Регистрация / Вход
Прислать материал

«Анализ генетических
факторов риска нейродегенератинвых процессов: геномные и
транскрипционные исследования»

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0084
Организация
ИМГ РАН
Руководитель работ
Лимборская Светлана Андреевна

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
15.06.2009 - 30.11.2009
Модели церебральной ишемии мелких лабораторных животных являются экспериментальной основой для изучения механизмов, ведущих к гибели нейронов и последующему восстановлению неврологических функций, а также для тестирования нейропротективных препаратов. Наилучшим образом события, происходящие при ишемическом инсульте у человека, отражает модель фокальной ишемии мозга экспериментальных животных, вызванная окклюзией левой средней мозговой артерии. В связи с этим был проведен анализ изменения экспрессии генов нейротрофинов и их рецепторов при фокальной ишемии мозга у экспериментальных животных, вызванной с помощью коагуляционной окклюзии дистального участка (выше места ответвления a. lenticulostriatis) левой средней мозговой артерии. В итоге было обнаружено, что в ипсилатеральной лобно-теменной доле коры, включающей согласно проведенному гистологическому исследованию очаг повреждения, наблюдается повышение транскрипции генов нейротрофинов: Ngf – через 3 часа, Bdnf – через 24 часа, Nt-3 – через 72 часа. Поскольку действие нейротрофинов реализуется через взаимодействие с рецепторами, также было изучено изменение транскрипции генов рецепторов нейротрофинов в условиях использованной нами модели ишемии. При этом изменения транскрипции TrkB в мозге крыс через 3 часа после окклюзии не были выявлены. Более того, через сутки транскрипция TrkB и TrkC была снижена в ишемической коре мозга животных с окклюзией, а через 72 часа – в подкорковых структурах ипсилатерального полушария таких крыс. Таким образом, в условиях использованной нами модели повышение транскрипции нейротрофинов в ишемической коре мозга сопровождалось снижением транскрипции соответствующих рецепторов, наблюдаемое в эту же (Bdnf и TrkB, Ngf и TrkA) или более раннюю (Nt-3 и TrkC) временную точку.
Один из возможных подходов к доклинической диагностике болезни Паркинсона - анализ связанных с развитием заболевания изменений экспрессии генома и выявление генов, уровень экспрессии которых изменяется в ответ на гибель дофаминэргических нейронов уже на доклинической стадии патологического процесса. При этом очевидно, что такого рода изменения могут анализироваться только на ядерных клетках периферической крови как единственном доступном для массового скрининга клиническом материале. Исходя из этого, в рамках настоящего проекта направлениями нашей работы стал поиск маркеров доклинической стадии заболевания на основе изучения изменения экспрессии ряда кандидатных генов заболевания – SNCA и ST13. При этом было показано, что экспрессия обоих генов изменяется при хронических нарушениях мозгового крвообращения - но не ранней стадии болезни Паркинсона. В связи с этим данные гены не могут стать основой для доклинической диагностики заболевания путем анализа транскрипционного профиля.
Развернуть
2
01.01.2010 - 30.06.2010
Модели церебральной ишемии мелких лабораторных животных являются экспериментальной основой для изучения механизмов, ведущих к гибели нейронов и последующему восстановлению неврологических функций, а также для тестирования нейропротективных препаратов. Наилучшим образом события, происходящие при ишемическом инсульте у человека, отражает модель фокальной ишемии мозга экспериментальных животных, вызванная окклюзией левой средней мозговой артерии. На настоящем этапе был проведен детальный анализ влияния ишемии, пептида семакс и его фрагмента Про-Гли-Про на экспрессию генов Egr1 и Sms1. В условиях нашей модели фокальной ишемии мозга содержание мРНК Egr1 в коре обоих полушарий было повышено через сутки после окклюзии. При этом через 3 часа после окклюзии изменения транскрипции гена Egr1 в очаге ишемии не зафиксировано. Такой характер экспрессии Egr1 возможно связан с так называемым явлением распространяющейся депрессии в коре мозга и является маркером отсроченной гибели нейронов, происходящей по механизму апоптоза. У ложнооперированных животных в подкорковых структурах мозга через трое суток мы обнаружили повышение содержания мРНК Egr1. Можно предположить, что индукция этого гена может быть связана как с воспалительным процессом, как правило, имеющим место в этот период, так и с процессами послеоперационного восстановления/ компенсации. Действие семакса на транскрипцию гена Egr1 отмечалось в коре ложнооперированных животных, где совпадало с таковым PGP, и в ишемической коре крыс с окклюзией, где эффекты семакса и PGP были разнонаправленными. PGP действовал на транскрипцию гена Egr1 в коре мозга всех исследованных групп животных: здоровых, ложнооперированных и крыс с окклюзией. Кроме того, у животных с окклюзией PGP также изменял транскрипцию гена Egr1 в подкорковых структурах мозга. Можно предположить, что наблюдаемая нами активация экспрессии гена Egr1 в мозге исследованных групп животных под действием PGP, связана с ролью транскрипционного фактора Egr1 в процессах обучения, формирования памяти и нейропротекции.
На содержание транскриптов гена SMS1 в мозге крыс воздействуют и фокальная церебральная ишемия, и хирургический стресс. Под воздействием ишемического повреждения транскрипция гена SMS1 в коре мозга крыс изменяется во времени: снижается уже через 3 часа после окклюзии, остается на низком уровне, по крайней мере, сутки, на третьи сутки – восстанавливается. Это снижение транскрипции гена SMS1, вероятно, связано с массированной гибелью клеток путем некроза в зоне ишемического повреждения. Восстановление же транскрипции гена SMS1 в этих структурах, по-видимому, отражает процесс активной пролиферации клеток, имеющий место на третьи сутки. На фоне введения препарата семакс в первые 3 часа в лобно-теменной доле коры у здоровых и ложнооперированных животных выявлено снижение относительного уровня мРНК SMS1. В подкорковых структурах здоровых крыс содержание мРНК SMS1 оставалось на сниженном уровне в течение всего периода введения семакса. Действие PGP на транскрипцию гена SMS1 в мозге здоровых и ложнооперированных животных выявлено только на третьи сутки. У этих крыс относительный уровень гена SMS1 снижался в подкорковых структурах мозга. Можно предположить, что, как и при воздействии семакса, ингибирование транскрипции гена SMS1 может быть связано с пролиферацией клеток в подкорковых структурах мозга здоровых и ложнооперированных крыс.
Токсин ротенон вызывает Паркинсон-подобный фенотип у крыс и в настоящей работе проведен анализ изменения транскриптома области черной субстанции мозга крыс с токсической моделью данного заболевания. Всего с использованием технологии экспрессионных микрочипов было выявлено более 400 генов, уровень экспрессии которых изменился у крыс с моделью болезни Паркинсона более чем в 1,4 раза. Этот эффект был более выражен у крыс через 4 недели после введения токсина - если через 2 недели изменилась экспрессия 82 генов, то через 4 недели изменения экспрессии были выявлены уже для более 350 генов. C использованием алгоритма и базы данных DAVID дифференциально экспрессирующиеся гены проводить группирование генов по функциональным группам. При таком анализе через 2 недели после введения ротенона 6, а через 4 недели - 8 функциональных кластеров дифференциально экспрессирующихся генов. Обращает на себя внимание тот факт, что через 2 недели после введения токсина наиболее сильным является ответ генов, связанных с внеклеточным матриксом. Это может говорить о том, что в этот момент преобладает реакция нервной ткани на само введение токсина. Специфические эффекты выражены более слабо и связанные с гормонами и пептидными гормонами процессы кластеризуются во втором по значимости кластере. Через 4 недели на первое место выходит функциональный кластер дифференциально экспрессирующихся генов, связанных с неврологическими системными процессами, системными процессами в целом и межклеточными взаимодействиями. Полученные данные будут в дальнейшем использованы для анализа диффренциальной экспрессии микроРНК в ответ на введение ротенона.
Сформированы три выборки больных: выборка больных острым инсультом, (208 человек), выборка больных с хроническими нарушениями мозгового кровообращения, перенесших инсульт от 3 до 10 лет назад (126 больных) и выборка лиц старческого и пожилого возраста с различными заболеваниями в анамнезе (184 человека в возрасте старше 70 лет).
Развернуть
3
01.07.2010 - 30.11.2010
Проведено моделирование латентной стадии нейродегенеративного процесса при болезни Паркинсона с использованием для моделирования заболевания в качестве токсического агента 6-гидроскидофамина. При этом былв выявлен паттерн диференциально экспрессии-рующихся через 2 и 4 недели после введения токсина генов и показано, что при этой и ранее использованной ротеноновой модели болезни Паркинсона происходит изменение экспрессии сходного набора генов - что говорит об общности патофизилогических механизмов развития паркинсон-подобного фенотипа при разных методах индукции гибели нейронов черной субстанции.
Проведен анализ изменений в экспрессии генов нейротрофинов 1-3 суток после начала фокальной ишемии мозга крыс ишемии под действием аналогов регуляторных пептидов - PGP и семакса.. При этом показано, что в ишемической коре мозга оба исследованных пептида оказывают активирующее воздействие на транскрипцию системы нейротрофинов, обеспечивающих нейропротекцию и выживание клеток нервной ткани при ишемии. Эта индукция экспрессии генов нейротрофинов и их рецепторов наблюдается, преимущественно, через 3 и 24 часа после ишемической атаки. Эффекты семакса и PGP во всех исследованных структурах мозга здоровых, ложнооперированных и животных с ишемией совпадали лишь частично.
Полногеномный ассоциативный анализ проведен в выборке больных острым инсультом и в случайной популяционной выборке из различных областей Центральной России с использованием ДНК микрочипов Illumina CytoSNP. Показано, что в рамках аддитивной модели влияния ДНК маркера на фенотип уровня полногеномной значимости достиг в анализируемых выборках достиг только один ДНК маркер на хромосоме 11 – rs4578424. Этот же полиморфизм достигает уровня полногеномной значимости при анализе аллельных частот.
Проведен патентный поиск на тему «Анализ генетических факторов риска нейродегенератинвых процессов: геномные и транскрипционные исследования»
Развернуть
4
01.01.2011 - 30.06.2011
4.1. Оценка уровня экспрессии мРНК,
кореллирующих с развитием болезни
Паркинсона у крыс с моделью данного
заболевания, в клетках периферической
крови пациентов с болезнью Паркинсона и
здоровых лиц.
4.2. Анализ воздействия Семакса и РОР на
экспрессию генов рецепторов нейротрофинов
при церебральной ишемии мозга крыс.
4.3. Проведение работ моделированию
болезни Паркинсона на крысах
Развернуть
5
01.07.2011 - 15.10.2011
Проведение поиска ОНП ДНК маркеров в генах, экспрессирующихся в области черной субстанции микроРНК и анализ выявленных ДНК маркеров у больных спорадической болезнью Паркинсона и здоровых лиц из российской популяции.
Изучение воздействия Семакса и PGP на экспрессию генов, участвующих в ангиогенезе, в условиях экспериментальной ишемии мозга.
Обеспечение защиты прав интеллектуальной собственности (подготовка патентных заявок).
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Продолжительность работ
2012, 4 мес.
Бюджетные средства
2,3 млн
Организация
ИППИ РАН
профинансировано
Продолжительность работ
2012 - 2013, 16 мес.
Бюджетные средства
5,78 млн
Организация
ИОГен РАН
профинансировано
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Организация
ИМГ РАН
профинансировано
Тема
Анализ генетических факторов риска развития острого инсульта: клинико-генетические и экспериментальные исследования.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1
Тема
Контроль дифференцировки опухолей in vitro. Зависимость от условий культивирования и экспрессии тканеспецифических транскрипционных факторов.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1
Тема
Анализ важнейших факторов научно-технологического развития в контексте цивилизационных циклов.
Продолжительность работ
2011 - 2013, 30 мес.
Бюджетные средства
7,5 млн
Количество заявок
1
Тема
Мониторинг реализации Программы. Оценка достижения целевых показателей реализации и анализ факторов, препятствующих повышению результативности Программы.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
32,6 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка технологий и выпуск опытных образцов аппаратного комплекса для автоматизированного выделения и очистки нуклеиновых кислот при проведении молекулярно-генетических анализов.
Продолжительность работ
2009 - 2011, 31 мес.
Бюджетные средства
170 млн
Количество заявок
2