Американские медики получили клеточную модель для изучения механизмов тяжелой генетической болезни — синдрома Вильямса. Такие нейроны отличаются повышенным количеством дендритов и низкой жизнеспособностью. Статья об исследовании опубликована журналом Nature.

Синдром Вильямса — тяжелое генетическое нарушение развития, которое проявляется характерной внешностью, напоминающей лицо фольклорного эльфа с низким лбом, широким разлетом бровей, плоским носом-«пуговкой», большим ртом и длинными редкими зубами. Для страдающих этой болезнью характерно серьезное снижение умственного развития при сохранении отдельных интеллектуальных способностей. Также они отличаются исключительно высокой общительностью, приветливостью, доверчивостью и добродушием.

Установлено, что синдром Вильямса связан с делецией определенного участка в одной из двух копий седьмой хромосомы. Длина потерянного фрагмента составляет около 3 миллионов пар оснований и затрагивает 25 генов. Однако за примечательным исключением гена эластина, потеря которого проявляется в нарушениях формирования стенок сосудов, функции этих генов остаются, по большей части, неизвестными. Поэтому механизм возникновения заболевания неясен, и эффективных методов его лечения не существует. Медики, работающие под руководством Элисон Мюотри (Alysson Muotri) из Калифорнийского университета в Сан-Диего, считают, что их новая работа поможет выяснить многие важные детали развития болезни, которая поражает в среднем одного новорожденного на 10 тысяч, вне зависимости от пола и национальной принадлежности.

Авторы отобрали пятерых страдающих синдромом Вильямса детей в возрасте от 8 до 14 лет, подтвердили болезнь генетическим анализом и отобрали образцы соматических клеток из ткани зубов, выпавших у них естественным образом. Разнообразные клетки зубной пульпы, в том числе нейроны, образуются из одной линии стволовых клеток. Используя сигнальные белковые факторы Яманаки, Элисон Мюотри и ее коллеги «вернули» взрослые дифференцированные клетки, выделенные из пульпы, в такое раннее состояние. Затем ученые запустили их превращение в нейроны и исследовали характеристики этих клеток.

Обнаружилось, что нейроны, полученные из клеток больных синдромом Вильямса, анатомически заметно отличаются от нормальных. Авторы, в частности, отметили их замедленную скорость деления и роста, и усиленный апоптоз, «запрограммированную гибель» клеток. Они сильно ветвятся и образуют повышенное количество дендритов с большим числом шипиков (структур, образующих синапсы с аксонами других нейронов). В итоге ткань, которую образуют такие нейроны, отличается необычной связностью между клетками и множеством синапсов.

Кроме того, ученые показали, что увеличенная активность апоптоза может быть связана с одним из генов, подвергшихся делеции, — FZD9, белковый продукт которого участвует в регуляции клеточного деления. Это подтвердили эксперименты с нарушением работы FZD9 в аналогичной линии клеток-предшественниц нейронов, полученных из клеток пульпы здоровых людей.

Стоит заметить, что ранее команда Элисон Мюотри уже использовала такой подход для получения модельной линии клеток для аутизма — болезни, для которой, в отличие от синдрома Вильямса, характерна резко ослабленная способность к социализации. «Новая модель с использованием индуцированных плюрипотентных стволовых клеток заполняет существующий пробел в представлениях о клеточной биологии синдрома Вильямса, — заключают авторы работы, — и может принести новые находки молекулярных механизмов, лежащих в основе болезни и работы „социального мозга“ человека».

Автор: Роман Фишман