Несколько исследовательских групп недавно преуспели в создании инфекционных прионов с помощью прионного белка, продуцируемого бактериями в пробирках в постоянных и контролируемых условиях. Такие синтетические прионы являются важным инструментом для изучения того, как прионы вызывают заболевание в целом, и для проверки гипотезы «только белки», согласно которой сам мутантный прионный белок может вызывать заболевание, кооптируя другие прионные белки для образования агрегатов, которые являются токсичен для нервных клеток. Джиян Ма из Исследовательского института Ван Андел в Гранд-Рапидс, США, и его коллеги проверили, идентичны ли свойства синтетически полученных прионов свойствам естественных болезнетворных прионов, и идентично ли заболевание, вызванное синтетическими прионами, природным. прионная болезнь.Они демонстрируют, что, подобно классическим болезнетворным прионам, синтетические прионы заразны в зависимости от концентрации и способны вызывать прионную болезнь у нормальных мышей не только путем прямой инъекции в мозг (что является самым простым, но не естественным способом). происходящий путь передачи прионов), но и другими путями.
Исследователи также показывают, что синтетические прионы вызывали патологические изменения, типичные для классической прионной болезни, включая распространение накопления специфического для болезни прионного белка, а также путь и механизм инвазии нервных клеток в мозг. Они пришли к выводу, что их результаты «демонстрируют сходство синтетически созданного приона с инфекционным агентом в TSE [трансмиссивные губчатые энцефалопатии, еще один термин для прионных заболеваний] и предоставляют убедительные доказательства в пользу гипотезы прионов».
Около 15% прионных заболеваний человека передаются по наследству и вызываются доминантными мутациями в гене PRP человека. Считается, что мутации предрасполагают образующиеся белки PRP к адаптации конформации болезни и запускают каскад, убивающий нервные клетки.
Большая часть исследований унаследованной прионной болезни человека у мышей была сосредоточена на смешивании мутантных прионов человека, выделенных от пациентов-людей или продуцируемых трансгенными мышами, несущими мутантный ген человека, с нормальными прионами мыши, чтобы установить, являются ли мутантные прионы человека инфекционные, то есть могут ли они изменить нормальные белки до ассоциированной с заболеванием конформации (или формы).Джон Коллиндж из Университетского колледжа Лондона, Великобритания, и его коллеги ответили на важный вопрос, касающийся таких исследований, а именно, будет ли наложение патогенной мутации человеческого PrP на мышиный PrP (который похож, но не идентичен) будет иметь те же структурные последствия, что и у человека. головной мозг. Они сосредоточились на конкретной мутации, лежащей в основе наследственной формы прионной болезни человека, называемой болезнью Герстмана-Штрауслера-Шейнкера (GSS). Эта мутация вызывает аминокислотную замену (пролин на лейцин) в прионном белке, сокращенно PrP 102L человека.
В мозге пациентов с заболеванием GSS этот мутантный прион (GSS-102L) сосуществует с гетерогенной смесью нормального PrP и других производных PrP, которые ему каким-то образом удается кооптировать с образованием агрегатов, токсичных для нервных клеток. .Чтобы охарактеризовать возможности передачи GSS-ассоциированных прионов, исследователи проверили, зависит ли способность GSS P102L вызывать прионное заболевание у мышей от того, какие другие типы прионных белков и производных присутствуют. Они исследовали, могут ли прионы GSS P102L инфицировать трансгенных мышей, экспрессирующих человеческий мутантный 102L PrP, человеческий нормальный PrP или нормальный мышиный PrP. Введя чистый препарат прионов GSS P102L в мозг трех разных типов мышей, они обнаружили, что прионы GSS P102L могут инфицировать только трансгенных мышей, экспрессирующих 102L PrP человека, то есть тех, которые несут идентичный мутантный ген человека. Мыши, экспрессирующие нормальный человеческий PrP или нормальный мышиный PrP, были полностью устойчивы к инфекции прионами GSS-102L.
«В совокупности», говорят исследователи, их данные «устанавливают, что прионы GSS-102L, которые реплицируются с высокой эффективностью в хозяине, экспрессирующем человеческий PrP 102L, не могут размножаться с использованием [нормального] человеческого PrP или мышиного PrP дикого типа в качестве субстрата. . " Эти результаты отличаются от сообщенных свойств передачи прионов, генерируемых у мышей, зараженных GSS-P102L, экспрессирующих мышиный PrP 101L (эквивалентная мутация в близкородственном, но не идентичном мышином PrP): такие прионы легко инфицируют животных, экспрессирующих нормальный человеческий или нормальный мышиный PrP. Комментируя это несоответствие, исследователи предполагают, что наложение человеческой мутации на мышь могло привести к появлению экспериментальных штаммов прионов с характеристиками передачи, отличными от характеристик аутентичных человеческих штаммов прионов.
В целом они приходят к выводу, что «будущее трансгенное моделирование инфекционных прионных заболеваний должно быть сосредоточено исключительно на экспрессии мутантного человеческого PrP, поскольку другие подходы могут генерировать новые экспериментальные штаммы прионов, не связанные с заболеванием человека».Лучшие инструменты и лучшие парадигмы для изучения прионных заболеваний должны помочь понять, как эти болезни распространяются и разрушают мозг млекопитающих, и в конечном итоге привести к эффективным стратегиям лечения и профилактики.