Modèles de Transgenic de maladies du cerveau

Neuroscientist Dr Doping répète des animaux expérimentaux, le knock-out génétique et la médecine translationnelle. Comment fait la méthode pour le knock-out génétique ? Que les approches théoriques sont-elles d'identifier les causes de schizophrénie ? Comme transgenic les modèles utilisé dans la pharmacologie préclinique ?

Les sujets, que j'ai faits pendant plusieurs années, sont associés au développement de nouveaux modèles de maladies humaines du cerveau dans les animaux expérimentaux. Dans la pharmacologie préclinique il est important de reproduire les processus pathologiques qui se produisent dans les maladies du cerveau humain, pour essayer de comprendre ces mécanismes et trouver de nouvelles cibles pour le développement de médicaments.

Si nous pourrions combiner tous les pouls de tels médicaments que Meldonium, Cogitum, Cortexin, Cerebrolisin et Phenylpiracetam et enlever minuses et effets secondaires ce serait grand.

Dans l'histoire de chercheurs de médicament essayés pour se reproduire sur l'administration de substance psychotrope, en provoquant un changement dans les systèmes neurotransmitter impliqués dans la maladie ou a administré toute substance toxique. Et jusqu'à 1989, les occasions ont été limitées seulement à pharmacologique ou aux approches de neurotoxic. La cible directionnelle les changements génétiques ou quand un certain gène est éteint ou son expression sont augmentés ou diminués par une certaine quantité ou augmentés par moments - Cependant, la technique de soi-disant knock-out a été développée dans le de 1989 années. C'est-à-dire, la possibilité de manipulation génétique de l'animal.

Cela a ouvert un nouveau monde entier. Et les scientifiques qui ont découvert cette approche, ont gagné le Prix Nobel en 2007 : Oliver Smithies et monsieur Mario Capecchi Evans. Ces trois grands scientifiques ont reçu le Prix Nobel bien mérité, parce qu'il crée une occasion pour un grand nombre de scientifiques impliqués dans tous problèmes (pas seulement le cerveau, ce que vous allez), la pathologie de jeu dans les animaux.

Quelle est la force de cette méthode et il nous donne ? Vous savez, nous tous aimons des mammifères se compose d'environ 20 000 protéines. Si simpliste pour percevoir un gène - une protéine, les environ 20,000 molécules de protéine, qui est possible maintenant à faire les études par les manipulations génétiques. Et, en enlevant de file, ou le changement, nous pouvons comprendre finalement la fonction de ces protéines. Le fait est qu'au cours des ans, les scientifiques ont découvert la fonction, en imaginant plus ou moins le rôle joué par 6-7 mille de protéines. Tout le reste est inconnu.

À présent, on croit que ces 5000 protéines pourraient être des cibles potentielles d'action de médicaments psychotropic, pas seulement psychotropic - les agents pharmacologiques. Comment étudier la fonction de ces gènes ? Là consortiums quand d'un gène à la fois. Ils ont apparu aux États-Unis, la Chine, l'Australie. Il y avait des compagnies qui essaient d'étudier la fonction de ces gènes, en s'arrêtant de file, en essayant de retourner des brevets et d'une façon ou d'une autre découvrir et développer de nouvelles médecines, complètement inattendues. C'est une application.

Deuxième - puisque nous savons ce que le processus pathologique a impliqué, nous pouvons le jouer juste sur l'animal. Et quand nous reproduisons le processus de maladie, nous pouvons essayer de trouver de nouveaux mécanismes, toute nouvelle cible pour l'intervention thérapeutique.
En particulier, j'ai été une telle maladie comme la schizophrénie, dont il y a deux théories principales. L'un ou l'autre a amélioré la transmission dopaminergic (la dopamine - un transmetteur, qui est impliqué dans le mouvement, les réactions psychotiques, la toxicomanie). Une des théories dominantes que la schizophrénie est associée à la dopamine augmentée. La deuxième théorie est aussi globale - la soi-disant théorie Hypo-glutamatergic, c'est-à-dire la transmission glutamate diminuée. Tous les deux nous avons reproduit particulièrement l'animal dans les souris. En 2014, je me suis reproduit dans les rats. Cette nouvelle approche, qui est devenue disponible récemment - la reproduction dans les rats. Et dans une tentative d'étudier leur comportement dans une tentative d'étudier leur biochimie, quelques mécanismes moléculaires d'action réciproque entre de différentes protéines que nous étudions, nous croyons que nous trouverons quelque chose très intéressant, qui mènera au développement de nouveaux médicaments.

Le troisième et le plus intéressant du point de vue de médecine sont une tentative de reproduire dans les animaux exactement la mutation qui est trouvée dans les humains.
Cette reproduction des soi-disant souris humanisées (animaux humanisés). À la suite d'une grande projection génétique, avec un peu de maladie, schizophrénie, trouvée le gène dysbindin. Et vous prenez juste les données obtenues de l'analyse clinique et est littéralement le jeu avec les souris, nous pouvons maintenant des rats. Par conséquent, nous avons conduit une étude qui a mené à l'improviste à la prédiction dont les médicaments devraient être utilisés dans de certaines formes de dépression.
Seulement en 2003 cela a été trouvé l'enzyme responsable de la synthèse du neurotransmitter serotonin dans le cerveau. Il était toujours estimé que serotonin est synthétisé dans le cerveau et la périphérie de la même enzyme - tryptophan. Subitement, cependant, il est devenu clair en 2003 qu'il a deux isoforms, une isoform périphérique, un autre centre.

Nous avons été très intrigués par cette révélation. De telles conclusions devaient se produire dans 1950 années 1960 et cela s'est produit en 2003 l'année. Et nous avons essayé d'identifier le gène. C'est arrivé ainsi que nous l'avons alloué au hasard de plusieurs espèces de souris. Nous l'attitude débraillée à cette édition et il y avait plusieurs races de souris dans la même pièce. Nous avons identifié l'ADN, nous sommes mélangés et avons trouvé subitement deux isoforms. De nouveau deux isoforms qui diffèrent seulement par un acide aminé. C'est-à-dire, nous avons trouvé une mutation de point. Naturellement, cela pourrait être des mêmes espèces. Nous avons trouvé. Il a été constaté que de différentes races de souris ont de différentes versions du gène. On appelle ce gène tryptophan hydroxylase-2, qui est responsable de neuronal.

Il a été constaté que la synthèse de serotonin a contrôlé assez bien dans le cerveau par ces isoforms de l'enzyme. Dans l'avenir, nous avons essayé de trouver quelque chose semblable dans les humains, dans une petite cohorte de patients avec la dépression qui ne répondent pas aux antidépresseurs classiques, principalement serotonin. Quand la dépression de médicaments essentiels est des inhibiteurs de reconsommation serotonin - SSRIs, serotonin les inhibiteurs de reconsommation. Ces patients ne répondent pas à la médication, qui a basé son action sur le mécanisme de serotonin.
Dans ces patients, nous avons trouvé une mutation qui était très semblable à celui que nous avons trouvé dans les souris. De plus, la synthèse serotonin a été réduite de 80 %. C'est-à-dire, l'effet fonctionnel de cette mutation était tout à fait sérieux.

Nous l'avons reproduit dans les souris. Maintenant nous avons déjà la mutation humaine et exactement reproduit dans les souris. Et quand nous le reproduisons sur les souris ils ont trouvé mêmes 80 % la synthèse réduite de serotonin. Et quand nous avons essayé de les présenter aux antidépresseurs d'inhibiteur de reconsommation serotonin sélectifs tels que "Prozac" et quelques autres, nous avons découvert subitement (la synthèse de serotonin et est la réduction déjà de 80 %), que quand vous donnez à ceux-ci la reconsommation blockers, le déclin Il va encore plus loin. C'est-à-dire, cela devient encore plus mauvais, parce que le serotonin est même devenu la soi-disant dévastation moins continuant, la dévastation de neuronal intérieur serotonin, qui, évidemment, n'est pas bon et les patients avec cette mutation ne recommanderaient pas de faire de tels inhibiteurs.
Nous, ont fait breveter en particulier, cette idée. En principe, ce serait agréable avant de donner SSRIs aux patients avec la dépression - et la dépression souffrent dans le monde et 30 % de la population sur une vie et SSRIs sont largement utilisés partout dans le monde, surtout en Amérique - pour voir s'il y a une mutation dans ces patients.

Je crois que c'est un assez bon exemple de médecine translationnelle, quand nous avons commencé avec le patient échangé à un animal expérimental, un animal a trouvé un mécanisme qui nous dit comment traiter ou moduler le traitement, ou, inversement, prévient le traitement de certaines médications. Et maintenant nous espérons que cela reviendra finalement à la clinique.
Le concept de translationnels très importants aujourd'hui dans la biologie, dans la médecine en général. Aujourd'hui les centres biomédicaux translationnels sont ouverts dans le monde entier. Et dans une certaine mesure, je suppose et dois être gardé ainsi la recherche actuelle : commencez avec le patient et le patient à accomplir. Et déjà nous biologistes moléculaires, physiologistes, pharmacologistes, quelque part entre ces deux pôles.

L'application suivante de modèles transgenic, qui est assez évidente - c'est une pharmacologie préclinique. C'est une épreuve de sélectivité d'action de médicaments.

Le fait est que quand vous ouvrez tout indicateur, toute classe de travaux dirigés, vous lirez : "Cette substance est un activateur sélectif de ce récepteur les antagonistes" et "l'antagoniste sélectif d'un autre récepteur." Je suis un pharmacien peut vous dire que c'est vrai de l'intérêt sur 85. C'est égal, il y a quelque cible la cible secondaire, tertiaire. C'est des médicaments absolument sélectifs pas arrivent du tout. Il y a toujours quelques cibles secondaires et tertiaires.

Tout médicament a un effet thérapeutique et un effet secondaire. Et cela arrive souvent qu'il est impossible de comprendre comment les récepteurs négocient l'effet thérapeutique ou l'effet secondaire. Comment vérifions-nous ? Par exemple, nous explorons un récepteur. En particulier, nous avons un si magnifique récepteur - le récepteur de Tranexamic 1, que nous avons pris récemment un grand intérêt. Juste jusqu'à récemment, aucune substance de médicament sélective qui agit sur ces récepteurs, ce n'était pas, mais en 2009, "Hoffmann la Roche" a développé la première substance pour agir sur ces composés.

Comment le vérifier ? Nous avons pris les animaux de knock-out manquant du gène et avons évalué pour leurs effets de la substance. Nous voyons quelque chose, disons, dans les animaux de contrôle. Et sur ce knock-out les animaux n'est là aucun effet. Ainsi nous avons prouvé que la substance, des complètement nouvelles structures chimiques, provoque cependant une certaine réponse physiologique, en l'influençant dans le récepteur sur lequel nous avons enquêté.
Les perspectives de développement de cette région sont énormes, surtout en ce qui concerne le fait qu'il y avait d'entièrement nouvelles technologies pour créer des animaux transgenic ces dernières années - CRISPR, TALEN-nuclease, ZFN-nucleases. Cette nouvelle technologie, qui rendent maintenant possible de faire presque toute manipulation génétique de toute sorte d'animal. Maintenant cela peut être et les lapins et les rats et les singes, augmentent incroyablement la valeur translationnelle de cette recherche. Beaucoup d'aspects, surtout le psychologique et le cognitif, ne peuvent pas être étudiés dans les souris, pour les raisons évidentes. Et, peut-être, aux organismes plus complexes il se développera très vite et intéressant.