Ремонтируя гены. Российские ученые выявили причину новой редкой патологии

Исследователи Пироговского университета и Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова установили причину редкого наследственного заболевания, связанного с нарушением усвоения биотина — витамина В7. Для подтверждения своих выводов специалисты создали экспериментальную модель болезни на мышах, воспроизводящую генетические особенности пациентки. Результаты работы опубликованы в научном журнале Frontiers in Cell and Developmental Biology.

По словам разработчиков, созданная модель не имеет известных им аналогов в мире. Она позволит подробнее исследовать механизмы заболевания и проверять возможные способы его лечения.

Научная работа продолжалась около десяти лет — от изучения клинического случая до получения экспериментальных доказательств.

Как ученые обнаружили редкое заболевание

История исследования началась в 2016 году, когда к специалистам обратилась семья из Нижнего Новгорода.

Первый ребенок в семье умер в раннем возрасте от тяжелого заболевания. Позднее похожие симптомы появились у второй дочери.

У девочки наблюдались задержка развития и серьезные нарушения обмена веществ.

Родители обращались в Университетскую клинику Гейдельберга в Германии. Обследование показало признаки нарушения обмена биотина, однако установить точную генетическую причину болезни тогда не удалось.

После возвращения в Россию семья продолжила поиск диагноза при участии отечественных специалистов.

Генетический анализ помог найти причину болезни

Российские ученые применили полноэкзомное секвенирование — метод исследования участков генома, содержащих информацию о строении белков.

В результате были обнаружены два ранее не описанных варианта гена, отвечающего за работу клеточного переносчика некоторых витаминов.

Один измененный вариант девочка получила от матери, второй — от отца.

Нарушения в работе этого гена способны препятствовать поступлению биотина и других необходимых веществ в клетки.

Однако первоначально исследователи не могли утверждать, что именно обнаруженные изменения вызвали заболевание.

Как объяснил директор Института биомедицины Пироговского университета Егор Прохорчук, наличие генетического изменения само по себе еще не доказывает его связь с конкретными симптомами.

Для подтверждения предположения потребовалась дополнительная экспериментальная работа.

Как появилась первая мышиная модель патологии

В 2018 году к исследованию присоединились специалисты Московского государственного университета под руководством Петра Сергиева.

Ученые решили воспроизвести обнаруженные у пациентки генетические изменения в организме лабораторных мышей.

Для этого создали две отдельные линии животных, каждая из которых несла один из выявленных вариантов.

Эксперименты показали, что один из вариантов при наличии двух одинаковых измененных копий гена приводил к гибели животных.

Затем специалисты скрестили представителей полученных линий.

В результате удалось получить мышей с таким же сочетанием генетических изменений, какое было обнаружено у девочки.

Исследование показало, что у животных возникли характерные нарушения обмена веществ, сходные с наблюдавшимися у пациентки.

Таким образом, ученые получили экспериментальные доказательства связи ранее неизвестных генетических вариантов с развитием заболевания.

Почему разработка важна для медицины

Врач-генетик Екатерина Николаева, участвовавшая в исследовании, подчеркнула значение совместной работы клинических специалистов и ученых.

По ее словам, важно не только обнаружить измененный ген, но и установить, каким образом он влияет на состояние человека.

Созданная модель позволила сопоставить генетические особенности с конкретными биохимическими нарушениями.

Это особенно важно для диагностики редких заболеваний, симптомы которых могут напоминать проявления других наследственных патологий.

Исследователи отмечают, что своевременное определение причины болезни помогает правильно выбирать дальнейшую медицинскую тактику.

Ученые планируют искать новые способы лечения

Следующим направлением работы станет исследование возможных подходов к терапии.

Полученная линия мышей позволяет изучать реакцию организма на различные вещества и оценивать последствия экспериментального лечения.

При этом готового лекарственного средства для выявленной патологии ученые пока не представили.

Егор Прохорчук отметил, что созданная модель может заинтересовать специалистов из других стран, занимающихся исследованиями наследственных нарушений обмена веществ.

Еще одно преимущество разработки заключается в возможности сохранять необходимые генетические изменения в последующих поколениях лабораторных животных.

Благодаря этому исследователи смогут продолжать эксперименты без необходимости каждый раз создавать модель заново.

Работа российских ученых, начавшаяся с попытки установить диагноз одному ребенку, в итоге позволила получить новые сведения о редкой наследственной патологии и создать основу для дальнейшего поиска методов ее лечения.