Pies eksperymentalny (zdjęcie/dzięki uprzejmości Beijing Sinogenetic Biotechnology Co.)

Po raz pierwszy chińscy naukowcy opracowali model zaburzeń ze spektrum autyzmu (ASD) u psów, wykorzystując technologię edycji genów, co stanowi przełom, który otworzy nową drogę w opracowywaniu leków stosowanych w leczeniu chorób mózgu, jak dowiedział się dziennik Global Times od zespół badawczy.

Zespół kierowany przez Zhanga Yongqinga z Instytutu Genetyki i Biologii Rozwojowej Chińskiej Akademii Nauk (CAS), we współpracy z Beijing Sinogenetic Biotechnology Co. i Yale School of Medicine, opublikował w zeszłym miesiącu swoje badanie w czasopiśmie Nature’s Molecular Psychiatry.

Naukowcy wykorzystali edycję genu CRISPR/Cas9 do zmutowania genu SHANK3, którego mutacje są jednymi z najczęściej replikowanych defektów genetycznych identyfikowanych u pacjentów z autyzmem. Po prawie ośmiu latach badań zespołowi udało się stworzyć wiele linii psów rasy beagle, które wykazały wyraźne i silne deficyty w zakresie zachowań społecznych, w tym wycofanie społeczne i ograniczone interakcje społeczne z ludźmi, a także zwiększony niepokój w różnych warunkach eksperymentalnych, Zhang powiedział Global Times.

ASD jest częstą chorobą psychiczną u dzieci i młodzieży. Według Światowej Organizacji Zdrowia około jedno na 100 dzieci ma autyzm. Zaburzenie psychiczne i neurologiczne jest stanem rozwojowym trwającym całe życie i dotykającym szacunkowo jeden procent populacji na całym świecie. Badania nad tymi chorobami mózgu opierają się na odpowiednich modelach zwierzęcych.

Jednakże pomimo intensywnych badań nad modelowaniem zaburzeń neuropsychiatrycznych, zwłaszcza ASD u zwierząt, pozostaje wiele wyzwań.

Na przykład myszy, które były szeroko stosowane jako model w badaniach nad autyzmem, wykazują znaczne różnice w strukturze mózgu, funkcjonowaniu i zachowaniu w porównaniu z ludźmi, co znacznie ogranicza kliniczne przełożenie wyników badań, podkreślając pilną potrzebę opracowania innych modeli zwierzęcych – powiedział Zhang.

Zhang zauważyła, że ​​w ostatnich latach do modelowania ASD wykorzystywano naczelne inne niż ludzie, w tym małpy. „Brałem także udział w modelowaniu naczelnych innych niż ludzie, w tym małp”. Chociaż struktura i zachowanie mózgu małpy jest bardzo podobne do mózgu ludzkiego, niski współczynnik reprodukcji wynikający z długiego cyklu rozrodczego i jednego porodu na ciążę, a także niezwykle wysoki koszt uniemożliwiają ich szerokie zastosowanie w badaniach przedklinicznych. badań – zauważył badacz.

Model psi jest atrakcyjną alternatywą ze względu na złożone i skuteczne interakcje społeczne pies-człowiek – stwierdził, zauważając, że w przeciwieństwie do małp psy charakteryzują się wysokim współczynnikiem reprodukcji i metabolizmem leków porównywalnym do ludzkiego.

Psy wniosły ogromny wkład w badania nad zdrowiem człowieka na całym świecie. Zhang powiedział, że są one szeroko stosowane w badaniach nad zdrowiem człowieka. „Na przykład ocenę bezpieczeństwa leków oraz ocenę bezpieczeństwa i skuteczności wyrobów medycznych często przeprowadza się na psach”.

Jednak po raz pierwszy na świecie stworzono model zaburzeń ze spektrum autyzmu u psów, powiedział Zhang, zauważając, że wszystkie ich badania i eksperymenty są ściśle przeprowadzane zgodnie z międzynarodowymi normami.

Według WHO zaburzenia ze spektrum autyzmu stanowią zróżnicowaną grupę schorzeń. Charakteryzują się pewnym stopniem trudności w interakcjach społecznych i komunikacji. Inne cechy to nietypowe wzorce działań i zachowań, takie jak trudności z przechodzeniem z jednej czynności do drugiej, koncentracja na szczegółach i nietypowe reakcje na doznania.

Obecne leczenie pacjentów z ASD obejmuje poprawę umiejętności społecznych i życiowych, a także zmniejszenie objawów behawioralnych, takich jak lęk i agresja.

Po dziesiątkach tysięcy lat wspólnej ewolucji i hodowli pies stał się najbliższym towarzyszem człowieka. Najważniejszą cechą biologiczną psów jest ich wysoce rozwinięta emocjonalna funkcja poznawcza. Potrafią komunikować się z ludźmi w sposób intymny i skuteczny. „Zatem stworzenie psich modeli ma ogromny potencjał do badania chorób mózgu w przyszłości, szczególnie przy ocenie leków” – powiedział Zhang, zauważając, że na obiekty badań wybrali beagle.

Planują także wykorzystać modele psów do opracowania nowych leków i oceny potencjału leków, które zostały zatwierdzone przez organ nadzorujący narkotyki, ale nie były stosowane w leczeniu autyzmu.

Ponadto mają nadzieję, że modele psów będą mogły zostać wykorzystane do identyfikacji interwencji w zakresie dostosowania społecznego i badania nieinwazyjnych strategii interferencji, takich jak przezczaszkowa terapia magnetyczna, w celu złagodzenia objawów autyzmu.

Naukowcy przeprowadzili także analizę behawioralną zmutowanych psów. Obejmowało to wykorzystanie uczenia maszynowego do analizy pozycji ogona i machania, a także obserwacji interakcji z ludźmi i innymi psami.

Jak wynika z ich artykułu, odkryli, że psy „wykazywały wyraźne i silne deficyty w zakresie zachowań społecznych, w tym wycofanie społeczne i ograniczone interakcje społeczne z ludźmi”.

Ponadto opracowali pupilometr do pupilometrii w czasie rzeczywistym u psów, czyli techniki śledzenia wzroku stosowanej do analizy zachowań obiektów doświadczalnych. Opublikowali także oddzielny artykuł w tym samym czasopiśmie.

Wyniki wykazały, że reakcja źrenic zmutowanych psów była zgodna z reakcją pacjentów z autyzmem, a źrenice zmutowanych psów były bardziej znacznie powiększone w normalnych warunkach stymulacji dźwiękiem, co wskazuje, że były one bardziej wrażliwe na dźwięk – wynika z artykułu. .

„Model psa zapewnił nam nową platformę i otworzył nową drogę do prowadzenia badań mechanistycznych chorób mózgu, co może pomóc nam przyspieszyć badania przedkliniczne nad tą chorobą” – powiedział Zhang.

Podkreślił również, że modele psów można również wykorzystać do lepszego zrozumienia innych zaburzeń mózgu i zaburzeń psychicznych spowodowanych wariantami genetycznymi, w tym choroby Alzheimera.

„To dopiero początek. Mam nadzieję, że w ciągu najbliższych pięciu do dziesięciu lat będziemy mogli promować badania nad chorobami mózgu z wykorzystaniem modeli psów i w pełni wykorzystywać ich unikalne cechy biologiczne” – zauważył Zhang.