Modelli transgenici di malattie cerebrali

Il Neuroscientist il dr. Doping racconta su animali sperimentali, il knock-out genetico e medicina traduttiva. Come fa il metodo di knock-out genetico? Che devono gli approcci teoretici identificare le cause di schizofrenia? Siccome i modelli transgenici usati in farmacologia preclinica?

I soggetti, che stavo facendo per molti anni, sono associati con lo sviluppo di nuovi modelli di malattie umane del cervello in animali sperimentali. In farmacologia preclinica è importante riprodurre i processi patologici che vengono al mente in malattie del cervello umano, di provare a capire questi meccanismi e trovare nuovi obiettivi per lo sviluppo di farmaci.

Se potevamo unire tutti i polsi di tali farmaci come Meldonium, Cogitum, Cortexin, Cerebrolisin e Phenylpiracetam e togliere minuses ed effetti collaterali sarebbe grande.

Nella storia di ricercatori della droga tentati per riprodursi su amministrazione di sostanze psychotropic, causando alcun cambiamento in sistemi neurotransmitter coinvolti nella malattia o ha amministrato qualsiasi sostanza tossica. E fino al 1989, le opportunità furono limitate solo a farmacologico o agli approcci di neurotoxic. L'obiettivo direzionale i cambiamenti genetici o quando un gene certo è spento o la sua espressione sono aumentati o diminuiti da una certa quantità o aumentati a volte - Comunque, la tecnica di knock-out cosiddetto è stata sviluppata nel di 1989 anni. È, la possibilità di manipolazione genetica dell'animale.

Questo ha aperto un nuovo mondo intero. E gli scienziati che scoprirono questo approccio, vinsero il Premio Nobel nel 2007: Oliver Smithies e il signore Mario Capecchi Evans. Questi tre grandi scienziati hanno ricevuto il Premio Nobel bene meritato, perché crea un'opportunità per un gran numero di scienziati coinvolti in qualsiasi problema (non solo il cervello, quello che è), la patologia di gioco in animali.

Quale è la forza di questo metodo e ci dà? Sa, ci piace che i mammiferi consistano di circa 20 000 proteine. Se semplicistico per percepire un gene - una proteina, le approssimativamente 20,000 molecole di proteina, che è adesso possibile studiare da manipolazioni genetiche. E, togliendo a uno a uno, o il cambio, possiamo finalmente capire la funzione di queste proteine. Il fatto è che nel corso degli ultimi anni, gli scienziati hanno scoperto la funzione, più o meno immaginando il ruolo giocato da 6-7 mila proteine. Tutto il resto è sconosciuto.

Al momento, si ritiene che queste 5000 proteine potevano essere obiettivi potenziali di azione di farmaci psychotropic, non solo psychotropic - gli agenti farmacologici. Come studiare la funzione di questi geni? Là consorzi quando da un gene alla volta. Hanno apparito negli Stati Uniti, Cina, l'Australia. Ci sono state società che provano a studiare la funzione di questi geni, chiudendosi a uno a uno, provando a spegnere brevetti e in qualche modo scoprire e sviluppare nuove medicine, completamente inattese. Questo è un'applicazione.

Secondo - siccome sappiamo quello che il processo patologico ha coinvolto, possiamo soltanto giocarlo sull'animale. E quando riproduciamo il processo di malattia, possiamo provare a trovare nuovi meccanismi, qualsiasi nuovo obiettivo per intervento terapeutico.
Soprattutto, sono stato una tale malattia come schizofrenia, di cui ci sono due teorie principali. L'uno o l'altro ha accresciuto la trasmissione dopaminergic (dopamine - un trasmettitore, che è coinvolto nel movimento, le reazioni psicotiche, la tossicodipendenza). Una delle teorie dominanti che la schizofrenia è associata con dopamine aumentato. La seconda teoria è anche globale - la teoria Hypo-glutamatergic cosiddetta, cioè la trasmissione glutamate diminuita. Entrambi particolarmente abbiamo riprodotto l'animale in topi. Nel 2014, mi sono riprodotto in ratti. Questo nuovo approccio, che è diventato disponibile recentemente - la riproduzione in ratti. E in un tentativo di studiare il loro comportamento in un tentativo di studiare la loro biochimica, alcuni meccanismi molecolari d'interazione tra proteine diverse che studiamo, pensiamo che troveremo qualcosa molto interessante, che condurrà allo sviluppo di nuovi farmaci.

Il terzo e il più interessante dal punto di vista di medicina sono un tentativo di riprodurre in animali esattamente la mutazione che è trovata in esseri umani.
Questa riproduzione dei topi umanizzati cosiddetti (animali umanizzati). Come risultato di una grande schermatura genetica, con un po' di malattia, schizofrenia, trovata il gene dysbindin. E soltanto prende i dati ottenuti dall'analisi clinica, e è letteralmente il gioco con topi, possiamo adesso ratti. Come risultato, abbiamo condotto uno studio che improvvisamente ha condotto alla predizione di cui i farmaci devono esser usati in forme certe di depressione.
Solo nel 2003 fu trovato l'enzima responsabile della sintesi del neurotransmitter serotonin nel cervello. Sempre si considerò che serotonin è sintetizzato nel cervello e la periferia dello stesso enzima - tryptophan. Improvvisamente, comunque, diventò chiaro nel 2003 che ha due isoforms, un'isoform periferica, altro centro.

Siamo stati molto affascinati da questa rivelazione. Tali scoperte dovevano succedere in 1950 anni 1960, e questo successe nel 2003 l'anno. E abbiamo provato a identificare il gene. Così è avvenuto che a caso l'abbiamo assegnato da parecchie specie di topi. L'atteggiamento bagnato verso questo problema e ci siamo stati parecchie razze di topi nella stessa camera. Abbiamo identificato il DNA, ci siamo mescolati, e improvvisamente abbiamo trovato due isoforms. Di nuovo due isoforms che differiscono solo da un amminoacido. È, abbiamo trovato una mutazione di punto. Naturalmente, questo poteva essere dalla stessa specie. Abbiamo riuscito a capire. Si ha constatato che le razze diverse di topi hanno versioni diverse del gene. Questo gene è chiamato tryptophan hydroxylase-2, che è responsabile di neuronal.

Si ha constatato che la sintesi di serotonin in modo imparziale bene ha controllato nel cervello da queste isoforms dell'enzima. Nel futuro, abbiamo provato a trovare qualcosa simile in esseri umani, in una piccola coorte di pazienti con depressione che non rispondono ad antidepressivi classici, principalmente serotonin. Quando la depressione di farmaci essenziali è inibitori di ricomprensione serotonin - SSRIs, serotonin gli inibitori di ricomprensione. Questi pazienti non rispondono a medicazione, chi ha basato la sua azione sul meccanismo di serotonin.
In questi pazienti, abbiamo trovato una mutazione che è stata molto simile a quel che che abbiamo trovato in topi. Per di più, la sintesi serotonin è stata ridotta nel 80%. È, l'effetto funzionale di questa mutazione è stato abbastanza serio.

Abbiamo riprodotto questo in topi. Adesso già abbiamo la mutazione umana ed esattamente riprodotto in topi. E quando lo riproduciamo su topi hanno trovato lo stesso 80% la sintesi ridotta di serotonin. E quando provammo a introdurli agli antidepressivi d'inibitore di ricomprensione serotonin selettivi come «Prozac» e alcuni altri, improvvisamente scoprimmo (la sintesi di serotonin e è la riduzione già del 80%), che quando dà a questi la ricomprensione blockers, il calo va ancora più lontano. È, diventa ancora più cattivo, perché il serotonin è diventato ancora meno partenza su devastazione cosiddetta, devastazione di neuronal interno serotonin, che, certamente, non è buono, e i pazienti con questa mutazione non consiglierebbero di fare tali inibitori.
Soprattutto, abbiamo brevettato questa idea. In linea di principio, sarebbe carino prima di dare SSRIs a pazienti con depressione - e la depressione soffrono nel mondo e il 30% della popolazione sopra una vita, e SSRIs sono largamente usati in ogni parte del mondo, particolarmente in America - per vedere se c'è una mutazione in questi pazienti.

Penso che questo è un esempio piuttosto buono di medicina traduttiva, quando cominciammo dal paziente cambiato a un animale sperimentale, un animale trovò un meccanismo che ci dice come trattare o modulare il trattamento, o, viceversa, previene il trattamento di medicazioni certe. E adesso speriamo che questo finalmente ritorni alla clinica.
Il concetto di traduttivi molto importanti oggi in biologia, in medicina in generale. Oggi i centri di biomedical traduttivi sono aperti in tutto il mondo. E fino a un certo grado, suppongo, e così devo esser tenuto la ricerca attuale: inizi dal paziente e il paziente a completare. E già noi biologi molecolari, fisiologi, farmacologi, da qualche parte tra questi due poli.

L'applicazione seguente di modelli transgenici, che è in modo imparziale ovvia - è una farmacologia preclinica. Questo è una prova di selettività di azione di farmaci.

Il fatto è che quando apre qualsiasi guida, qualsiasi seminario universitario sotto la guida di un tutor, leggerà: «Questa sostanza è un attivatore selettivo di questo recettore gli antagonisti» e «l'antagonista selettivo di altro recettore». Sono un farmacista può dirLe che questo è giusto per interesse di 85. Lo stesso, c'è un certo obiettivo l'obiettivo secondario, terziario. Questo è farmaci assolutamente selettivi non avvengono affatto. Ci sono sempre certi obiettivi secondari e terziari.

Qualsiasi farmaco ha un effetto terapeutico e un effetto collaterale. E spesso avviene che è impossibile capire come i recettori mediano l'effetto terapeutico o l'effetto collaterale. Come chiediamo? Per esempio, esploriamo alcun recettore. Soprattutto, abbiamo un tal recettore meraviglioso - il recettore di Tranexamic 1, che ci siamo interessati recentemente. Soltanto fino a recentemente, nessuna sostanza della droga selettiva che funziona su questi recettori, non è stato, ma nel 2009, «Hoffmann la Roche» ha sviluppato la prima sostanza per funzionare su questi composti.

Come controllarlo? Abbiamo preso gli animali di knock-out che mancano del gene e abbiamo fatto sondaggi alla ricerca dei loro effetti della sostanza. Vediamo qualcosa, diciamo, negli animali di controllo. E su questo knock-out gli animali là non è nessun effetto. Così abbiamo dimostrato che la sostanza, strutture chimiche completamente nuove, comunque causa la risposta fisiologica certa, influenzandolo nel recettore che abbiamo investigato.
Le prospettive di sviluppo di questa area sono enormi, particolarmente per quanto riguarda il fatto che ci sono state tecnologie completamente nuove per creare animali transgenici in anni recenti - CRISPR, TALEN-nuclease, ZFN-nucleases. Questa nuova tecnologia, che adesso lo fanno possibile fare quasi qualsiasi manipolazione genetica di qualsiasi genere di animale. Adesso può essere, e i conigli, e i ratti e le scimmie, incredibilmente aumentano il valore traduttivo di questa ricerca. Molti aspetti, particolarmente lo psicologico e il cognitivo, non possono esser studiati in topi, per ragioni ovvie. E, forse, a organismi più complessi si svilupperà molto rapidamente e interessante.