База данных исследований по борьбе со старением

Болезнь Альцгеймера (БА) является наиболее известным заболеванием с формированием классических амилоидных отложений. Мутации ответственны за развитие заболевания в 2% случаев, тогда как причина развития спорадических форм не совсем понятна. Данные, полученные нейропатологами и генетиками, свидетельствуют, что при этом происходит потеря многофункционального рецептора LR11(нейронального рецептора аполипопротеина Е), также известного как SORLA и SORL1. Ранее было обнаружено, что мыши, мутантные по LR11 (c недостаточным синтезом этого рецептора), показывают тенденцию к повышению экспрессии бета-амилоида в головном мозге. В данном исследовании мыши с дефицитом LR11 были скрещены с трансгенными мышами, экспрессирующими человеческие гены, ответственные за развитие болезни Альцгеймера — пресенилин (presenilin-1) и белок-предшественник амилоида (APP). Джеймс Ла с коллегами показали, что дефицит LR11 значительно увеличивает уровень бета-амилоида и усугубляет раннюю патологию в этой модели болезни Альцгеймера у трансгенных мышей, вызывая ускорение в ее развитии, зависимое от дозы гена LR11. Потеря этого рецептора повышает скорость накопления продуктов метаболизма АPP. Авторы предположили, что рецептор LR11 регулирует процессинг и накопление бета-амилоида in vivo, а также то, что он важен для запуска патологического каскада реакций образования амилоида. Исследования на клеточном уровне позволяют предположить, что LR11 снижает образование бета-амилоидных отложений. Поэтому контроль над экспрессией рецептора LR11 может оказывать очень важное влияние на предрасположенность к развитию болезни Альцгеймера у человека.

В группе доктора Куэрво основное внимание уделяется белку LAMP-A. Этот белок является рецептором лизосом и способствует шаперон-зависимой аутофагии. С возрастом количество этого рецептора падает и, следовательно, эффективность шаперон-зависимой аутофагии снижается, а в цитоплазме клеток накапливается мусор — дефектные белки. В результате работ доктора Куэрво было показано, что введение 22-месячным мышам (этот возраст соответствует 80 годам для человека) рецептора LAMP2Aуменьшает количество дефектных белков в клетках и восстанавливает деятельность органов мышей. Таким образом, ученым удалось в буквальном смысле слова «омолодить» печень. Доктор Куэрво надеется, что ее открытие поможет создать препарат, который поможет справиться с уменьшением рецептора LAMP-2Aс возрастом и предотвратить или по крайней мере облегчить ход различных заболеваний, связанных со старением. Дальнейшей целью работы доктора Куэрво является создание лекарственных препаратов, которые помогут приостановить старение органов человека.

Ученые группы Курисавы Митоичи обнаружили, что механические свойства гидрогеля очень важны для клеточной пролиферации. Скорость пролиферации человеческих стволовых клеток мезенхимы возрастала с убыванием жесткости гидрогеля. Было установлено, что нейрогенез этих клеток зависит от жесткости гидрогеля при их культивировании в нем без каких бы то ни было биохимических сигналов. Клетки, которых культивировали три недели в гидрогеле с низкой жесткостью, экспрессировали больше нейронных маркеров, чем такая же культура, за тот же период времени, но в более жестком геле.

Нейрогенез клеток в гиппокампе взрослых особей играет важную роль после включения этих нейронов в функциональные сети. В ходе исследований, проведенных группой под руководством Риккардо Куппини, было обнаружено, что обучение взрослых крыс в водном лабиринте Мориса, также требовавшее серьезной физической нагрузки, стимулировало нейрогенез в зубчатой извилине гиппокампа и способствовало выживанию новых нейронов, даже при условии, что они еще не успели образовать синаптические контакты. Ученые пришли к заключению, что физическая нагрузка, контекстуально включенная в выполнение задания, подразумевающего исследовательское поведение животных, индуцирует синаптогенез в новых образовавшихся клетках гиппокам-па на ранних этапах их созревания. Вместе с тем, поиск способов стимуляции эффективного нейрогенеза у людей, стадающих нейродегенеративными заболеваниями — возможный путь повышения качества и длительности их жизни. Способность гиппокампа образовывать новые нейроны в ответ на обучение и комплексную нагрузку может быть положена в основу превентивной терапии нейродегенеративных нарушений у здоровых взрослых организмов.

Генистеин — изофлавоноид, входящий в состав сои, может иметь важное значение для профилактики распространения рака простаты. Предыдущие исследования показали, проинвазивный путь, известный как p38 митоген-активированная протеинкиназа (MAPK), стимулирует экспрессию матриксной металлопротеиназы-2 (MMP-2) и клеточную инвазию. MMP-2 была обнаружена в высоких концентрациях в ткани инвазивного рака простаты. Используя шесть линий клеток рака простаты, Ли Ксю (Li Xu) и Раймонд С. Берган (Raymond C. Bergan) установили, что генистеин связывается с активным сайтом белка, известного как митоген-активированная протеинкиназа-4 (MEK4). А сврхэкспрессия MEK4 увеличивает экспрессию MMP-2 и инвазию клеток всех линий. Ферментный анализ подтвердил ингибирование активности MEK4 генистеином. В рандомизированном исследовании 24-х пациентов с раком простаты у тех, кто подвергался воздействию генистеина, были обнаружены пониженные уровни MMP-2 в нормальных эпителиальных клетках предстательной железы. Таким образом, впервые было показано, что терапия генистеином связана со снижением уровня MMP-2 в нормальных клетках простаты, содержащих поражённые раком ткани.

Под руководством Ива Криштена проводятся исследования нейропротекторных свойств растительных экстрактов при нейродегенеративных заболеваниях и травматических поражениях мозга, например, экстракта Гингко Билоба (Gingko biloba) EGb 761. Наряду с клиническими иссле-дованиями проводятся исследования на животных с искусственно создаваемыми моделями повреждения ЦНС, например, с моделью развития ишемического инсульта, или болезни Альцгеймера. В недавних исследованиях было выяснено влияние гемооксигеназы на нейропротекторные свойства экстракта EGb 761.У мышей дикого типа и мышей с выключенным геном гемооксигеназы 1 (HO-1) исследовалась модель ишеми-ческого инсульта, созданного при помощи окклюзии (закупорки) средней артерии большого мозга. Было показано, что мыши дикого типа, которым за 7 дней до инсульта вводился экстракт EGb761 имели на 50.9 ±5.6% меньше неврологических дисфункций и на 48.2 ±5.3% меньший объем инфаркта, чем мыши не потреблявшие экстракт. Однако этот эффект не наблюдался в HO-1 нокаутных мышах. Ученые предположили, что гемоксигеназа, которая синтезируется при повреждении мозга, участвует в обеспечении нейропротекторных свойств экстракта Гингко Билоба -EGb761. Экстракт Гингко Билоба обладает нейропротекторными свойствами при нейродегенеративных заболеваниях и ишемических инсультах и совершенно безопасен при приеме.

Ученые интегрируют экспериментальные данные с новейшими теоретическими концепциями с помощью компьютерных симуляций для предсказания функциональных изменений. Группа доктора Крита сосредоточена на трех проектах:1) построение модели клеточного старения с использованием экспериментальных и расчетных методов,2) моделирование физиологического уровня развития (физиома),3) создание новых расчетных структур для изучения пространственно-временных взаимоотношений на разных уровнях организации, от клетки до организма в целом. Поскольку данные, с помощью которых описываются биологические объекты, мультимодальные, необходима интегрированная модель. В основе предлагаемой концептуальной основы лежит рассмотрение элементов (мотивов) петель обратных связей. Способ обработки данных — использование нечеткой логики. С помощью таких моделей можно описывать, например, замкнутый круг митохондрия-активные формы кислорода или воспаление.

Область научных интересов лаборатории Рональда Кристала — разработка векторов на основе аденоассоциированных вирусов; генная терапия рака и заболеваний центральной нервной системы. Поздний младенческий неврональный цероид-липофусциноз (LINCL) вызывается мутацией в гене CLN2, приводящей к дефициту белка трипептидилпептидазы-I (TPP-I). В работах доктора Кристала было показано, что непосредственное введение в центральную нервную систему взрослых мышей, нокаутных по гену CLN2, вектора AAVrh.10hCLN2 (аденоассоциированного вируса серотипа rh.10, экспрессирующего кДНК CLN2 дикого типа), частично улучшает неврологические функции и повышает продолжительность жизни. Позднее ученые провели эксперименты с целью определения наиболее благоприятного возраста для генной терапии. Вектор вводили непосредственно в центральную нервную систему нокаутных по гену CLN2 мышей трёх возрастных групп (2-дневных, 3-х и 7-недельных). У всех опытных групп заметно увеличилась суммарная активность TPP-I по сравнению с мышами дикого типа. Однако через год после применения вектора гораздо более высокие уровни активности TPP-I в центральной нервной системе показали мыши, обработанные вектором непосредственно после рождения. Медиана смерти у неонатально обработанных мышей составила 376 дней, у обработанных в три недели — 277 дней, у обработанных в 7 недель — 168 дней, у мышей, не подвергавшихся лечению — 121 день. Полученные данные говорят о том, что максимальной эффективности генной терапии детских лизосомальных заболеваний, затрагивающих нервную систему, возможно достичь при раннем выявлении и лечении.

р53 — это хорошо изученный белок-онкосупрессор, который может запускать апоптоз как путем индукции транскрипции проапоптотических генов, так и напрямую влияя на митохондриальную мембрану. Примерно 50% случаев рака у человека связано с генетической или эпигенетической инактивацией p53. По-этому одной из задач исследования была попытка оценки взаимовлияния химиотерапии и сигнальных путей белка р53. Другой задачей было изучение участия р53 в развитии иммунодефицита человека. Недавно было обнаружено, что кроме канцерогенеза, р53, по всей видимости, играет ключевую роль в разрушении иммунной системы вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). У носителей ВИЧ суперэкспрессированы некоторые гены-мишени р53 (например, PUMA — член проапоптотического семейства Bcl-2, а в экспериментах in vitro было показано, что p53 и PUMA лимитируют скорость индукции клеточной смерти от ВИЧ инфекции. Это было продемонстрировано на нескольких модельных системах, в том числе, при изучении вызванного геном Env апоптоза синцития и смерти клетки, индуцированной его продуктом — белком gp120. Исходя из этого, p53 можно рассматривать как новую мишень для терапии ВИЧ.

Пауль Коффер идентифицировал киназу белка B (PKB/c-akt) — новое звено во внутриклеточной передаче сигнала. Его исследовательская группа показала, что PKB-зависимое фосфорилирование факторов транскрипции FOXO является критическим для регулирования быстрого увеличения лейкоцитов и выживания. Эти исследования подтвердили роль эволюционно-консервативных транскрипционных путей в поддержании неограниченного срока службы кроветворных стволовых клеток. Совместно с профессором Бургерингом Пауль Коффер показал роль членов семейства факторов FOXO в иммунной системе. По результатам совместных исследований, активация только одного FKHR-L1 может объединить все известные элементы программы апоптоза, обычно вызываемой изъятием цитокина. Таким образом, PI3K/PKB-зависимое запрещение этого фактора транскрипции, вероятно, обеспечивает механизм предотвращения запрограммированной клеточной смерти. Пауль Коффер продолжает исследования регулирования внутриклеточных сигнальных путей и их роли в судьбе стволовой клетки. Результаты этой работы могут помочь в дальнейшей разработке способов лечения детской лейкемии и аутоиммунных болезней.