В рамках данного проекта было создано две мышиных модели заболеваний человека- болезни Альцгеймера и аутосомно-рецессивного ретинита. На одну из них получен патент (номер патента: № RU 2 791 687 C1), а на вторую подана заявка на патент.
Точные причины возникновения Болезни Альцгеймера у большинства пациентов остаются неизвестными. Одной из гипотез является нарушение гомеостаза ионов кальция за счет чрезмерной активности рецепторов NMDAR, что в конечном итоге вызывает апоптоз. Белок Glun3A, кодируемый геном grin3а, является регуляторной субъединицей NMDAR. Рецепторы NMDAR, в состав которых входит субъединица GluN3A, активируются глицином и не способны активироваться глутаматом. Было выдвинуто предположение, что GluN3A имеет важное значение для устойчивого гомеостаза Ca2+, и дефицит этого белка является патогенным для БА. Изучение моделей животных с нокаутом гена grin3а имеет большое значение для понимания патогенеза нейродегенеративных заболеваний головного мозга, в частности БА. Для поиска новых терапевтических подходов и доклинических исследований новых лекарственных препаратов для лечения БА необходимы адекватные животные модели. Доступность подходящих и легко генерируемых моделей животных важна для доклинической оценки потенциальных методов лечения БА, предназначенных для использования у людей.
В мире широко ведутся исследования, посвященные биофизическим свойствам нейронов и особенностям нейропередачи. Существуют многочисленные методы, основанные на использовании изменения оптических свойствах мозговой ткани в зависимости от физиологического состояния. Эти методы могут быть применены in vitro и in vivo, - в последнем случае – как транскраниально, так и на открытом мозге, в клинической практике и в экспериментах на животных. Генетически закодированные индикаторы напряжения произвели революцию в мониторинге активности нейронов, предлагая исключительную точность как пространственного, так и временного разрешения. Однако эффективность индикаторов напряжения тока сдерживается ограниченной яркостью и фотостабильностью флуоресцентных белков и родопсино. Гибридный генетически закодированный индикатор напряжения Voltron в комплексе с синтетическими красителями превосходит традиционные флуорофоры на основе белков по уровню яркости и стабильност. Следовательно, Voltron позволяет получать изображения нейронов in vivo и значительно увеличить продолжительность визуализации. Недавний прогресс в области флуоресцентной визуализации предоставил нейробиологам возможность наблюдать за сложной работой множества отдельных нейронов. Кроме того, активное развитие оптического инструментария также предполагает, что трансгенные мыши, несущие индикатор напряжения Voltron, потенциально могут служить ценными моделями для будущих исследований по визуализации мозга.
Пигментный ретинит, ассоциированный с мутацией в гене pde6b, является одной из серьезных причин необратимой слепоты и инвалидизации в трудоспособном возрасте в развитых странах. Ген pde6b кодирует β-субъединицу фосфодиэстеразы циклического гуанидинмонфосфата (цГМФ). Инактивирующие мутации в гене pde6b приводят к постоянному открытию управляемых цГМФ катионных каналов в мембране фоторецепторов, что вызывает гибель данных клеток в результате апоптоза. В рамках данного проекта мы создали и запатентовали мышиную модель болезни аутосомно рецессивного пигментного ретинита с нокаутом гена pde6b. Данная модель представляет собой интерес для оценки эффективности различных прототипов препаратов генной терапии на основе аденоассоциированных векторов.
Рекомбинантные аденоассоциированные вирусные векторы широко используются в качестве носителей для доставки генетических конструкций в клетки сетчатки. Внедрение в клиническую офтальмологическую практику методов генной терапии позволит значительно увеличить эффективность лечения ряда глазных заболеваний, многие формы которых до недавнего времени считались неизлечимыми. Наиболее распространенными видами моногенных заболеваний сетчатки, потенциально пригодных к лечению генной терапией, являются патологии, приводящие к нарушению фототрансдукции. Аденоассоциированные вирусные векторы, несущие элементы цикла фототрансдукции, – это принципиально новый класс лекарственных средств на основе генетически измененных вирусов, способных специфично доставлять необходимый генетический материал в клетки органа зрения, восстанавливая при этом функцию недостающих молекулярных и клеточных структур.