли бы вызывать это заболевание в раннем возрасте. А это значит, что существует большое количество еще не идентифицированных генетических факторов, которые могут вносить вклад в развитие болезни. Есть основание предполагать, что у пациентов с такой идиопатической формой заболевания присутствует не одно нарушение, а целый комплекс менее выраженных дисфункций одновременно», — объяснила Алена Сафонова.

В своей работе исследователи использовали данные 35 пациентов с ранним началом болезни Паркинсона Федерального центра нейрохирургии (Новосибирск) в возрасте моложе 50 лет. С использованием программного обеспечения Genomenal был проведен анализ данных экзомного секвенирования этих больных.

По результатам экзомного секвенирования учеными было отобрано более 5 тысяч генов, в которых встречаются редкие генетические варианты, приводящие к миссенс-заменам, сдвигу рамки считывания или образованию стоп-кодона в структурах мРНК или белковых молекулах, кодируемых данными генами. Функциональная группировка этих генов показала обогащение 357 путей и биологических процессов, из которых мы отобрали 13, связанных с патогенезом болезни Паркинсона. Входящие в эти пути 836 генов ранжировали по степени функционального сходства с уже известными генами паркинсонизма, после чего сформировали список из 328 генов-кандидатов, генетические варианты в которых потенциально могут приводить к болезни Паркинсона.

На данном этапе ученые сконцентрировали свое внимание на дисфункции «энергетических станций» клеток — митохондрий. Это микроскопические двумембранные органеллы клеток эукариот, которые вырабатывают основную часть энергии АТФ в процессе клеточного дыхания. Известно, что данное заболевание характеризуется в первую очередь именно нарушением митохондриальных функций. В ходе работы исследователи определяли, какие генетические варианты, потенциально ассоциированные с болезнью Паркинсона, влияют на работу митохондрий. Для этого были применены плюрипотентные стволовые клетки человека пациентов из выборки, а также контрольные образцы.

Сейчас команда перешла к экспериментальной части. Чтобы проверить, как найденные варианты влияют на живые клетки, учёные используют индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Это взрослые клетки крови пациентов, которые с помощью специальных генетических векторов (плазмид) «омолаживают» до состояния, когда они могут стать любой тканью. Затем в течение двух месяцев их превращают в дофаминергические нейроны.

Как говорит Алена Сафонова, исследователи уже получили нейрональные клетки пациентов. В ближайшем будущем они оценят их метаболизм. Это поможет понять, действительно ли найденные ими 328 генов и конкретные мутации в них вызывают патологические процессы. В конечном счёте это даст врачам инструмент для ранней диагностики и выявления предрасположенности к болезни Паркинсона.