Исследователи из Орегонского университета здоровья и науки идентифицировали ген, который играет решающую роль в способности мозга формировать защитный слой вокруг нервов, известный как миелин, что потенциально открывает новые возможности для лечения редкого детского расстройства и более распространенных заболеваний, таких как рассеянный склероз.

Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences , показывает, что ген трансмембранного белка 63A, или TMEM63A, играет важную роль в развитии инфантильной гипомиелинизирующей лейкодистрофии 19-го типа (HLD19) – редкого генетического заболевания , которое поражает развитие мозга в раннем детстве. У детей с этим заболеванием часто наблюдается задержка развития, проблемы с координацией движений и другие неврологические симптомы из-за недостатка миелина – защитного слоя вокруг нервных клеток.

В новом исследовании учёные использовали модели мышей и данио-рерио, чтобы показать, что инактивация гена TMEM63A приводит к ранним дефектам миелинизации, которые очень похожи на симптомы, наблюдаемые у детей с HLD19. Это исследование также помогает объяснить, как большинство изменений генов, вызывающих HLD19, могут препятствовать нормальной работе этого гена.

«Мы надеемся, что если поймём, как этот ген способствует миелинизации, то сможем разработать методы лечения, которые восстанавливают или стимулируют образование миелина — не только для этого редкого заболевания, но и для таких заболеваний, как рассеянный склероз», — сказала старший автор, доктор философии Света Мурти, научный сотрудник Института Фоллума при Университете штата Огайо.

«Наше исследование определяет TMEM63A как важнейший регулятор образования миелина в центральной нервной системе», — сказал Мурти. «Это открытие не только углубляет наше понимание HLD19, но и предоставляет новые мощные модели для разработки будущих стратегий лечения связанных неврологических заболеваний».

Мурти заинтересовался этим геном после первых сообщений о его связи с детьми с HLD19.

Её заинтересовала роль этого гена как механочувствительного ионного канала — белка, помогающего клеткам реагировать на механические сигналы. Она сотрудничала с Келли Монк, доктором философии, содиректором и старшим научным сотрудником Института Фоллума, и Беном Эмери, доктором философии, заслуженным профессором нейронаук Университета Уоррена и доцентом неврологии в Медицинской школе Университета штата Огайо.

И Монк, и Эмери исследуют роль миелина, хотя и с разных точек зрения.

«Давно известно, что миелинизирующие клетки используют физические сигналы, такие как размер отдельных нервных волокон, когда решают, где формировать миелин, но то, как они воспринимают эти сигналы, оставалось загадкой», — сказал Эмери.

«Света — эксперт по белкам, которые помогают клеткам воспринимать окружающий мир, поэтому мы с Келли были невероятно рады возможности поработать с ней над этой проблемой, когда её пригласили в OHSU. Тот факт, что это сотрудничество помогает нам понять причину серьёзного детского заболевания, делает его ещё более приятным».

Хотя его роль в выработке миелина ранее была неизвестна, новое исследование показывает, что TMEM63A необходим для правильного развития нервной системы.

«Этот ген воспринимает механическое давление — тип биологического сигнала, который ранее не учитывался в контексте миелинизации», — сказал Мёрти. «Теперь мы показываем, что эти механические сигналы могут быть необходимы для того, чтобы клетки, продуцирующие миелин, правильно обволакивали нервные волокна. Это открывает нам совершенно новый подход к пониманию и потенциальному лечению демиелинизирующих заболеваний».

Миелин необходим для быстрой и эффективной связи между нервными клетками. Демиелинизация у младенцев вызывает лейкодистрофии, подобные HLD19, но аналогичные процессы лежат в основе рассеянного склероза – заболевания, которым, по данным Национального общества рассеянного склероза, страдают более 2,8 миллиона человек во всем мире.

«Мы показали, что влияние этого гена на миелин не только реально, но и сохраняется у разных видов, включая данио-рерио и мышей», — сказал Мурти. «Это даёт нам мощные модели для дальнейшего изучения заболевания и скрининга потенциальных лекарственных препаратов».

Теперь команда планирует глубже изучить, как этот ген регулирует сложный клеточный механизм, лежащий в основе образования миелина. Это включает в себя выявление других белков, которые могут работать параллельно с ним, помогая миелинизирующим клеткам воспринимать физическую среду вокруг них в мозге.

«Мы находимся в начале нового направления исследований», — добавил Мурти. «Мы хотим понять точные этапы формирования миелина , где этот ген играет роль, и можно ли воздействовать на этот процесс с помощью лекарств. Если это так, это может изменить подход к лечению как редких лейкодистрофий, так и более распространённых заболеваний, таких как рассеянный склероз».

Исследование является результатом уникального сотрудничества лабораторий Мурти, Монка и Эмери в Университете штата Огайо, объединяющего опыт в области молекулярной биологии, генетики, модельных организмов и физиологии.

«Такая работа возможна только в такой высококомандной среде, как в OHSU», — сказал Мурти. «Наша команда объединила разные точки зрения для решения сложной и значимой проблемы. Невероятно волнительно думать о том, какое долгосрочное влияние это может оказать на пациентов».