Tehnikaülikooli teadlased leidsid tüütule äädikakärbsele mõtte – teda saab kasutada ohtliku ajuhaiguse uurimiseks
Pitt-Hopkinsi sündroom on kompleksne vaimse alaarengu sündroom, millega kaasnevad lisaks spetsiifilistele näojoontele ka asjaolud, et seda põdevad patsiendid ei õpi kunagi rääkima ning neil esineb motoorikahäireid.
Maailmas on seda harvikhaigust diagnoositud umbes 500 juhtu, Eestis teadaolevalt üks. Samas arvavad teadlased, et tänu sarnasusele teiste sündroomidega (Angelmani, Retti jt) on tegemist aladiagnoosimisega ning Pitt-Hopkinsi sündroomiga patsiente võib tegelikkuses olla rohkemgi.
TalTechi professor Tõnis Timmuski juhitud molekulaarse neurobioloogia uurimisrühmal ilmus väljaandes Disease Models and Mechanisms artikkel „Daughterless, the Drosophila orthologue of TCF4, is required for associative learning and maintenance of the synaptic proteome" (Inimese TCF4 Drosophila ortoloog Daughterless on vajalik assotsiatiivseks õppimiseks ja sünaptilise proteoomi säilitamiseks).
Artikli kaasautor, uurimisrühma liige ja TalTechi geenitehnoloogia osakonna teadlane Mari Palgi ütles, et teadaolevalt on meie keharakkudes igast geenist kaks koopiat, millest üks saadakse isalt ja teine emalt.
„Pitt-Hopkinsi tõve puhul on üks geeni koopiatest vigane, põhjustades kokkuvõttes patsiendile vaimset alaarengut, kõnepuudulikkust ja motoorikahäireid. Meie eesmärk on leida vahendid (ravimid) aktiveerimaks teist, tervet geenikoopiat, et see töötaks efektiivsemalt ja seega moodustuks lõppkokkuvõttes kas rohkem ja või siis aktiivsemat valku. Just sel moel näeme võimalust leevendada Pitt-Hopkinsi tõve sümptomeid," ütles ta.
Samas on Pitt-Hopkinsi sündroomi põhjustava geeni variatsioonid seotud ka tunduvalt enam levinud meelehaiguste: skisofreenia ja bipolaarse meeleoluhäirega. Uuritav geen kannab nimetust transkriptsiooni faktor 4, lühendatult TCF4. See geen omab võtmerolli närvisüsteemi arengus reguleerides protsessi, kus närvirakkudes DNA pealt sünteesitakse RNAd ning viimasest omakorda valku.
Tehnikaülikooli neuroteadlaste uurimismeetodi unikaalsus seisneb selles, et nad kasutavad oma töövahendina mitte seni teadusuuringutes enamkasutatud hiiri ja rotte, vaid äädikakärbest ehk Drosophila melanogaster (lühemalt Drosophila).
„Inimese teadaolevatest haigustega seotud geenidest 75% omab äädikakärbse ehk Drosophila homoloogi ehk teisisõnu leidub äädikakärbses inimese geenile vastav sarnaselt toimiv geen. Igasugune bioloogiline uurimus vajab oma tööks elusmudelit ning meie valisime selleks äädikakärbse, kuna see on majanduslikult vähe ressurssi nõudev, samas kiire ja minimaalselt ruumi ja vahendeid vajav. Äädikakärbes taastoodab ennast 9 päeva jooksul ja üks emane võib muneda sadu viljastatud mune. Tegelikult on äädikakärbseid kasutatud geneetikas ja bioloogias üle 100 aasta ning mujal maailmas on mitmete ülikoolide juures spetsiaalsed Drosophila liinide keskused, kust saab osta ülalpidamiskulude hinnaga erinevaid geneetiliselt muundatud äädikakärbseid, mida saab kasutada inimeste erinevate haiguste uurimisel. Eestis oleme meie ainsad, kes sellist meetodit kasutavad", selgitab Mari Palgi.
Uurimistöö fookuses oli protsess Pitt-Hopkinsit põdeva inimese vigasest geenist kuni haiguse tekkeni.
„On teada, et näiteks bipolaarse meeleoluhäire ja skisofreenia avaldumiseks on vaja kolme põhikomponenti: geeni(de) variatsioone, halba keskkonda ning halba elustiili. Kõigil geenivariatsioonidega ehk geenimuutustega inimestel ei pruugi haigus kunagi avalduda. Pitt-Hopkinsi sündroomi puhul on üks geenikoopiatest mittefunktsionaalne ning tõenäoliselt teine, toimiv, koopia ei suuda tagada vajaliku RNA määra tootmist. Meie uurimistöö tegeleski nende põhjuste uurimisega, mis toimub närvisüsteemis juhul kui selle geeni produkte vähendada ja kuidas see mõjutab organismi õppimisvõimet ja motoorikat." lisab Palgi.
Selleks arendas uurimisrühm välja geneetiliselt sobiva äädikakärbse mudeli, olles sellega esimesed, kes kasutavad Pitt-Hopkinsi sündroomi uurimiseks Drosophila mudelit. Pitt-Hopkinsi sündroomi põhjustavad muutused geenis TCF4, millel on otsene seos äädikakärbse vastava geeniga nimega daughterless- da. Kui seda da-geeni selles äädikakärbse aju osas, mis vastutab õppimise ja mälu eest, alla suruda, siis saadud Drosophila isendid kaotavad samuti võime õppida ja mäletada õpitut. Selleks kasutasid teadlased käitumistesti, mis meenutab Pavlovi koertega tehtud eksperimente, kus äädikakärbse vaglad õpivad seostama toidu leidmist neile muidu neutraalse lõhnaga.
Artikli esimene autor doktorant Laura Tamberg märkis, et kasutati kahte erinevat potentsiaalset ainet, mis võivad mõjuda TCF4 geeni aktiivsusele. Selgus, et need ained suutsid teatud määral parandada äädikakärbse vaklade õpivõimet". Lisaks leiti, et täiskasvanud Drosophila omadus ronida alati ülespoole on tugevalt häiritud, kui spetsiifiliselt teatud närvirakkudes seda sama da geeni alla suruda. See vastab Pitt-Hopkinsi patsientidel esinevale liikumishäirele, teatavale kohmakusele motoorikas. Söötes neid samu aineid vastkoorunud noortele äädikakärbestele paranes nende sooritusvõime märgatavalt (eriti emastel, kes teadaolevalt söövad rohkem tänu suuremale energiavajadusele sigimisel)".
Samuti on võimalik uurida äädikakärbse juures skisofreenia teatud aspekte, näiteks sel puhul esinevat unetust, prepulsi inhibeerimist jt endofenotüüpe ehk nö osareaktsioone, mis kaasnevad üldtuntud skisofreenia sümptomitega.
Mari Palgi ütles, et uurimistöö praeguses etapis on leitud kaks toimeainet, mis Pitt-Hopkinsi tõve all kannatavat inimest võivad aidata. Üks neist on toidulisand resveratrool (looduslikult leidub seda enim punases veinis ja mustikates) ning teine ravim SAHA (praegu kasutusel põhiliselt lümfoomiravimina)".
Tulevikus soovib uurimisrühm nende väljatöötatud Drosophila mudeli peal testida kahe erineva käitumiskatse (õppimis- ja ronimiskatse) abil veelgi enam potentsiaalseid ravimeid eesmärgiga leida selle geeni aktiivsust tõhusamalt mõjutavad ained. Kuna samas TCF4 geenis leitud variatsioone on seostatud suurenenud riskiga haigestuda skisofreeniasse on võimalik analoogse lähenemisega uurida ka seda laialtlevinud haigust"
