Пристрастие к алкоголю нередко формируется в подростковом возрасте, когда употребление даже небольшого количества спиртного способно изменять активность генов в клетках головного мозга. Исследования, проведенные на грызунах, продемонстрировали, что технология CRISPR-dCas9 позволяет восстановить нормальную работу генов и, как следствие, скорректировать поведение.
Чрезмерное употребление алкоголя часто начинается уже в подростковом возрасте, что может привести к серьезным негативным последствиям. К таким последствиям относится и нарушение функционирования мозга, в частности, снижение активности определенного гена Arc, который управляет функционированием клеточного скелета нейронов, оказывая значительное влияние на процессы памяти и другие важные функции. Несколько лет назад ученые показали, в миндалевидном теле людей и подопытных мышей, которые употребляли алкоголь в период взросления, наблюдаются изменения эпигенетических «настроек», приводящие к блокированию работы гена Arc. Это выражается в повышенной тревожности и предрасположенности к употреблению алкоголя на протяжении всей последующей жизни.
В рамках дальнейших исследований группа ученых под руководством профессора Субхаша Панди из Университета штата Иллинойс применила методы генной инженерии для корректировки Arc у лабораторных животных, пристрастившихся к алкоголю. Как оказалось, эти манипуляции могут нивелировать многие нежелательные проявления, снижать тревожность и тягу к выпивке. Об этом ученые пишут в новой статье, опубликованной в журнале Science Advances, сопоставляя это с возвратом к исходным параметрам».
Для проведения исследования авторы использовали систему CRISPR-dCas9, включающую модифицированный белок Cas9. Обычно этот белок применяется для точечного разрезания ДНК в определенном участке, который соответствует направляющей молекуле РНК. dCas9 также способен связываться с ДНК в нужном месте, но не способен ее разрезать, что позволяет не изменять гены, а проводить более деликатные манипуляции, такие как изменение их эпигенетических настроек и регулирование активности.
Исследования проводились на крысах, которым регулярно давали алкоголь в период взросления, соответствующий человеческому возрасту от 10 до 18 лет. Впоследствии у них наблюдалась повышенная тревожность и сниженная заинтересованность в изучении новых объектов. Если таким животным предлагали на выбор емкости с чистой водой, подслащенной водой или водой с добавлением алкоголя, то они нередко выбирали спиртное. Однако после терапии с использованием новой генетической системы работа гена Arc в их мозге нормализовалась, а следом «исправлялось» поведение. Животные уже не демонстрировали такой тревожности и тяги к алкоголю.
Новые исследования еще раз продемонстрировали возможности воздействия на геном Arc на «полностью трезвых» крысах. У них с помощью CRISPR-dCas9 активность этого гена не стимулировали, а, наоборот, подавляли, что снова приводило к проявлению соответствующего поведения. «Наши результаты показывают, что эпигенетическое редактирование в миндалевидном теле позволяет нормализовать психопатологическое состояние во взрослом возрасте даже после подросткового злоупотребления алкоголем», — резюмировали исследователи.