Padaczka to choroba mózgu powodująca powtarzające się napady padaczkowe.

Według Światowej Organizacji Zdrowia jest to jedna z najczęstszych chorób neurologicznych, na którą cierpi około 50 milionów ludzi na całym świecie. W 2023 r. w Stanach Zjednoczonych zdiagnozowano tę chorobę u prawie 450 000 dzieci.

Naukowcy z Virginia Tech z Instytutu Badań Biomedycznych Fralin w VTC badają, w jaki sposób warianty genów zidentyfikowane u dzieci chorych na ciężką padaczkę mogą wpływać na neurony, prowadząc do nieprawidłowej aktywności elektrycznej mózgu i nawracających napadów padaczkowych.

Dzięki dwóm niedawnym grantom o łącznej wartości 2,4 miliona dolarów przyznanym przez Narodowy Instytut Zaburzeń Neurologicznych i Udaru mózgu w Narodowym Instytucie Zdrowia naukowcy pod kierownictwem Matthew Westona wykorzystają modele mysie wyrażające te warianty genów związane z padaczką, aby zrozumieć, w jaki sposób zmieniają one zachowanie neuronów, powodując drgawki.

Laboratorium Westona jest szczególnie zainteresowane genem o nazwie KCNT1. Ten specyficzny odcinek DNA zawiera instrukcje dla białka tworzącego kanał jonowy działający jak maleńka bramka osadzona w błonie neuronów, kontrolująca przepływ jonów potasu.

Według Westona, profesora nadzwyczajnego w Instytucie Badań Biomedycznych Fralin, przepływ ten jest niezbędny, aby neurony mogły prawidłowo komunikować się i regulować aktywność elektryczną w naszym mózgu.

Zmiany w tym genie wpływają na normalne funkcjonowanie układu nerwowego i mogą prowadzić do drgawek, powodując rozregulowanie stabilizacji elektrycznej w neuronach, które mogą rozprzestrzeniać się poprzez sieci w różnych obszarach mózgu. Wcześniejsze badania zespołu Westona sprawdzały wpływ nieprawidłowości genetycznych KCNT1 na pobudliwość neuronów, wskazując na ich potencjalny związek z padaczką.

Używamy modeli mysich z dokładnie tymi samymi mutacjami KCNT1, które powodują ciężką i nieuleczalną padaczkę u dzieci. Mamy nadzieję odkryć drogę do interwencji terapeutycznej, dokładnie badając te modele”.

Matthew Weston, profesor nadzwyczajny w Szkole Neuronauki Virginia Tech w College of Science

Weston współpracuje z Waynem Frankelem, profesorem genetyki i rozwoju w Instytucie Medycyny Genomicznej Uniwersytetu Columbia. Frankel niedawno zaprojektował nowe modele badawcze na potrzeby tego badania: model z mutacją genetyczną KCNT1 we wszystkich neuronach oraz inny model, który umożliwia ekspresję mutacji genetycznej KCNT1 jedynie w subpopulacji neuronów w celu określenia, które typy neuronów są najważniejsze dla choroby.

Przyglądając się neuronom w mózgach tych modeli, Weston pragnie odkryć nowe spojrzenie na zmiany w funkcjonowaniu neuronów wywołane mutacjami KCNT1, skutkujące zwiększoną pobudliwością i występowaniem napadów padaczkowych. Co ważniejsze, ma nadzieję wskazać typy neuronów najbardziej podatne na te zmiany, co potencjalnie pomoże w opracowaniu innowacyjnych strategii leczenia.

„Dzięki tym modelom mamy nadzieję znaleźć nowe mechanizmy leżące u podstaw choroby i wskazać nowe terapie” – powiedział Weston.

Weston zasiada w naukowej radzie doradczej Fundacji KCNT1 Epilepsy Foundation, która wspiera badania i rozwój leków, a ostatecznym celem jest znalezienie ostatecznego leku na padaczkę związaną z KCNT1.

Amy Shore, badaczka w laboratorium Westona, znajduje inspirację w związku z fundacją.

„Współpraca z rodzicami i słuchanie historii o zniszczeniach, jakie ta choroba wywiera na ich dzieci i ich codzienne życie, motywuje nas do skupienia się i dołożenia wszelkich starań, aby znaleźć odpowiedzi, które przełożą się na nadzieję” – powiedziała.