Регуляция работы нервной системы до сих пор остается во многом непонятной. Как мозг точно настраивает работу каждого отдельного нейрона или какой-то группы клеток? Как нервные клетки справляются с повреждающими воздействиями? Почему у некоторых людей такие воздействия приводят к развитию заболеваний, а у других нет?
Фото: Science Photo Library - KTSDESIGN / Getty Images
Фото: Science Photo Library - KTSDESIGN / Getty Images
В поисках ответов на эти вопросы команда ученых из РНИМУ приступила к научному исследованию «Влияние повышенного уровня длинной некодирующей РНК NEAT1 на клеточный стресс в первичных нейрональных культурах».
Подробнее о работе нам рассказал Михаил Кухарский, доктор биологических наук, доцент кафедры общей и клеточной биологии медико-биологического факультета РНИМУ им. Н. И. Пирогова, исполняющий обязанности заведующего лабораторией генетического моделирования нейродегенеративных процессов ИФАВ РАН.
Перспективное направление
В последние годы появляется все больше информации о важной роли некодирующей части генома в этих процессах. Многие некодирующие РНК (на основе которых не образуется белков) играют роль тонких регуляторов основных функций нервной системы, а нарушения в их работе приводят к развитию патологических состояний. Заболевания нервной системы можно отнести к одним из наиболее загадочных, многие из них являются неизлечимыми. Нехватка фундаментальных знаний о принципах функционирования мозга в норме и при патологии не позволяет продвинуться в разработке эффективных методов лечения. Для того чтобы изменить это, нам нужно ответить на вопросы, которые мы поставили для себя в начале.
Мировое исследование
Исследования функций некодирующих РНК, в том числе длинных некодирующих РНК (их длина больше 200 нуклеотидов), в нервной системе ведутся во многих ведущих лабораториях мира. Именно в последние годы с развитием технологий секвенирования РНК стало понятно, что огромный пласт молекул РНК раньше ускользал от внимания исследователей, их просто не обнаруживали или считали незначимым шумом. На данный момент в геноме обнаружено около 300 тыс. только длинных некодирующих РНК. Но самое главное — ученым стало понятно, что они имеют очень важное значение для развития и функционирования нервной системы. Для некоторых заболеваний, например фронто-темпоральной деменции, шизофрении, болезни Альцгеймера и др., обнаружилась связь между нарушениями в работе длинных некодирующих РНК и их развитием. Однако конкретный механизм участия таких РНК в патогенезе этих заболеваний остается во многом неясным.
Основная цель
Одной из ключевых целей нашего исследования является оценка последствий нарушения или изменения функций длинных некодирующих РНК для клеток нервной системы на примере РНК NEAT1. Изменение уровня этой РНК было обнаружено в мозге пациентов с нейродегенеративными и психическими заболеваниями. Мы планируем узнать, как повышение количества данной РНК в нервных клетках влияет на их свойства, например на способность сопротивляться клеточному стрессу и сохранять при этом жизнеспособность. Ведь это ключевой момент, от которого зависит, разовьется болезнь или нет.
Практическое применение в здравоохранении
Направленное изменение количества данной РНК в клетке может рассматриваться как потенциальный способ повышения выживаемости нервных клеток при развитии патологических изменений, приводящих к клеточному стрессу и гибели. Регуляторный характер влияния некодирующих РНК делает их удобной мишенью, воздействие на которую, в отличие от белок-кодирующих генов, не приводит к изменению базовых клеточных процессов и будет иметь меньшее количество возможных побочных эффектов.
Первые результаты
Для моделирования ситуации повышения уровня NEAT1 мы используем клетки нервной ткани, полученные от генетически модифицированных мышей, которые имеют копию гена, кодирующего NEAT1 человека, а следовательно, синтезируют больше этой РНК, чем обычные животные. На данный момент нам уже известно, что избыток NEAT1 в нервных клетках по-разному влияет на их выживаемость при стрессе и в зависимости от типа стрессового воздействия может играть как негативную, так и протекторную роль. В дальнейшем мы попытаемся выяснить, от чего это зависит и как можно повысить устойчивость клеток, влияя на NEAT1.
Исследование проводится на грант РНФ 22-25-00645