Доктор Кеничи Саджики и команда из отдела клеток G0 профессора Мицухиро Янагида в OIST обнаружили, что рапамицин, биологическое соединение, вырабатываемое бактериями, может «спасать» клетки с генетическими дефектами и поддерживать нормальную функцию клеток. Их работа была опубликована в Open Biology.Рапамицин уже широко используется во всем мире в качестве иммунодепрессанта, останавливая функцию иммунной системы.
Таким образом, его обычно прописывают пациентам, перенесшим трансплантацию почек, чтобы предотвратить отторжение новых органов. Он также обычно используется для лечения рака, а также для покрытия коронарных стентов. Рапамицин также привлек повышенное внимание из-за экспериментов, которые показали увеличенную продолжительность жизни в клетках мыши.Команда OIST открыла новую сторону рапамицина, проложив путь к новым медицинским методам лечения генетических заболеваний.
«Это первый систематический скрининг для поиска мутантов, которые можно« вылечить »с помощью этого лекарства. Раньше мы знали, что хромосомные заболевания дрожжей можно вылечить одним и тем же лекарством. Теперь Саджики и более десяти авторов обнаружили еще 12 болезней дрожжевых генов, которые можно вылечить одним и тем же препаратом. лекарство ", — говорит профессор Янагида.
Рапамицин подавляет рост и деление клеток, известное как пролиферация, путем регулирования функции TOR-киназы, основного сигнального фермента, который передает в клетку информацию об условиях питания вокруг нее. Команда предположила, что если рапамицин сможет восстановить нормальную пролиферацию в клетках с мутированной ДНК, возможно, что затронутые гены, сохраненные у людей, ответственные за генетические заболевания, потенциально могут быть вылечены рапамицином.
Команда разработала эксперимент с использованием делящихся дрожжевых клеток, каждая из которых имела специфическую мутацию в ДНК, которая создавала дефекты деления клеток при воздействии повышенных температур до 36 ° C. Тестирование библиотеки из 1014 мутантных штаммов дрожжей. 45 мутантов были «спасены» добавлением рапамицина и снова начали нормально делиться.Анализируя генетический состав спасенных дрожжевых клеток, команда лаборатории определила 12 различных генов, ответственных за температурные дефекты. Когда источник был идентифицирован, команда теперь знала, где искать ответ на восстановительные свойства рапамицина.
Гены задействованы в четырех функциональных группах клеток. Один из них управляет передачей сигналов стрессовой реакции, создавая фермент, называемый протеинкиназой, активируемой стрессом (SAPK).
Оставленные в покое, мутировавшие версии этих генов создали SAPK, которые были ответственны за сбои в работе экспериментальных дрожжевых клеток, снова вызывая аномальный рост и деление клеток.Добавление рапамицина позволило этим клеткам нормально функционировать. Ученые заметили, что рапамицин по существу отменяет аберрантное поведение мутации SAPK, так что результирующая биохимическая продукция поддерживается на нормальном уровне. Это контролирует тонкий баланс между SAPK и TOR-киназой, который является ключом к поддержанию нормального роста и деления клеток.
Другие группы генов, на которые воздействует рапамицин таким образом, включают те, которые отвечают за клеточные функции, такие как обмен химическими веществами между клетками и регуляцию структуры генетического соединения хроматина.Исследование — первый шаг к открытию новых направлений исследований, которые могут привести к излечению от изнурительных генетических заболеваний, таких как синдром Корнелии де Ланге и нарушения когнитивного развития.
Их определение метода, с помощью которого работает рапамицин, добавляет новое критическое измерение к этому и без того очень полезному химическому веществу: «Мы надеемся, что это исследование даст новое понимание того, как мы можем применять рапамицин в будущем», — говорит д-р Саджики.