Новое исследование Дэвида Вестэуэя, доктора философии из Университета Альберты, и Иржи Сафара, доктора философии, Медицинского факультета Университета Кейс Вестерн Резерв, раскрыло механизм контроля качества в клетках мозга, который может помочь держать под контролем смертельные неврологические заболевания в течение месяцев или лет.
Результаты, опубликованные в The Journal of Clinical Investigation, "представляют собой прорыв в понимании тайной жизни прионных молекул в головном мозге и могут предложить новый способ лечения прионных заболеваний," сказал Вестэвей, директор Центра прионов и болезней сворачивания белков и профессор неврологии на факультете медицины и стоматологии Университета Альберты.
Прионные заболевания приводят к неизлечимым нейродегенеративным расстройствам, таким как болезнь Крейтцфельда-Якоба у людей, коровье бешенство (губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота) и хроническая болезнь истощения у оленей и лосей. Заболевания вызваны превращением нормальных клеточных прионных белков в болезненную форму.
В течение многих лет ученые были озадачены двумя необъяснимыми характеристиками прионных инфекций: сильно различающимися бессимптомными периодами, длящимися до пяти десятилетий, и, когда симптомы действительно возникают, сильно варьирующимся накоплением пораженных белков. Поразительный контраст: прионы в пробирках быстро реплицируются и за несколько дней достигают уровней, обнаруженных в мозге на последней стадии болезни.
"Наше исследование исследовало молекулярный механизм этой интригующей головоломки," сказал Сафар, содиректор Национального центра наблюдения за патологией прионных заболеваний и доцент кафедры патологии и неврологии Медицинского факультета Университета Кейс Вестерн Резерв.
Разбирая эти загадки, Уэстэвей, Сафар, их команды и другие исследователи из США.S., Италия и Нидерланды изучали молекулу под названием «тень прионного белка».’
"Резкие изменения в этом теневом белке заставили нас расширить наш взгляд, включив в него сам нормальный прионный белок," сказал Westaway. "Это критически важная молекула в клетках мозга, потому что ее используют в качестве сырья для производства больных прионных белков."
Производство и деградация нормального прионного белка ранее привлекали мало внимания, потому что предполагалось, что его производственный конвейер не менялся.
"Загадка длительного бессимптомного периода времени требовала сортировки различных типов молекул прионного белка. Наша лаборатория разработала новые методы, позволяющие выявить эти тонкие различия в форме," Сафар сказал.
Исследователи обнаружили заметное снижение количества нормального прионного белка при восьми различных типах прионных заболеваний. Поразительно, но это падение произошло за несколько месяцев или лет до того, как модели на животных показали характерные клинические симптомы заболевания головного мозга.
"Мы уверены, что клетки, подвергающиеся атаке прионов, умнее, чем мы когда-то думали," Westaway сказал. "Они не только ощущают молекулярное пиратство со стороны больных белков, но также принимают простой и, по крайней мере, частично эффективный защитный ответ – они минимизируют количество сырья из конвейера для производства прионов."
"Мы считаем, что можем убить двух зайцев одним выстрелом, потому что нормальный прионный белок также является рецептором токсичности. Усиление этой естественной защитной реакции может быть предпочтительным способом лечения прионных инфекций," Сафар добавлен.
Открытие в ходе исследования естественной защитной реакции также может объяснить длительный латентный период при других более распространенных нейродегенеративных заболеваниях.
"Доклиническая фаза болезни – до появления симптомов – это когда вы хотите все исправить. Возможно, мы сможем остановить медленное заболевание и полностью остановить его," Westaway сказал. "Поскольку некоторые ученые считают, что нормальный прионный белок является дополнительным фактором гибели клеток мозга при болезни Альцгеймера, новое понимание редких, но смертельных прионных заболеваний может спровоцировать новые взгляды на деменцию человека."