Ny forskningsmodell lar forskere teste terapi for sjeldne nevrodegenerative sykdommer

Ny forskningsmodell lar forskere teste terapi for sjeldne nevrodegenerative sykdommer

Takket være en ny forskningsmodell utviklet av forskere ved University of Wisconsin-Madison, vil forskere være i stand til å teste terapi for en gruppe sjeldne nevrodegenerative sykdommer som påvirker spedbarn og små barn for første gang.

Arvelige spastiske paraplegier (HSP) er en gruppe nevrodegenerative sykdommer forårsaket av genetiske mutasjoner. De får titusenvis av barn til å utvikle økt muskeltonus i underekstremitetene, noe som fører til svakhet i bena og til slutt påvirker deres evne til å krype eller gå.

Barn med disse mutasjonene viser tegn på sykdom allerede i seks måneders alder. Mellom to og fem år er disse barna begrenset til rullestol og vil dessverre aldri kunne gå.»

Anjon Audhya, professor, Institutt for biomolekylær kjemi, UW-Madison

Audhya forklarer at mange forskere ikke har forsket på spastisk paraplegi fordi det ikke fantes noen god modell for å studere opprinnelsen til sykdommen eller teste terapi. Tidligere musemodeller har ikke fungert fordi de nevrale banene som bærer bevegelsesrelatert informasjon gjennom hele kroppen ser ut til å være for forskjellige fra de hos mennesker, og forskere har ennå ikke utført kliniske studier på mennesker.

Audhya jobbet med et tverrfaglig team av UW-Madison-forskere for å studere en spesifikk mutasjon som forårsaker HSP hos små barn. De brukte deretter det de lærte til å lage en bedre modell -; hos rotter.

Mutasjonen forskerne valgte påvirker et protein kalt Trk-fused gene, eller TFG. Sunne TFG-proteiner arbeider i nerveceller eller nevroner for å transportere andre proteiner fra en del av cellen til en annen. Jobben til et nevron er å overføre meldinger i form av elektriske signaler mellom hjernen og resten av kroppen.

Proteinene som er avhengige av TFG for transport holder disse nevrale banene sunne og hjelper til med å kontrollere hvilke elektriske signaler hjernen sender til kroppen og hvilke signaler som skal hemmes. Ved å balansere de riktige nivåene av stimulering, kan nevroner kontrollere bevegelser som B. sammentrekningen av benmusklene som er involvert i å gå.

Hos små barn med en mutasjon på TFG-genet, beveger ikke neuronale proteiner seg effektivt gjennom nervecellene. I følge Audhya kan dette føre til ubalanse i elektrisk stimulering, slik at en overflod av elektriske signaler sendes til underekstremitetene, noe som resulterer i økt muskeltonus. Over tid fører overdreven muskeltonus til tap av motoriske ferdigheter.

Genetikk og genomikk eBok

Sammenstilling av de beste intervjuene, artikler og nyheter fra det siste året.

Last ned en kopi i dag

"Du kan forestille deg at hvis du retter beinet veldig hardt og bruker all energi på å spenne den muskelen, er det veldig vanskelig å bevege den," sier Audhya, som også er førsteamanuensis dekan for grunnforskning, bioteknologi og hovedfagsstudier ved UW School of Medicine and Public Health.

På jakt etter en brukbar modell, henvendte forskere seg til rotter for å hjelpe disse barna. Teamet brukte CRISPR-genredigeringsteknologi for å lage mutasjonene som fører til HSP i rotteembryoer. Dette tillot dem å studere utviklingen av sykdommen fra tidlig utvikling og overvåke utviklingen av symptomene etter fødselen.

Ikke bare er rottenes nevrale veier nærmere menneskers, men forskerne fant også at symptomer hos rotter utviklet seg på samme måte som hos barn med HSP. Det skjedde også så raskt at forskere enkelt burde kunne teste gjennomførbarheten av potensielle terapeutiske midler.

"Trening har vært den eneste behandlingen tilgjengelig for disse pasientene, og det er virkelig utilfredsstillende," sier Audhya. "Jeg tror vi har tatt et stort sprang fremover ved å bare ha én modell som kan teste forskjellige hypoteser. Det er stort etter mitt syn."

De intrikate detaljene i biomolekylær kjemi kan virke dagligdagse for noen, men grunnleggende forskning som dette fascinerer Audhya. Det var ikke før han mottok et stipend fra Spastic Paraplegia Foundation som tillot ham å samhandle med HSP-pasienter at han fullt ut forsto den potensielle effekten hans arbeid kunne ha.

"Dette er populasjoner som er undertjent. Et farmasøytisk selskap vil neppe bruke store ressurser på en så liten berørt befolkning. I stedet vil de fokusere på sykdommer som Alzheimers og Parkinsons," sier han. "Så jeg følte at dette er en sykdom som generelt blir oversett, underinvestert i, og her er et område hvor vi kan gjøre en forskjell."

Audhya sa at han håper denne nye modellen vil inspirere flere forskere til å studere HSP for å forbedre forståelsen av hvordan sykdommen utvikler seg og til slutt forbedre tilgangen til terapi som hjelper barn som lever med den.

Kilde:

University of Wisconsin-Madison

.