Сердечные аритмии часто имеют генетические причины. Одна и та же мутация часто выявляется у пациентов с однотипной аритмией. Однако с самого начала неясно, имеют ли другие мутации в том же гене такие же эффекты. Эффекты аритмии также могут различаться в зависимости от типа мутации.
Эти знания определенно могут иметь значение для лечения. Это связано с тем, что лекарство, которое особенно хорошо работает с определенной мутацией, может быть менее полезным для других мутаций.
Исследователи давно ищут простую модель, которую можно использовать для создания определенных генетических дефектов и на которой можно будет проверить эффективность веществ.Исследовательская группа, возглавляемая Александром Готтшалком из Института биохимии и Института Бухмана в Университете Гете, использовала нематоду Caenorhabditis elegans, потому что ее легко изменить генетически. Устройство для кормления нематод использует ионные каналы, аналогичные каналам в мышечных клетках сердца млекопитающих. Ионные каналы играют важную роль в регулировании возбуждения сердечной мышцы, и мутации в их генах часто приводят к аритмиям.
Исследователи использовали оптогенетические методы, поскольку устройство для кормления, то есть глотка, естественным образом не качает кровь так регулярно, как требуется для распознавания аритмий. Они ввели фотоактивированные ионные каналы в мышечные клетки, используя генетический подход. Таким образом, устройство можно превратить в активируемый светом мышечный насос с очень регулярным действием. Затем они ввели различные мутации ионных каналов, которые ответственны за так называемый синдром Тимоти (LQT8) у людей.
На практике мутировавший зев затем продемонстрировал аберрантное насосное поведение.«Мы смогли улучшить или обратить вспять эти аритмические эффекты, используя вещество, которое, как уже известно, является фармакологически активным и которое вводят пациентам с синдромом Тимоти в модифицированной форме», — объясняет профессор Александр Готтшалк. Цель состоит в том, чтобы использовать червя для поиска новых активных веществ при других видах аритмии.
Они даже могут быть потенциально специфичными для пациента, если точная мутация передается червю. Легкость генетической изменчивости нематоды в этом отношении очень выгодна по сравнению с мышиной моделью, которую было бы очень трудно создать.
Чтобы облегчить поиск новых лекарств, исследователи также разработали новый оптический метод, с помощью которого можно анализировать несколько животных параллельно.