Трансмитохондриальные зародыши мышей как модель развития митохондриальных заболеваний человека на пренатальной стадии.

Номер гранта:15-04-04136
Область научного знания:биология и медицинские науки
Тип конкурса: (а)(а) конкурс проектов фундаментальных научных исследований
Год выполнения:2015г.
Руководитель: Кустова МарияЕвгеньевна
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы – прояснение факторов, обусловливающих ускоренное развитие митохондриальной гетероплазмии (сосуществования в клетках нормальных и мутантных копий мтДНК), возникающей в раннем эмбриогенезе и, как считается, вызывающей в дальнейшем «болезни OXPHOS» (от oxidative phosphorylation), связанные с коллапсом энергетического обмена в тканях. Авторы заявки в экспериментах на трансмитохондриальных животных показали, что гетероплазмия возникает уже при первых дроблениях зародыша, а затем проявляется как феномен «тканей-мишеней», куда с большей частотой попадает искусственно введённая мтДНК. Этому способствует "нестрогая сегрегация" митохондриального генома в ходе цитокинеза: в дочерние клетки попадают неравные количества копий мтДНК (как дикого типа, так и мутантной), и по мере деления зародыша доля изменённой мтДНК в некоторых бластомерах возрастает. Расчёты показывают, что гетероплазмия в ряде тканей зародыша настолько выражена к началу органогенеза, что тяжёлые нарушения энергетического обмена в пораженных органах могут начаться ещё в пренатальном или раннем постнатальном периоде. Однако, в клинической практике такие случаи довольно редки – симптомы большинства болезней OXPHOS, как правило, наступают в предпубертатном или раннем пубертатном периоде. Удовлетворительного объяснения такому несовпадению пока не найдено. Прояснить вопрос могли бы данные о распределении мутантной мтДНК вначале по бластомерам, затем по тканям и органам на протяжении внутриутробного периода развития. Используемый авторами проекта трансгеноз не вызывает заболевания, поскольку в организм подопытных животных ещё на стадии зиготы вместо мутантной мтДНК вносятся заметные количества мтДНК человека как удобного маркера распределения по тканям и органам. Чужеродная мтДНК реплицируется в тканях и органах трансмитохондриальных животных, передаваясь, как показали наши результаты, из поколения в поколение. Наши предварительные данные указывают на наличие репликации чужеродной мтДНК и в зародыше, начиная со стадии бластоцисты, что вносит непредсказуемые погрешности в расчёты единиц сегрегации мтДНК на более поздних стадиях развития. Устранить это препятствие предстоит, проводя прямые измерения количеств чужеродной мтдНК на разных этапах пренатального развития трансмитохондриального организма. Проект является важной частью серии успешных разработок, нацеленных на превращение технологии получения животного-модели митохондриальных болезней человека из набора случайно найденных удачных решений в строго обоснованный научный подход, учитывающий множество факторов, влияющих на возникновение и развитие изучаемой генетической аномалии, и использующей выявленные механизмы – «нестрогую сегрегацию» мтДНК, её репликативное преимущество и алгоритмы распределения по тканям, передачу, главным образом, по материнской линии и ряд других. Существенная часть этой стратегической задачи уже решена коллективом заявителей, использующих собственную уникальную разработку – трансмитохондриальных животных с гетероплазмией «человек/мышь », однако целенаправленное и воспроизводимое получение животных с «поражением» интересующих исследователя тканей/органов всё ещё невозможно, т.к. неизвестны все закономерности распределения аномальной мтДНК в организме. Прояснение особенностей асимметричного распределения привнесенной извне мтДНК по бластомерам и, в дальнейшем, по тканям мышиных зародышей позволит прийти к пониманию принципиальных механизмов избирательного нарастания гетероплазмии в отдельных тканях. Эта информация крайне необходима для будущего целенаправленного моделирования тяжелейших болезней OXPHOS на лабораторных животных. Понимание принципов генетики митохондрий существенно усложнилось после того, как более года назад авторы проекта доказали возможность передачи мтДНК по отцовской линии в пяти поколениях лабораторных животных. Поэтому в данном проекте планируется параллельно исследовать поведение чужеродной мтДНК во внутри
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 14.08.2022.
Помог ли вам материал?
0    0