Работая в сотрудничестве с японскими учеными, исследователи из Пенсильванского университета впервые обнаружили форму CSNB у собак. Их открытие и последующая охота за генетической мутацией, ответственной за это, может однажды позволить разработать генную терапию для исправления дисфункции как у людей, так и у собак.Они сообщили о своих выводах в PLOS ONE.
В команду вошли Гаутами Дас из Школы ветеринарной медицины Пенсильвании, научный сотрудник, получивший докторскую степень; Кейко Миядера, доцент офтальмологии; и Густаво Агирре, профессор медицинской генетики и офтальмологии. Их главным сотрудником был Минео Кондо, профессор и заведующий кафедрой офтальмологии Высшей школы медицины Университета Мие в Цу, Япония, от которого они узнали об уникальной популяции гончих с проблемами ночного видения.
Собаки были выведены японской фармацевтической компанией и демонстрировали поведение, характерное для куриной слепоты.«При ярком свете они могут ходить и легко перемещаться, но в темноте они как бы замерзают», — сказал Агирре. «Это действительно очень драматично».
Компания привлекла опыт команды Кондо, которая подтвердила, что состояние было CSNB, с помощью физиологических измерений функции сетчатки глаза собак.«Они использовали метод, называемый электроретинографией, который можно использовать в качестве диагностического инструмента для пациентов-людей», — сказал Миядера. «Вы мигаете светом, и вы можете улавливать сигналы, исходящие от фоторецепторов и других клеток сетчатки.
Делая это с разной интенсивностью света и в разных ситуациях адаптации к темноте и свету, вы можете определить конкретное состояние собак».У всех пораженных собак наблюдались признаки, характерные для CSNB, в частности, для типа, известного как полный CSNB по Шуберту-Борншейну, который также наблюдается у людей. В этом состоянии происходит сбой в процессе передачи сигналов между фоторецепторными клетками сетчатки и биполярными клетками.Японские исследователи сначала оценили родословную собак, чтобы определить, как это заболевание передается по наследству, и обнаружили, что это аутосомно-рецессивное заболевание; Другими словами, собаке нужны две копии мутировавшего гена, чтобы быть затронутым.
Этот процесс также позволил ученым увидеть, какая из собак была переносчиком болезни.Кондо обратился к исследовательской группе Агирре, чтобы глубже изучить молекулярные основы болезни и попытаться найти генетическую причину.Поскольку паттерн наследования, который они наблюдали у собак, характерен для нескольких форм куриной слепоты человека, ученые исследовали генетические маркеры как у куриных слепых, так и у собак-носителей, чтобы увидеть, есть ли у них мутации в генах, которые также вызывают болезнь у пораженных людей.
Но их анализ не смог выявить каких-либо совпадений с человеческими условиями; тем не менее, это позволило им исключить 11 генов-кандидатов и два других функционально значимых гена.
Продолжая поиск ответственного гена, исследователи Penn Vet также исследовали больных собак, собак-носителей и нормальных собак на предмет паттернов экспрессии генов, участвующих в работе колбочек, палочек, синапсов фоторецепторов и нескольких ключевых элементов, ответственных за связь между фоторецептором и ганглиозными клетками сетчатки. . Опять же, они не смогли выявить четких закономерностей, чтобы указать, какой ген ответственен за это состояние.Однако они обнаружили четкую закономерность между пораженными, носителями и нормальными людьми, когда использовали белковые маркеры, которые маркируют синаптический конец фоторецепторных клеток. Пораженные особи имели более низкую маркировку по сравнению с индивидуумами-носителями, которые, в свою очередь, имели более низкую маркировку по сравнению с контрольными собаками.«Мы часто сталкиваемся с заболеванием, когда у нас наблюдается потеря функции, которая даже без потери клеток, белки и рецепторы могут перераспределяться в разные места», — сказал Агирре.
Ген, ответственный за состояние этих собак, остается загадкой, но исследователи полагают, что общегеномный подход с помощью полногеномного секвенирования сузит их охоту. Ученые воодушевлены такой возможностью, поскольку ген может представлять собой новый ген, ранее не связанный с CSNB, или новый способ, которым мутация может вызывать заболевание.«Возможно, мутация находится в регуляторной области неидентифицированного гена, например, внутри интрона или промотора», — сказал Дас.Как только они его обнаружат, они могут приступить к разработке подхода к лечению этого заболевания с помощью генной терапии — стратегии, которую группа Агирре неоднократно находила успешной на собаках.
И это может найти применение и у людей.«Хорошая новость об этом состоянии в том, что оно не прогрессивно», — сказал Миядера. «У вас есть все клетки, которые вам нужно лечить».