Лучший друг человека в жизни и смерти: Банк мозга домашних собак помогает исследованиям старения

Две недавние публикации венгерских учёных подчёркивают недооценённую значимость биобанков домашних собак для молекулярных исследований и представляют их инициативу, делающую первые шаги в этой области. Венгерский банк мозга и тканей собак (CBTB) был создан в 2017 году исследовательской группой проекта Senior Family Dog Project по примеру банков человеческих тканей. В новой статье команда сообщает о результатах, которые были бы невозможны без CBTB и могут ускорить прогресс в исследованиях старения и биомаркеров у собак.

Хотя средняя продолжительность жизни собак намного короче человеческой, процесс старения у двух видов имеет поразительное сходство. Поэтому лучшие друзья человека привлекли внимание геронтологов. Важнее всего то, что собаки, как и люди, склонны к развитию возрастных заболеваний, включая деменцию, что не типично для большинства других видов животных. Однако не каждый человек или собака страдает от возрастных недугов в одинаковой степени. Способность предсказать индивидуальные тенденции и предложить вмешательства, способные сместить старение на более здоровый путь, — это «святой Грааль» исследований старения. То, что собаки во многом отражают человеческое старение, делает их высокоперспективными доклиническими моделями для тестирования вмешательств и понимания факторов, определяющих старение. Однако эти цели требуют более глубокого понимания старения на микроскопическом уровне.

Как указано в обзорной статье проекта Senior Family Dog Project (Университет Этвёша Лоранда), биобанки собак представляют собой ценный источник тканей и других биологических материалов, которые нельзя собрать для научных целей иным способом. «Медицинские исследования часто полагаются на лабораторных собак, но их содержание для изучения естественного старения было бы затратным по времени, дорогим и этически сомнительным», — говорит генетик доктор Шара Шандор, первый автор обзора в журнале GeroScience.

Биобанки собак, собирающие образцы от домашних питомцев, которые жили с хозяевами до эвтаназии по медицинским показаниям или из-за старости, могут стать ценной поддержкой исследований без привлечения дополнительных лабораторных животных. «Домашние собаки представляют различные породы и живут вместе с хозяевами. Поэтому мы можем уловить влияние образа жизни и факторов среды на старение и деменцию у собак, как ни у одной другой модели», — заявляет руководитель группы доктор Энико Кубиньи. Когда группа начала изучать старение сотен пожилых собак благодаря гранту Европейского исследовательского совета (ERC Starting Grant), они осознали, что многие из этих собак, к сожалению, умрут от естественных причин. Они спросили владельцев, готовы ли те поддержать исследования, предоставив тела умерших питомцев. Связь данных о поведении, условиях содержания и молекулярных данных создала бы уникальный биобанк. Многие владельцы согласились. Команде повезло встретить преданного и высококвалифицированного ветеринарного анатома доктора Кальмана Цейберта, который помог основать CBTB.

Создание и управление биобанком домашних собак сопряжено с рядом проблем, которые необходимо решать, как обсуждается в обзорной статье. Некоторые из них, такие как оптимизация протоколов и коммуникация с общественностью, характерны и для человеческих биобанков, которые, в отличие от собачьих, имеют обширную литературу по разработке протоколов.

«В банке сейчас хранятся 130 мозгов и других тканей собак. Помимо постоянного улучшения протоколов, мы проводим собственные исследования и открыты для обмена образцами с исследовательскими группами по всему миру», — добавляет доктор Цейберт.

Команда CBTB впервые погрузилась в молекулярные исследования, измерив количество кодирующих белок молекул РНК — экспрессию генов — в тканях собак, собранных банком. Молекулы РНК очень чувствительны и могут быстро деградировать после смерти животного, что особенно важно для CBTB, где ткани стабилизируют всего через несколько часов после эвтаназии. Конкретной целью исследования, опубликованного в Frontiers in Veterinary Science, был ген CDKN2A (ингибитор циклин-зависимой киназы 2A). Этот ген предложен в качестве мощного биомаркера старения у людей, поскольку его экспрессия (количество молекул РНК) увеличивается с возрастом в нескольких тканях. Эта корреляция особенно высока в ткани мозга пожилых людей с деменцией. Поиск таких биомаркеров, которые могут сигнализировать о начале возрастных заболеваний до появления симптомов, критически важен для клинического применения как у собак, так и у людей.

Исследователи изучили ткани мозга, скелетных мышц и кожи пожертвованных собак, следуя человеческим исследованиям. Команда обнаружила, что у старых собак в среднем больше мРНК CDKN2A в мозге и мышцах, чем у молодых, что указывает на положительную корреляцию между экспрессией CDKN2A и возрастом. Однако аналогичной корреляции в коже не нашли. Эти результаты, включая несоответствие между тканями, совпали с предыдущими данными по людям. Учёные также проверили, как ведёт себя CDKN2A в крови живых животных, что имеет прямое значение для клинического применения. В качестве первого шага они протестировали 15 бордер-колли и обнаружили умеренную положительную корреляцию с возрастом. «Эта менее выраженная корреляция означает, что для проверки пригодности CDKN2A в качестве биомаркера в крови для клинического применения у собак потребуются дальнейшие исследования», — добавила доктор Шандор. «Однако сильная корреляция в мозге открывает очевидные перспективы для сравнительных исследований деменции, поскольку предполагает, что сходные механизмы клеточного старения вносят вклад в старение мозга у собак и людей».

Таким образом, похоже, наши четвероногие компаньоны станут нашими лучшими друзьями и в исследованиях старения.