Исследователи из Университета Миннесоты разработали модель исследования на животных для фасциоскапуло-плечевой мышечной дистрофии (ЛПД), которая будет использоваться для исследований регенерации мышц, а также для изучения эффективности потенциальных методов лечения ЛЛПД.
Исследование опубликовано в текущем выпуске журнала Cell Reports.
Лечения ЛЛПД, которое многие считают наиболее распространенным типом мышечной дистрофии, не существует. ЛЛПД – необычное генетическое заболевание, потому что, в отличие от большинства генетических заболеваний, оно вызвано не потерей функционального гена, а скорее модификацией существующего гена посредством генетической мутации. Эта мутация делает ген более активным, поэтому пациенты с ЛЛПД экспрессируют белок, названный DUX4, который неизвестным образом мешает поддержанию мышц.
“Мы чувствовали, что модель на животных продвинет прогресс в направлении лечения ЛЛПД по двум причинам,” сказал Майкл Киба, доктор философии.D., ведущий исследователь и доцент медицинского факультета Университета Миннесоты. “Во-первых, это позволило бы нам понять, что DUX4 делает в мышцах, чтобы вызвать потерю мышечной массы, а во-вторых, это обеспечило бы систему, в которой эффективность потенциальных методов лечения могла бы быть оценена до того, как они будут испытаны на людях.”
Модель мыши, разработанная Кибой и его командой, позволяет продуцировать связанный с заболеванием белок DUX4, когда мышей лечится доксициклином. Количество DUX4 можно контролировать, варьируя дозу доксициклина. Исследователи ожидали, что мыши будут нормальными до тех пор, пока их не начнут лечить доксициклином, однако даже когда DUX4 находился в “выключенный” В состоянии, у мышей наблюдались выраженные эффекты заболевания, некоторые из которых были связаны с ЛЛПД, а также дополнительные эффекты, не наблюдавшиеся у пациентов с ЛЛП.
“В биологии нет ничего черного и белого,” говорит Киба. “На самом деле ни один ген не выключен, и выключенное состояние в этом случае привело к достаточной негерметичной экспрессии DUX4, чтобы убить мышей.”
Команда решила эту проблему, переместив ген в Х-хромосому. Поскольку у самок две X-хромосомы, только одна из которых активно используется в каждой клетке, самки мышей были достаточно здоровы, чтобы позволить мышам DUX4 воспроизводить потомство, даже если все их потомство-самцы с геном DUX4 погибли. Тот факт, что для выживания мышей потребовалось несколько уровней выключения гена DUX4, показал, что DUX4 более токсичен, чем ожидали исследователи.
“Мы многому научились на этой животной модели, но, возможно, самым важным открытием стало то, что мы наблюдали, когда трансплантировали стволовые клетки скелетных мышц,” сказал Киба.
Команда смогла изолировать мышечные стволовые клетки от мышей-самцов до их смерти, и когда они трансплантировали их мышам-реципиентам с поврежденными мышцами, они обнаружили, что стволовые клетки способны регенерировать новые мышцы. Но когда реципиентам давали даже низкие дозы доксициклина для включения DUX4 в стволовых клетках скелетных мышц, регенерация мышц была серьезно нарушена. Это предполагает, что дефект регенерации скелетных мышц может способствовать потере мышечной массы при ЛЛПД. Это открытие также обеспечивает очень точный количественный анализ активности DUX4.
“Этот анализ, в котором мы подсчитываем новые мышечные волокна, продуцируемые трансплантированными мышечными стволовыми клетками, экспрессирующими DUX4, будет очень полезен при тестировании терапевтических средств,” говорит Киба. “Препараты, нацеленные на DUX4, должны позволить этим трансплантированным мышечным стволовым клеткам, экспрессирующим DUX4, производить больше новых мышечных волокон.”
Поскольку исследователи разрабатывают препараты, нацеленные на белок DUX4, есть надежда, что этих мышей будут использовать для определения того, могут ли такие препараты достичь скелетных мышц и восстановить повреждение мышц даже в присутствии DUX4.