В статье, опубликованной в печатном выпуске журнала Neuron от 16 апреля, исследователи из Университета Айовы Бернд Фрич и Джереми Дункан и их коллеги из Гарвардской медицинской школы вместе с исследователем и корреспондентом Элизабет Энгл описывают, как их исследования мутировавших мышей имитируют человеческие мутации.Все началось с того, что Энгл, исследователь из Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI), и Фриц, профессор и исполнительный директор факультета гуманитарных наук и биологии УИ, начали свое взаимодействие по стимуляции глазных мышц своим нервы, или «иннервация», около 20 лет назад.Приблизительно 10 лет назад Энгл идентифицировала мутировавшие гены у нескольких пациентов с нарушением движения глаз и впоследствии создала мышь с той же мутацией, которую она идентифицировала у людей. Однако, хотя влияние на иннервацию глазных мышц было сопоставимым, все еще не было ключа к объяснению, почему это должно происходить.
Фриц и его бывший докторант по биологии Джереми Дункан работали с исследователями из Гарварда над исследованием развития, чтобы найти точку, в которой нормальное развитие иннервации глазных мышц отходит от мутантов. К их удивлению, это произошло на очень ранней стадии разработки.
Фактически, они обнаружили — только у мутантных мышей — уникальный отек в одном из нервов глазной мышцы.Более подробный анализ показал, что эти опухоли возникли из-за того, что волокна, идущие к глазам от мозга, пытались покинуть нерв, как если бы они уже находились на орбите или в глазнице. Поскольку это произошло так рано, исследователи пришли к выводу, что с помощью этой мутации что-то должно более эффективно транспортироваться к мотонейронам, пытающимся достичь орбиты и глазных мышц; что-то должно быть заставляет эти мотонейроны предполагать, что они уже достигли своей цели, орбиты глаза.
Чтобы проверить эту улучшенную функцию, исследователи разработали еще одну мышь, у которой не было определенного белка и не было обнаружено дефектов мышечной иннервации. Более того, когда они скрестили мышей, несущих уродливые белки, с мышами, у которых не было ни одного из этих белков, у мышей развилась нормальная иннервация.Эти данные предоставили четкое свидетельство того, что пошло не так и почему, но они не дали ключа к разгадке возможного продукта, который более эффективно переносился у мутантных мышей и, логически расширяя, у людей.
Дальнейший анализ показал, что скрещивание их мутантных мышей с другим мутантом, имеющим дефекты иннервации глазных мышц, может усилить эффект любой мутации.Благодаря этому открытию они идентифицировали мутировавший белок, его улучшенную функцию и по крайней мере часть вероятного груза, переносимого этим белком, чтобы обеспечить нормальную иннервацию глазных мышц. Эти данные обеспечивают необходимый уровень понимания для разработки рациональных подходов к предотвращению развития дефекта.
Знание того, что идет не так и в какое время во время разработки, может позволить исправить проблему до того, как она разовьется, путем надлежащих манипуляций. Энгл, Фрицш и их сотрудники в настоящее время разрабатывают новые подходы к спасению нормальной иннервации у мышей.
В будущем их работа может помочь семьям, несущим такие генетические мутации, иметь детей с нормальным движением глаз.