Было показано, что рапамицин увеличивает продолжительность жизни и уменьшает симптомы широкого спектра заболеваний, а на клеточном уровне, как известно, замедляет скорость образования белков. Но новое исследование Солка, опубликованное в журнале eLife, предполагает, что рапамицин также может воздействовать на нервные повреждения, связанные с синдромом Ли, редким генетическим заболеванием, а также, возможно, с другими формами нейродегенерации.«Наше исследование показывает, что производство белка в нейронах является одним из основных источников энергии, и что нейроны с синдромом Ли дегенерируют, потому что не могут поддерживать достаточно высокий уровень энергии», — говорит Тони Хантер, председатель Ренато Дульбекко и Американское онкологическое общество. Профессор лаборатории молекулярной и клеточной биологии Солка, руководивший исследованием.
Предыдущие исследования рапамицина, который блокирует ключевой датчик энергии в клетках, показали, что он может изменять иммунную систему, увеличивать продолжительность жизни и лечить заболевания, включая волчанку и болезнь Альцгеймера. Исследователи предположили, что препарат предотвращает нейродегенерацию, наблюдаемую при болезни Альцгеймера, побуждая клетки разрушать поврежденные компоненты и агрегированные белки.
Но недавние данные намекают, что препарат может также влиять на митохондрии, органеллы, которые действуют как электростанции клеток, производя энергию в форме аденозинтрифосфата (АТФ).Синдэ Чжэн, научный сотрудник лаборатории Хантера, уже изучал свойства клеток, пораженных синдромом Ли, наследственная нейродегенерация которого вызвана мутацией в митохондриальной ДНК, которая снижает выработку АТФ. Чжэн интересовался, как рапамицин повлияет на нейроны, пораженные больными митохондриями.
Он и Хантер объединились с лабораторией Расти Гейджа, профессора лаборатории генетики Солка и заведующего кафедрой Ви и Джона Адлера по исследованиям возрастных нейродегенеративных заболеваний. Чжэн вместе с Лией Бойер, тогда исследователем в лаборатории Гейджа, а теперь руководителем отдела стволовых клеток Солка, генерировали больные нейроны, беря клетки кожи у пациентов с синдромом Ли, перепрограммировав их в стволовые клетки в культуре, а затем уговаривая их развиться в мозг. клетки в блюде.Хотя клетки должны вырабатывать белки, чтобы выжить, производство белка — это очень энергоемкий процесс, и для больных клеток этот процесс оставляет слишком мало запасов энергии, чтобы справиться с клеточным стрессом или другими потребностями.«Снижение производства белка в стареющих нейронах позволяет клетке тратить больше энергии на правильную укладку белков и преодоление стресса», — говорит Чжэн, первый автор новой статьи. «Влияние нашего открытия заключается в том, что модуляция синтеза белка может быть общим подходом к лечению нейродегенерации».
В своем исследовании команда обнаружила, что нейроны с синдромом Ли распадались в блюде и демонстрировали явные признаки истощения энергии. Между тем нейроны синдрома Ли, подвергшиеся воздействию рапамицина, имели больше АТФ и демонстрировали меньшую дегенерацию. Если уменьшить производство белка, больные и поврежденные нейроны смогли выжить дольше.«Мы удивлены и рады тому, что эффект рапамицина по снижению синтеза белка в качестве подхода экономии энергии может привести к потенциальному лечению нейродегенеративных заболеваний, связанных с митохондриями», — говорит Гейдж.
По словам Хантера, это хороший пример ценности изучения болезни в блюде. «Это привело к большому количеству новых открытий в биологии, лежащей в основе этого редкого и малоизученного состояния», — добавляет он.Необходима дополнительная работа, чтобы определить, верны ли результаты по рапамицину на животных моделях синдрома Ли и других нейродегенеративных заболеваний, а также выяснить, как именно рапамицин изменяет метаболизм клеток.