ВВЕДЕНИЕ (длинный, но необходимый ликбез)
Далекий 1956 год. Советский академик Н.Н.Семёнов совместно с британским ученым С.Хиншелвудом получает Нобелевскую премию по химии за открытие свободных радикалов. Открывается новая страница в медицине, химии, физике и биологии…
Свободные радикалы — молекулы или атомы, имеющие неспаренный электрон. По этой причине они нестабильны и активно вступают в химические реакции. Если их много, они разрушают сложные молекулы клетки – белки, ДНК, и могут уничтожить клетку. Такое состояние называется окислительным стрессом.
Есть множество экспериментальных данных в пользу того, что окислительный стресс играет ключевую роль в развитии детского аутизма. Источником свободных радикалов является кислород, который жизненно необходим для «сжигания» питательных веществ с высвобождением энергии, но иногда этот процесс по разным причинам выходит из-под контроля.
Сдерживать свободные радикалы помогают полезные вещества – антиоксиданты. Однако антиоксидантная терапия аутизма в большинстве случаев малоэффективна.
Новым перспективным подходом к терапии является активация основного регулятора антиоксидантной защиты клетки – белка NRF2. Для выживания клетки в условиях атаки свободными радикалами и токсинами (ядовитыми веществами) необходим быстрый и одновременный запуск работы целого ряда антистрессорных генов. Для этой цели и служит NRF2, универсальный пусковой механизм серии антиоксидантных белков. NRF2 признан основным регулятором защиты от свободных радикалов и других стрессорных воздействий. Это главный естественный «защитник» клетки.
Как все гены, Nrf2 имеет большое количество разных вариантов, которые отличаются одной «буквой» генетического кода. Как известно, генетический код, содержащий информацию обо всех белках нашего тела, записан всего четырьмя «буквами» (нуклеотидами): A, T, G, C, которые в двойной спирали ДНК объединены в пары A-T и G-C. Гены представлены в клетке двумя копиями: упрощенно говоря, одна от папы, другая от мамы. Варианты генов, которые отличаются одной «буквой», обозначают позицией гена и «папиной» + «маминой» буквами, например: rs12345678 TT или rs12345678 AG.
Две буквы показывают генотип по данному варианту. Когда обе буквы одинаковы, такое состояние называют гомозиготным, а если разные – гетерозиготным.
Большинство вариантов не сказываются на функционировании гена. Однако есть такие точки, в которых замена одной буквы кода на другую приводит к снижению концентрации белка – продукта данного гена, или к формированию дефектного белка, который работает хуже.
Бывает, что дефект настолько силен, что выключает важный ген, и тогда неизбежно наступает тяжелая болезнь, причем у всех больных обнаруживается этот генетический дефект. Такие дефектные варианты гена редки. Чаще всего один вариант по сравнению с другим ведет лишь к мягкой дисфункции, то есть, незначительному уменьшению работоспособности или концентрации белка. Возникает предрасположенность к тому или иному заболеванию, но многое еще зависит от условий жизни, других генов и т.д. Поэтому у больных определенный вариант сочетания генов встречается просто чаще, чем у здоровых. Тогда эту «букву» генетического кода называют вариантом риска, а другой вариант – протективным, то есть, как бы защищающим от заболевания. Например, АА – генотип риска, GG – протективный, а гетерозиготный генотип AG бывает либо генотипом риска, либо протективным, либо промежуточным.
На данный момент известны десятки генов, жестко обуславливающих аутизм, и около 800 генов, которые предположительно являются «мягкими» причинами аутизма, которые действуют не по одиночке, а суммарно. Исследованный нами ген Nrf2 ранее в связи с аутизмом не рассматривался. Мы предположили, что его варианты могут быть в числе «мягких» причин аутизма, поскольку было известно, что частоты «дефектных» форм Nrf2 повышены среди групп больных атеросклерозом, мужским бесплодием, сахарным диабетом, болезнями Альцгеймера и Паркинсона, рассеянным склерозом. Несмотря на разнообразие клинических проявлений, все эти болезни и детский аутизм имеют общие черты: это болезни окислительного стресса и клеточной гибели (различаются только объекты «атаки» свободных радикалов: мозг, эндокринная система, сосуды и т.д.).
ЧТО И КАК МЫ (с вашей помощью) ДЕЛАЛИ
Цель первого года проекта: проверить возможную роль гена Nrf2 в развитии аутизма.
Для этого примерно у 100 детей с аутизмом исследовали: шесть вариантов гена Nrf2; уровень белка, кодируемого этим геном; а также показатели ЭЭГ, баллы психологического тестирования и анкетирования – в частности, баллы по шкале SCQ, которая показывает тяжесть аутистических проявлений (чем больше балл, тем хуже).
ЧТО МЫ ПОЛУЧИЛИ
1) частоты гомозиготных генотипов ТТ по двум из шести вариантов гена Nrf2 (rs35652124 и rs7557529) снижены в выборке аутистов по сравнению с контролем, что может свидетельствовать о протективной роли этих генотипов;
2) уровень белка Nrf2 выше у гомозигот по ТТ rs35652124;
3) балл SCQ ниже (это лучше) у гомозигот ТТ rs35652124;
4) балл «Моторика» выше (лучше) у гомозигот по ТТ rs35652124
Эти результаты говорят о том, что мутации в гене Nrf2 могут играть роль в патогенезе аутизма. В частности, вариант rs35652124, который находится в «пусковой части» гена (промоторе) и влияет на уровень активности: форма С – это более низкая активность гена. Соответственно, будет более высокая вероятность заболевания и более тяжелое течение болезни, если в генотипе есть хотя бы одна «буква» С. То есть, по данному варианту ТТ в среднем лучше, чем СТ или СС.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАБОТЫ (2017 ГОД И ДАЛЕЕ)
Во-первых, необходимо подтвердить (что это не случайность) и расширить результаты первого года. Мы планируем исследовать еще два варианта гена Nrf2, которые не изучали раньше. Затем можно будет проверить роль комбинаций генотипов разных вариантов.
Во-вторых, самое главное – мы начнем исследовать эффективность лекарственной индукции NRF2 у носителей разных генотипов.
Существует целый ряд веществ, которые активируют NRF2 (их называют индукторами NRF2) Их применение для лечения болезней окислительного стресса – передовое направление. Появляются первые допущенные к применению лекарственные средства. Так, первый препарат против рассеянного склероза (аутоимунное заболевание) на основе индуктора NRF2 диметилфумарата (ДМФ) вышел в США в начале 2013 года под наименованием Tecfidera® и его сразу начали активно покупать. Детям препарат не давали в ходе клинических исследований, и поэтому препарат пока не разрешен для детей до 18 лет.
Что касается аутизма, мы обнаружили пока единственную работу 2014 года о лечении аутистов индуктором NRF2 сульфорафаном. В этой работе положительный отклик на терапию сульфорафаном был у 14 человек из 26 (54%) против 1 из 11 (9%) в контрольной группе, принимавшей плацебо.У детей, получавших сульфорафан, возросли коммуникативногсть, мотивация, сократились раздражительность, вялость гиперактивность, речевое общение заметно улучшилось у части больных. Однако в этом исследование доза препарата назначалась только из расчета веса ребенка. При этом не была учтена возможность разной чувствительности к препарату, в основе которой лежат генетические различия. И наверно поэтому не у всех детей проявлялся явно положительный эффект препарата.
Наличие генетических различий между детьми с аутизмом по вариантам гена NRF2, контролирующего уровень продукции главного регулятора антиокислительной способности клеток – белка NRF2, позволяет предполагать, что учет особенностей гена NRF2 у каждого ребенка поможет выяснить, кому препарат может оказаться полезным, а кому нет, или нужна более высокая доза. Учет генетической индивидуальности детей поможет не потерять драгоценное время на лечение, обеспечит правильную дозу лекарства (в пределах доз, не вызывающих, конечно, много побочных эффектов). Препарат сульфорафан, который содержится в брокколи, интересен тем, что он, не давая серьезных побочных эффектов, дал существенные положительные изменения поведения половины детей, принимавших его.
Мы планируем в следующем году на клетках крови носителей разных вариантов генов Nrf2, обеспечивающихвысокую или низкую продукцией белка NRF2, проверить, действительно ли способность к индукции этого белка зависит от варианта гена NRF2 у ребенка. Другой вопрос, который мы поставим – можно ли усиливая дозу препарата вызвать существенную продукцию этого белка и в клетках детей, которые генетически предрасположены к низкой продукции этого белка. Не исключено, что разные препараты, способные индуцировать белок NRF2, могут помочь разным детям. Поэтому мы постараемся использовать несколько препаратов, про которые известно, что они могут усиливать продукцию NRF2 (к ним относятся ДМФ, ресвератрол, лютеолин, куркумин). Естественно, это будет произведено пока в пробирке, на клетках крови. Измерение уровня белка NRF2 в клетках до и после добавления индуктора покажет, для кого этот индуктор может быть потенциалеьно полезен: только ли для носителей высокопродуктивного варианта гена, или только для низкопродуктивного, или в одинаковой степени для обоих вариантов? Можно ли, увеличивая дозу или меняя препарат в культуре клеток, усилить продукцию NRF2 в клетках детей с вариантом гена, который контролирует относительно слабую продукцию этого белка?
Таким образом, эта работа приблизит нас непосредственно к решению проблемы персонификации лечения — зная генотип ребенка, можно будет прогнозировать, помогут ему индукторы NRF2 или нет. Для конкретного, вашего ребенка.
Поэтому мы ожидаем, что те, кто уже участвовал в этом исследовании, сдадут ученым небольшое количество крови повторно – уже для этого нового исследования. Мы надеемся также, что другие родители, дети которых пока не участвовали в этом исследовании, также примут в нем участие – ради будущего их блага.
Напоследок хотелось бы подчеркнуть: здесь нет никакой посторонней для здоровья ваших детей абстрактной науки. Это очень конкретное исследование, направленное одновременно и на выяснение роли генетического контроля в заболевании, и на разработку персонализированного метода лечения ваших и многих других детей с расстройствами аутистического спектра.
Комментарии
Актуальные посты
