Скотт С. Барабан, доктор философии, и его коллеги из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) тщательно оценили, может ли мутировавшая рыба данио служить моделью для DS, а затем разработали новый метод скрининга для быстрого выявления потенциальных лечение DS с использованием этих рыб. Это исследование было поддержано Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта (NINDS), входящим в состав Национальных институтов здравоохранения, и основано на новаторских моделях эпилепсии рыбок данио, впервые описанных лабораторией Барабана в 2005 году.
Синдром Драве обычно вызывается мутацией в гене Scn1a, который кодирует Nav1.1, специфический ионный канал натрия, обнаруженный в головном мозге. Каналы ионов натрия имеют решающее значение для связи между клетками мозга и правильного функционирования мозга.Исследователи обнаружили, что рыбки данио, которые были сконструированы с мутацией Scn1a, вызывающей СД у людей, демонстрировали некоторые из тех же характеристик, например, спонтанные припадки, которые обычно наблюдаются у детей с СД. Неспровоцированная судорожная активность у мутантных рыб приводила к гиперактивности и судорогам всего тела, связанным с очень быстрым плаванием.
Эти типы поведения не наблюдаются у нормальных здоровых рыбок данио.«Мы также были удивлены тем, насколько похож профиль препарата мутантных рыбок данио на профиль пациентов Драве», — сказал д-р Барабан. «Противоэпилептические препараты, которые, как было показано, обладают некоторыми преимуществами для пациентов (например, бензодиазепины или стирипентол), также проявляли некоторую противоэпилептическую активность у этих мутантов. И наоборот, многие из противоэпилептических препаратов, которые не уменьшают приступы у этих пациентов, не проявляют никакого эффекта у мутантных рыбок данио».
В этом исследовании исследователи разработали быстрый и автоматизированный скрининг лекарств, чтобы быстро проверить эффективность различных соединений на мутантных рыбках данио. Исследователи отслеживали поведение и измеряли активность мозга мутантных рыбок данио, чтобы определить, влияют ли соединения на судороги.«Мутанты Scn1a захватывают часто, поэтому относительно легко отслеживать их судорожное поведение на исходном уровне, а затем снова после применения лекарства», — сказал д-р Барабан. «Используя рыбок данио, помещенных по отдельности в чашку Петри, состоящую из 96 частей, мы можем точно определить количество этого приступа. Таким образом, мы можем протестировать почти 100 рыб одновременно и быстро определить, оказывает ли лекарство-кандидат какое-либо влияние на эти спонтанные припадки».
При первом таком применении этого подхода исследователи UCSF проверили 320 соединений и обнаружили, что клемизол наиболее эффективен в подавлении судорожной активности. Клемизол одобрен Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США и имеет безопасный токсикологический профиль. «Это открытие было совершенно неожиданным.
Основываясь на том, что в настоящее время известно о клемизоле, мы не предполагали, что он будет иметь противоэпилептический эффект», — сказал д-р Барабан.Эти данные предполагают, что мутантные рыбы данио Scn1a могут служить хорошей моделью DS и что скрининг на лекарства может быть эффективным для быстрого определения новых методов лечения эпилепсии.Доктор Барабан также отметил, что когда-нибудь эти эксперименты можно будет «персонализировать», наблюдая за мутировавшими рыбками данио, которые используют генетическую информацию от отдельных пациентов.
Это исследование финансировалось программой «Исключительные, нетрадиционные исследования, способствующие ускорению знаний» (EUREKA) в NIH, которая поддерживает инновационные исследования, которые могут оказать большое влияние на биомедицинскую науку.«Цель программы EUREKA — предоставить средства для проверки идей с высоким риском, чтобы увидеть, стоит ли их развивать дальше.
Подобные идеи часто приходят из левого поля зрения и очень креативны. могут отсутствовать какие-либо существующие предварительные данные для подтверждения гипотезы или демонстрации осуществимости. Гранты EUREKA предоставляют возможность собрать эту информацию », — сказал Брэнди Фурман, доктор философии, директор программы NINDS.Это конкретное исследование было выбрано в ответ на просьбу NINDS помочь стимулировать новые исследования эпилепсии. «Это исследование было выбрано для гранта EUREKA, потому что оно предложило хорошо разработанную изобретательную модель генетической эпилепсии, которая может ускорить темпы скрининга лекарств для этой разрушительной формы детской эпилепсии», — сказал д-р Фурман.Доктор Фурман отметил, что эти результаты не только описывают новую модель синдрома Драве, но и положительные результаты с неожиданным лекарством, одобренным FDA, могут привести к новым терапевтическим возможностям. «Предстоит еще поработать, но мне очень приятно видеть эти первые результаты.
Такие новые направления — это именно то, что мы надеялись стимулировать с помощью программы EUREKA», — сказала она.