Obnovení pleiotropinu je příslibem pro zlepšení funkce mozku u Downova syndromu

Vadné mozkové okruhy pozorované u Downova syndromu mohou být způsobeny nedostatkem konkrétní molekuly nezbytné pro vývoj a funkci nervového systému, naznačuje nový výzkum. Obnova molekuly zvané pleiotropin by mohla zlepšit funkci mozku u Downova syndromu a dalších neurologických onemocnění – možná i u dospělých, říkají vědci.

Vědci prováděli svou práci na laboratorních myších spíše než na lidech, takže tento přístup není zdaleka dostupný jako léčba. Ale vědci zjistili, že podávání pleiotropinu zlepšilo mozkové funkce u dospělých myší dlouho poté, co byl mozek plně vytvořen. To naznačuje, že tento přístup by mohl nabídnout velké výhody oproti předchozím pokusům o vylepšení Downových mozkových okruhů, které by vyžadovaly zásah v extrémně přesných a krátkých časech během těhotenství.

„Tato studie je opravdu vzrušující, protože slouží jako důkaz konceptu, že můžeme cílit na astrocyty, buněčný typ v mozku specializovaný na sekreci molekul modulujících synapse, a přepojit tak mozkové obvody v dospělém věku,“ řekl výzkumník Ashley N. Brandebura, PhD, který byl součástí výzkumného týmu na Salk Institute for Biological Studies a nyní je součástí University of Virginia Medicine. „Toto je ještě daleko od použití u lidí, ale dává nám to naději, že sekretované molekuly mohou být dodány pomocí účinných genových terapií nebo potenciálně proteinových infuzí ke zlepšení kvality života u Downova syndromu.“

Pochopení Downova syndromu

Downův syndrom postihuje přibližně 1 z 640 dětí narozených každý rok ve Spojených státech podle federálních center pro kontrolu a prevenci nemocí. Tento stav způsobený chybou v buněčném dělení během vývoje může vést k opožděnému vývoji, hyperaktivitě, zkrácení délky života a zvýšenému riziku zdravotních problémů, jako jsou srdeční vady, problémy se štítnou žlázou a problémy se sluchem a zrakem.

Výzkumníci ze Salku vedeni Nicolou J. Allenovou, PhD, chtěli lépe porozumět příčinám Downova syndromu, a tak hledali buněčné proteiny změněné v mozcích laboratorních myší používaných k modelování tohoto stavu. Vědci označili pleiotropin za slibného kandidáta, protože je přítomen ve velmi vysokých hladinách v kritických okamžicích vývoje mozku a protože hraje zásadní roli při vytváření mozkových spojení nazývaných synapse a při vývoji nervových přenašečů a přijímačů nazývaných axony a dendrity. Dále je přítomnost proteinu snížena u Downova syndromu.

Aby se zjistilo, zda by obnovení pleiotropinu zlepšilo funkci mozku, vědci jej dopravili tam, kde to bylo potřeba, pomocí modifikovaných virů nazývaných virové vektory. Zatímco si normálně myslíme, že viry způsobují nemoci, jako je chřipka, vědci je dokážou připravit tak, aby nezpůsobovaly onemocnění, ale aby je léčily. Toho se dosáhne odstraněním částí viru způsobujících onemocnění a jejich nahrazením užitečným nákladem – v tomto případě pleiotropinem –, který pak vyhloubený virus dopraví přímo do buněk.

Vědci zjistili, že podávání pleiotropinu důležitým mozkovým buňkám zvaným astrocyty mělo velké výhody, včetně zvýšení počtu synapsí v oblasti hippocampu v mozku. Dále zvýšil „plasticitu“ mozku – schopnost vytvářet nebo upravovat spojení nezbytná pro učení a paměť.

Tyto výsledky naznačují, že můžeme použít astrocyty jako vektory k dodání molekul indukujících plasticitu do mozku. To by nám jednoho dne mohlo umožnit přepojit chybná spojení a zlepšit výkon mozku.“

Nicola J. Allen, PhD

I když jsou zjištění slibná, vědci nevěří, že pleiotropin je jedinou příčinou problémů s mozkovým okruhem u Downova syndromu. Upozorňují, že k pochopení komplexních přispěvatelů ke stavu je nutný další výzkum. Jejich práce však podle nich poskytuje důkaz životaschopnosti přístupu, který by mohl být prospěšný nejen pro Downův syndrom, ale i pro další neurologická onemocnění.

„Tato myšlenka, že astrocyty mohou doručit molekuly k vyvolání.“ plasticita mozku má důsledky pro mnoho neurologických poruch, včetně dalších neurovývojových poruch, jako je syndrom fragilního X, ale také možná i pro neurodegenerativní poruchy, jako je Alzheimerova choroba,“ řekl Brandebura. „Pokud dokážeme zjistit, jak ‚přeprogramovat‘ narušené astrocyty, aby dodávaly synaptogenní molekuly, můžeme mít velmi příznivý dopad na mnoho různých chorobných stavů.“

Po ukončení postdoktorského studia na Salku Brandebura plánuje pokračovat ve svém výzkumu na své nové pozici v UVA Health, kde je členkou UVA Brain Institute, Ústavu neurověd a Centra pro imunologii mozku a Glia (BIG Center).

Nálezy zveřejněny

Zjištění byla zveřejněna ve vědeckém časopise Zprávy buňky. Článek otevírá přístup, což znamená, že je zdarma ke čtení. Výzkumný tým tvořili Brandebura, Adrien Paumier, Quinn N. Asbell, Tao Tao, Mariel Kristine B. Micael, Sherlyn Sanchez a Allen. Vědci nemají na práci žádný finanční zájem.

Výzkum byl podpořen Chan Zuckerberg Initiative a National Institute of Health’s National Institute of Neurological Disorders and Stroke, grant F32NS117776.