Un nuovo modello di ricerca consente agli scienziati di testare terapie per malattie neurodegenerative rare

Un nuovo modello di ricerca consente agli scienziati di testare terapie per malattie neurodegenerative rare

Grazie a un nuovo modello di ricerca sviluppato dagli scienziati dell’Università del Wisconsin-Madison, gli scienziati saranno in grado di testare terapie per un gruppo di rare malattie neurodegenerative che colpiscono per la prima volta neonati e bambini piccoli.

Le paraplegie spastiche ereditarie (HSP) sono un gruppo di malattie neurodegenerative causate da mutazioni genetiche. Causano in decine di migliaia di bambini lo sviluppo di un aumento del tono muscolare degli arti inferiori, con conseguente debolezza delle gambe e, infine, compromettendo la loro capacità di gattonare o camminare.

I bambini con queste mutazioni mostrano segni di malattia già a sei mesi di età. Di età compresa tra i due e i cinque anni, questi bambini sono costretti su sedia a rotelle e purtroppo non saranno mai in grado di camminare”.

Anjon Audhya, Professore, Dipartimento di Chimica Biomolecolare, UW-Madison

Audhya spiega che molti scienziati non hanno effettuato ricerche sulla paraplegia spastica perché non esisteva un buon modello per studiare le origini della malattia o testare terapie. I precedenti modelli murini non hanno funzionato perché i percorsi neurali che trasportano le informazioni relative al movimento in tutto il corpo sembrano essere troppo diversi da quelli umani, e i ricercatori non hanno ancora condotto studi clinici sugli esseri umani.

Audhya ha lavorato con un team interdisciplinare di ricercatori dell'UW-Madison per studiare una mutazione specifica che causa l'HSP nei bambini piccoli. Hanno quindi utilizzato ciò che hanno imparato per creare un modello migliore; nei ratti.

La mutazione scelta dai ricercatori colpisce una proteina chiamata gene Trk-fuso, o TFG. Le proteine ​​TFG sane lavorano nelle cellule nervose o nei neuroni per trasportare altre proteine ​​da una parte all’altra della cellula. Il compito di un neurone è trasmettere messaggi sotto forma di segnali elettrici tra il cervello e il resto del corpo.

Le proteine ​​che si affidano al TFG per il trasporto mantengono sani questi percorsi neurali e aiutano a controllare quali segnali elettrici il cervello invia al corpo e quali segnali inibire. Bilanciando i giusti livelli di stimolazione, i neuroni possono controllare movimenti come B. la contrazione dei muscoli delle gambe coinvolti nella deambulazione.

Nei bambini piccoli con una mutazione sul gene TFG, le proteine ​​neuronali non si muovono in modo efficiente attraverso le cellule nervose. Secondo Audhya, ciò può portare a uno squilibrio della stimolazione elettrica, consentendo l’invio di un’abbondanza di segnali elettrici alle estremità inferiori, con conseguente aumento del tono muscolare. Nel tempo, un tono muscolare eccessivo porta alla perdita delle capacità motorie.

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"Puoi immaginare che se raddrizzi la gamba con forza e spendi tutta la tua energia per tendere quel muscolo, è davvero difficile muoverlo", dice Audhya, che è anche preside associato senior per la ricerca di base, la biotecnologia e gli studi universitari presso la UW School of Medicine and Public Health.

Alla ricerca di un modello praticabile, i ricercatori si sono rivolti ai ratti per aiutare questi bambini. Il team ha utilizzato la tecnologia di editing genetico CRISPR per creare le mutazioni che portano all’HSP negli embrioni di ratto. Ciò ha permesso loro di studiare la progressione della malattia dallo sviluppo iniziale e di monitorare la progressione dei sintomi dopo la nascita.

Non solo i percorsi neurali dei ratti sono più vicini a quelli degli esseri umani, ma i ricercatori hanno anche scoperto che i sintomi nei ratti si sviluppavano in modo simile a quelli dei bambini affetti da HSP. Inoltre, è successo così rapidamente che gli scienziati dovrebbero essere in grado di testare facilmente la fattibilità di potenziali terapie.

"L'esercizio fisico è stato l'unico trattamento disponibile per questi pazienti, e questo è davvero insoddisfacente", afferma Audhya. "Penso che abbiamo fatto un grande passo in avanti avendo semplicemente un modello in grado di testare diverse ipotesi. Questo è grande a mio avviso."

Gli intricati dettagli della chimica biomolecolare possono sembrare banali ad alcuni, ma ricerche fondamentali come questa affascinano Audhya. È stato solo quando ha ricevuto una sovvenzione dalla Spastic Paraplegia Foundation che gli ha permesso di interagire con i pazienti HSP che ha compreso appieno il potenziale impatto che il suo lavoro avrebbe potuto avere.

"Si tratta di popolazioni svantaggiate. È improbabile che un'azienda farmaceutica spenda grandi risorse su una popolazione colpita così piccola. Si concentrerà invece su malattie come l'Alzheimer e il Parkinson", afferma. "Quindi ho pensato che questa fosse una malattia generalmente trascurata, in cui si investe poco, ed ecco un'area in cui possiamo fare la differenza."

Audhya ha detto che spera che questo nuovo modello ispiri più scienziati a studiare l’HSP per migliorare la comprensione di come si sviluppa la malattia e, in definitiva, migliorare l’accesso alle terapie che aiutano i bambini che convivono con essa.

Fonte:

Università del Wisconsin-Madison

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