Исследователи с факультета медицины и хирургии Католического университета в Риме и Университетского клинического фонда А. Гемелли IRCCS разработали инженерный белок, улучшающий память.
Нейробиологи с факультета медицины и хирургии Католического университета в Риме и Университетского клинического фонда Агостино Гемелли IRCCS генетически модифицировали молекулу, белок LIMK1, который в норме активен в мозге и играет ключевую роль в памяти.
Они добавили “молекулярный переключатель”, который активируется при введении препарата рапамицин, известного несколькими своими омолаживающими эффектами на мозг.
Совместное исследование со значительными последствиями
Это результат исследования, опубликованного в журнале Science Advances, в котором принимают участие Католический университет в Риме и Университетский клинический фонд Агостино Гемелли IRCCS. Исследование координировал Клаудио Грасси, профессор физиологии и директор департамента нейробиологии.
Исследование, проводимое при поддержке Министерства образования, университетов и научных исследований Италии, Фонда Американской ассоциации по борьбе с болезнью Альцгеймера и Министерства здравоохранения Италии, имеет большой потенциал применения, улучшая наше понимание функций памяти и облегчая поиск инновационных решений для лечения нейропсихиатрических заболеваний, таких как деменция.
Роль LIMK1 в процессах запоминания
Белок LIMK1 играет решающую роль в определении структурных изменений в нейронах, а именно в формировании дендритных отростков, которые улучшают передачу информации в нейронных сетях и играют решающую роль в процессах обучения и запоминания.
Проф. Клаудио Грасси, старший автор исследования, объясняет: “Память – это сложный процесс, который включает модификации синапсов, которые представляют собой связи между нейронами, в определенных областях мозга, таких как гиппокамп, который представляет собой нервную структуру, играющую решающую роль в формировании памяти.
“Это явление, известное как синаптическая пластичность, включает изменения в структуре и функции синапсов, которые происходят, когда нейронная цепь активируется, например, под воздействием сенсорных ощущений. Этот опыт способствует активизации комплекса сигнальных путей с участием многочисленных белков на свете”. Грасси добавляет.
“Некоторые из этих белков особенно важны для памяти, фактически, пониженная экспрессия или модификации этих белков связаны с изменениями когнитивных функций. Одним из таких белков является LIMK1. Целью нашего исследования было регулирование активности этого белка, поскольку он играет ключевую роль в созревании дендритных отростков между нейронами. Контроль LIMK1 с помощью лекарственного средства означает способность стимулировать синаптическую пластичность и, следовательно, физиологические процессы, которые зависят от него ”, – подчеркивает профессор Грасси.
Хемогенетическая стратегия: новый подход к улучшению памяти
Кристиан Риполи, адъюнкт-профессор физиологии Католического университета и первый автор исследования, добавляет: “Ключ к этой инновационной ‘хемогенетической’ стратегии, которая сочетает генетику и химию, как раз связан с использованием рапамицина”, иммуносупрессивного препарата, который, как известно, увеличивает продолжительность жизни и оказывает благотворное воздействие на мозг в доклинических моделях”.
“Поэтому мы изменили последовательность LIMK1 белка, вставив молекулярный переключатель, который позволял нам активировать его, по команде, через администрацию рапамицин,” профессор – Риполи подчеркивает.
“У животных с возрастным снижением когнитивных функций использование этой генной терапии для модификации белка LIMK1 и активации его препаратом привело к значительному улучшению памяти. Этот подход позволяет нам манипулировать процессами синаптической пластичности и памятью в физиологических и патологических состояниях. Более того, это прокладывает путь для разработки дальнейших ‘инженерных’ белков, которые могли бы революционизировать исследования и терапию в области неврологии ”, – подчеркивает эксперт.
“Следующим шагом будет проверка эффективности этого метода лечения на экспериментальных моделях нейродегенеративных заболеваний, проявляющихся дефицитом памяти, таких как болезнь Альцгеймера. Также дополнительные исследования будут необходимы, чтобы подтвердить использование данной технологии у человека на свете”. Грасси заключает.
