Нейроны больше не умирают: революционный белок меняет медицину

Болезнь Паркинсона остаётся одной из самых загадочных и тяжёлых нейродегенеративных патологий. Несмотря на десятилетия исследований, медицина всё ещё не располагает средством, которое могло бы остановить разрушение дофаминовых нейронов — клеток, отвечающих за движение, моторику и эмоциональный баланс. Однако новое направление, разработанное учёными из Института цитологии и генетики СО РАН, внушает надежду.
Исследователи сосредоточились на дофаминовом нейротрофическом факторе мозга (CDNF) - белке, способном защищать и восстанавливать клетки, разрушающиеся при болезни Паркинсона.

Как работает CDNF

CDNF — это особый белок, выполняющий функцию "опекуна" нейронов. Он поддерживает их жизнь, регулирует рост и предотвращает гибель. В норме этот белок присутствует в мозге человека, но при нейродегенеративных нарушениях его уровень снижается, и клетки оказываются без защиты.

Главная особенность CDNF заключается в том, что, в отличие от других нейротрофических факторов, он сразу синтезируется в активной форме и остаётся в основном внутри клетки, в эндоплазматическом ретикулуме — системе, где формируются и "упаковываются" белки.

Именно там CDNF играет роль молекулярного регулятора: помогает другим белкам правильно сворачиваться и принимать нужную форму. Когда этот процесс нарушается, в клетке начинают накапливаться токсичные агрегаты — белковые комки, которые повреждают нейроны. Подобные отложения характерны для болезни Паркинсона, а также для болезни Альцгеймера и других форм деменции.

"CDNF — это не просто защитный фактор. Он помогает клетке поддерживать порядок внутри себя, предотвращая появление опасных белковых сгустков", — отмечают исследователи Института цитологии и генетики СО РАН.

Ошибка в сворачивании — катастрофа для нейронов

Механизм "неправильного сворачивания" белков считается одной из ключевых причин клеточного старения. Когда белки теряют свою форму, организм воспринимает их как дефектные и пытается их уничтожить. Но если таких молекул слишком много, система не справляется, и начинается окислительный стресс, воспаление и гибель нейронов.

CDNF помогает нейронам избегать этой цепной реакции, выступая как своеобразный "молекулярный шаперон" — он направляет белки, корректирует их структуру и предотвращает образование токсичных агрегатов.

Как учёные изменили поведение белка

Уникальность новосибирского исследования в том, что специалисты решили усилить защитные свойства CDNF.
Обычно этот белок действует внутри клетки, однако команда учёных предположила, что если увеличить его количество во внеклеточной среде, он сможет помогать соседним нейронам.

Для этого исследователи изменили сигнальный пептид - небольшой фрагмент, который "указывает" белку, куда двигаться после синтеза. Благодаря этой модификации CDNF начал активнее выходить за пределы клетки, не теряя при этом своей активности.

В результате клетки, в которых происходила такая модификация, начали выделять CDNF наружу, создавая защитную среду вокруг себя. Это стало важным шагом к разработке терапевтических стратегий, основанных на контролируемом высвобождении белка.

Эксперименты: от клеток к животным

На первом этапе команда проверила эффективность CDNF на клеточных культурах, имитирующих повреждение дофаминовых нейронов. Результаты превзошли ожидания: клетки, обработанные модифицированным белком, выживали значительно дольше и показывали признаки восстановления.

Далее эксперименты провели на грызунах с моделированной формой болезни Паркинсона. После введения CDNF мыши стали заметно активнее, улучшилась их координация, восстановились двигательные рефлексы.

"Животные, получавшие терапию, не просто выживали — они возвращались к нормальному поведению", — подчеркнули исследователи.

Таблица "Сравнение эффектов CDNF"

Почему именно болезнь Паркинсона

Болезнь Паркинсона — второе по распространённости нейродегенеративное заболевание после Альцгеймера. Она связана с гибелью дофаминергических нейронов в области мозга, называемой черной субстанцией. Эти клетки отвечают за выработку дофамина — химического посредника, управляющего движениями и мотивацией.

Когда количество нейронов падает ниже критического уровня, появляются характерные симптомы: дрожание конечностей, замедленность движений, нарушение равновесия и координации.
Современные лекарства могут смягчить проявления болезни, но не предотвращают дальнейшую гибель клеток. CDNF же, по мнению учёных, способен действительно остановить процесс деградации нейронов и даже стимулировать их восстановление.

Потенциал для терапии

Создание препаратов на основе нейротрофических факторов не ново, но раньше попытки использовать их в терапии сталкивались с серьёзными трудностями. Проблема в том, что многие такие белки нестабильны и не проникают через гематоэнцефалический барьер - естественный фильтр между кровью и мозгом.

CDNF выгодно отличается: он активен уже в естественном виде и способен действовать внутри нервных клеток. Модифицированная форма, предложенная новосибирскими исследователями, теоретически может применяться в виде генной терапии - например, через вирусные векторы, доставляющие ген CDNF прямо в ткани мозга.

Эта стратегия открывает путь к пролонгированному действию белка, когда клетки сами начинают вырабатывать защитный фактор в нужных количествах.

А что если CDNF поможет не только при паркинсонизме?

Учёные отмечают, что механизм, с которым борется CDNF — нарушение сворачивания белков — встречается в целом ряде нейродегенеративных заболеваний. Это даёт основания предположить, что терапия может быть эффективна и при болезни Альцгеймера, боковом амиотрофическом склерозе, некоторых формах деменции.

Кроме того, способность белка поддерживать метаболическую устойчивость нейронов делает его перспективным для реабилитации после инсульта или черепно-мозговых травм.

Интересные факты о CDNF

1. Белок был открыт сравнительно недавно — в начале 2000-х годов финскими исследователями.

2. Его "собрат" — MANF (мезенцефальный нейротрофический фактор) — выполняет схожие функции, но CDNF оказался более специфичен для дофаминовых нейронов.

3. Первые клинические испытания CDNF у человека уже проводятся в Европе — пока на ранних стадиях.

4. Мыши с искусственно повышенным уровнем CDNF демонстрируют улучшенную память и стрессоустойчивость.

5. У некоторых видов рыб этот белок участвует в регенерации нервных клеток после повреждения спинного мозга.

Следующий шаг — клиника

Новосибирская команда планирует углубить исследования, изучив долгосрочный эффект белка и оптимальные способы его доставки в мозг. Одно из направлений — создание нанокапсул, способных транспортировать CDNF через гематоэнцефалический барьер, не разрушаясь в крови.

"Если мы сумеем заставить клетки вырабатывать этот белок устойчиво и безопасно, это может стать революцией в лечении нейродегенеративных заболеваний", — подчеркнули авторы проекта.

Исторический контекст

С начала XXI века борьба с болезнью Паркинсона постепенно смещается от симптоматической терапии к молекулярной медицине, нацеленной на восстановление функций самих нейронов. CDNF — одно из тех открытий, которые могут стать переходным звеном между фундаментальной наукой и клинической практикой.

Возможно, именно этот белок станет первым средством, способным не просто замедлить, а остановить разрушение мозга при болезни Паркинсона.