Ген FLVCR1 отвечает за транспортировку двух важных питательных веществ — холина и этаноламина — внутри клеток. Оба вещества играют ключевую роль в обмене веществ, обеспечивая организм энергией, как объясняет руководитель исследования доктор Дэниел Каламе.
Главный разработчик инструмента редактирования генов CRISPR/Cas9 Дженнифер Дудна подчеркивает важность обсуждения биоэтики и достижения консенсуса по поводу применения этого метода. Она отмечает различия между изменением характеристик отдельных особей и изменениями, которые могут передаваться потомству.
«С учетом этого, а также того факта, что FLVCR1 экспрессируется по всему организму, вполне логично предположить, что у вас могут возникнуть различные проблемы в зависимости от степени дефицита транспорта холина и этаноламина», — объясняет Каламе.
Первый пациент в новом исследовании проходил лечение в клинике Каламе. У мальчика были серьезные задержки в развитии нервной системы, судороги и, что особенно удивительно, отсутствие способности чувствовать боль. Как рассказал Каламе, сочетание судорог и задержки развития нервной системы считается распространенным, но отсутствие болевой чувствительности было необычным. Мальчик и его родители ранее прошли генетическое тестирование, но врачи не смогли выяснить причину его состояния.
Поэтому Каламе и его команда углубились в изучение генома мальчика и обнаружили редкую мутацию в обеих копиях гена FLVCR1. Это привлекло внимание исследователей, поскольку ранее этот ген связывали с другими нарушениями, касающимися мышечной координации и деградации сетчатки.
Исследователь отметил, что симптомы его пациента значительно отличались от ранее известных, но у некоторых пациентов с другими заболеваниями также наблюдалась сниженная чувствительность к боли.
Ген FLVCR1 также изучали на мышах. Удаление этого гена из эмбрионов грызунов приводило к мертворождению. У мертворожденных мышей были обнаружены пороки развития костей и мозга, а также тяжелая анемия.
Чтобы понять ситуацию лучше, ученые обратились к своей базе данных ДНК более 12 тысяч человек с генетическими заболеваниями и сотрудничали с другими исследовательскими лабораториями по всему миру. В итоге они выявили 30 пациентов из 23 разных семей с мутациями в FLVCR1. Всего было обнаружено 22 мутации, 20 из которых ранее не были описаны.
Некоторые из этих 30 человек родились мертвыми из-за серьезных проблем с развитием в утробе матери. Другие выжили, но страдали от задержек в развитии, пороков костей или микроцефалии — состояния, при котором череп меньше нормального размера.
В лабораторных экспериментах сингапурский исследователь Лонг Нам Нгуен проанализировал функции FLVCR1 и выявил его роль в транспортировке холина и этаноламина внутри клеток. Это помогло объяснить, как одно генетическое изменение может оказывать влияние на множество систем организма.
Каламе и его команда в настоящее время собирают образцы крови у пациентов с мутациями в гене FLVCR1, чтобы выяснить, смогут ли они разработать лечение для этих редких заболеваний. В некоторых случаях введение клеткам дополнительных количеств холина и этаноламина может оказаться полезным, отметил Каламе. В качестве альтернативы исследователям может понадобиться использовать другой препарат, чтобы предотвратить накопление токсинов, возникающее при нарушении основных клеточных процессов.
Это исследование может оказать влияние на лечение других заболеваний, связанных с холином — важным питательным веществом, которое можно получить из листовых овощей, бобовых и многих продуктов животного происхождения. Дефицит холина ассоциируется с возрастными повреждениями нервной системы и нейродегенеративными расстройствами, такими как болезнь Альцгеймера, добавил Каламе.
«Это имеет множество последствий, которые выходят за рамки этого очень редкого заболевания», — заключил исследователь.