Nowy model badawczy umożliwia naukowcom testowanie leków na rzadkie choroby neurodegeneracyjne

Nowy model badawczy umożliwia naukowcom testowanie leków na rzadkie choroby neurodegeneracyjne

Dzięki nowemu modelowi badawczemu opracowanemu przez naukowców z Uniwersytetu Wisconsin-Madison naukowcy będą mogli przetestować leki na grupę rzadkich chorób neurodegeneracyjnych, które po raz pierwszy dotykają niemowlęta i małe dzieci.

Dziedziczne paraplegie spastyczne (HSP) to grupa chorób neurodegeneracyjnych spowodowanych mutacjami genetycznymi. Powodują, że u dziesiątek tysięcy dzieci rozwija się zwiększone napięcie mięśniowe w kończynach dolnych, co prowadzi do osłabienia nóg i ostatecznie wpływa na ich zdolność pełzania i chodzenia.

Dzieci z tymi mutacjami wykazują oznaki choroby już w wieku sześciu miesięcy. Te dzieci w wieku od dwóch do pięciu lat poruszają się na wózkach inwalidzkich i niestety nigdy nie będą mogły chodzić”.

Anjon Audhya, profesor, Katedra Chemii Biomolekularnej, UW-Madison

Audhya wyjaśnia, że ​​wielu naukowców nie badało paraplegii spastycznej, ponieważ nie było dobrego modelu umożliwiającego zbadanie pochodzenia choroby lub przetestowanie terapii. Poprzednie modele mysie nie sprawdziły się, ponieważ ścieżki neuronowe przenoszące informacje związane z ruchem w całym organizmie wydają się zbytnio różnić od tych u ludzi, a badacze nie przeprowadzili jeszcze badań klinicznych na ludziach.

Audhya współpracowała z interdyscyplinarnym zespołem badaczy z UW-Madison w celu zbadania konkretnej mutacji powodującej HSP u małych dzieci. Następnie wykorzystali zdobytą wiedzę do stworzenia lepszego modelu -; u szczurów.

Wybrana przez badaczy mutacja wpływa na białko zwane genem fuzyjnym Trk, w skrócie TFG. Zdrowe białka TFG działają w komórkach nerwowych lub neuronach, transportując inne białka z jednej części komórki do drugiej. Zadaniem neuronu jest przekazywanie wiadomości w postaci sygnałów elektrycznych pomiędzy mózgiem a resztą ciała.

Białka, których transport opiera się na TFG, utrzymują te ścieżki nerwowe w zdrowiu i pomagają kontrolować, które sygnały elektryczne mózg wysyła do organizmu, a które sygnały należy hamować. Równoważąc odpowiedni poziom stymulacji, neurony mogą kontrolować ruchy, takie jak B. skurcze mięśni nóg biorących udział w chodzeniu.

U małych dzieci z mutacją w genie TFG białka neuronowe nie przemieszczają się wydajnie przez komórki nerwowe. Według Audhyi może to prowadzić do braku równowagi w stymulacji elektrycznej, co umożliwia wysyłanie dużej ilości sygnałów elektrycznych do kończyn dolnych, co skutkuje zwiększonym napięciem mięśniowym. Z biegiem czasu nadmierne napięcie mięśni prowadzi do utraty zdolności motorycznych.

E-book Genetyka i genomika

Zestawienie najważniejszych wywiadów, artykułów i aktualności z ostatniego roku.

Pobierz kopię już dziś

„Możesz sobie wyobrazić, że jeśli naprawdę mocno wyprostujesz nogę i całą energię poświęcisz na napinanie tego mięśnia, naprawdę trudno będzie nim poruszyć” – mówi Audhya, która jest także starszym prodziekanem ds. badań podstawowych, biotechnologii i studiów podyplomowych w Szkole Medycyny i Zdrowia Publicznego UW.

Poszukując wykonalnego modelu, badacze zwrócili się do szczurów, aby pomóc tym dzieciom. Zespół wykorzystał technologię edycji genów CRISPR do stworzenia mutacji prowadzących do powstania HSP w zarodkach szczurów. Umożliwiło im to badanie postępu choroby od wczesnego rozwoju i monitorowanie postępu objawów po urodzeniu.

Szczurze ścieżki neuronowe nie tylko są bliższe szlakom ludzkim, ale naukowcy odkryli również, że objawy u szczurów rozwijały się podobnie jak u dzieci z HSP. Stało się to również tak szybko, że naukowcy powinni być w stanie łatwo przetestować wykonalność potencjalnych środków terapeutycznych.

„Ćwiczenia są jedyną dostępną metodą leczenia tych pacjentów i jest to naprawdę niezadowalające” – mówi Audhya. „Myślę, że zrobiliśmy duży krok naprzód, mając tylko jeden model, który może testować różne hipotezy. Moim zdaniem to duże osiągnięcie”.

Skomplikowane szczegóły chemii biomolekularnej mogą wydawać się niektórym przyziemne, ale takie podstawowe badania fascynują Audhyę. Dopiero otrzymanie stypendium od Fundacji Spastic Paraplegia, które umożliwiło mu interakcję z pacjentami z HSP, w pełni zrozumiał potencjalny wpływ, jaki może mieć jego praca.

„Są to populacje pozbawione odpowiedniej opieki. Jest mało prawdopodobne, aby firma farmaceutyczna przeznaczyła duże środki na tak małą populację dotkniętą chorobą. Zamiast tego skoncentruje się na chorobach takich jak choroba Alzheimera i Parkinsona” – mówi. „Więc poczułem, że jest to choroba, która jest powszechnie pomijana i niedoinwestowana, a oto obszar, w którym możemy coś zmienić”.

Audhya wyraził nadzieję, że ten nowy model zainspiruje większą liczbę naukowców do badania HSP w celu lepszego zrozumienia rozwoju choroby i ostatecznie poprawy dostępu do terapii, które pomogą żyjącym z nią dzieciom.

Źródło:

Uniwersytet Wisconsin-Madison

.