Ny forskningsmodell tillåter forskare att testa terapi för sällsynta neurodegenerativa sjukdomar

Ny forskningsmodell tillåter forskare att testa terapi för sällsynta neurodegenerativa sjukdomar

Tack vare en ny forskningsmodell utvecklad av forskare vid University of Wisconsin-Madison, kommer forskare att kunna testa terapi för en grupp sällsynta neurodegenerativa sjukdomar som drabbar spädbarn och småbarn för första gången.

Ärftliga spastiska paraplegier (HSP) är en grupp neurodegenerativa sjukdomar som orsakas av genetiska mutationer. De får tiotusentals barn att utveckla ökad muskeltonus i deras nedre extremiteter, vilket leder till svaghet i benen och i slutändan påverkar deras förmåga att krypa eller gå.

Barn med dessa mutationer visar tecken på sjukdom redan vid sex månaders ålder. Mellan två och fem år är dessa barn rullstolsbundna och kommer tyvärr aldrig att kunna gå.”

Anjon Audhya, professor, Institutionen för biomolekylär kemi, UW-Madison

Audhya förklarar att många forskare inte har forskat på spastisk paraplegi eftersom det inte fanns någon bra modell för att studera sjukdomens ursprung eller testa terapi. Tidigare musmodeller har inte fungerat eftersom de neurala banorna som bär rörelserelaterad information i hela kroppen verkar vara för olika från dem hos människor, och forskare har ännu inte genomfört kliniska prövningar på människor.

Audhya arbetade med ett tvärvetenskapligt team av UW-Madison-forskare för att studera en specifik mutation som orsakar HSP hos små barn. De använde sedan det de lärde sig för att skapa en bättre modell -; hos råttor.

Mutationen som forskarna valde påverkar ett protein som kallas Trk-fused gen, eller TFG. Friska TFG-proteiner arbetar i nervceller eller neuroner för att transportera andra proteiner från en del av cellen till en annan. En neurons uppgift är att överföra meddelanden i form av elektriska signaler mellan hjärnan och resten av kroppen.

Proteinerna som förlitar sig på TFG för transport håller dessa nervbanor friska och hjälper till att kontrollera vilka elektriska signaler hjärnan skickar till kroppen och vilka signaler som ska hämmas. Genom att balansera rätt nivåer av stimulering kan neuroner kontrollera rörelser som B. sammandragningen av benmusklerna som är involverade i promenader.

Hos små barn med en mutation på sin TFG-gen rör sig neuronala proteiner inte effektivt genom sina nervceller. Enligt Audhya kan detta leda till en obalans av elektrisk stimulering, vilket gör att ett överflöd av elektriska signaler kan skickas till de nedre extremiteterna, vilket resulterar i ökad muskeltonus. Med tiden leder överdriven muskeltonus till förlust av motorik.

Genetik och genomik e-bok

Sammanställning av de bästa intervjuerna, artiklarna och nyheterna från det senaste året.

Ladda ner en kopia idag

"Du kan föreställa dig att om du rätar ut benet riktigt hårt och spenderar all din energi på att spänna den muskeln, är det verkligen svårt att röra den", säger Audhya, som också är senior associate dekan för grundforskning, bioteknik och forskarstudier vid UW School of Medicine and Public Health.

På jakt efter en fungerande modell vände sig forskare till råttor för att hjälpa dessa barn. Teamet använde CRISPR-genredigeringsteknik för att skapa de mutationer som leder till HSP i råttembryon. Detta gjorde det möjligt för dem att studera utvecklingen av sjukdomen från tidig utveckling och övervaka utvecklingen av symtom efter födseln.

Inte bara är råttornas nervbanor närmare människors, utan forskarna fann också att symtom hos råttor utvecklades på liknande sätt som hos barn med HSP. Det hände också så snabbt att forskare enkelt borde kunna testa genomförbarheten av potentiella terapier.

"Träning har varit den enda behandlingen som finns tillgänglig för dessa patienter, och det är verkligen otillfredsställande", säger Audhya. "Jag tror att vi har tagit ett stort steg framåt genom att bara ha en modell som kan testa olika hypoteser. Det är stort enligt mig."

De intrikata detaljerna i biomolekylär kemi kan tyckas vardagliga för vissa, men grundläggande forskning som denna fascinerar Audhya. Det var inte förrän han fick ett anslag från Spastic Paraplegia Foundation som gjorde det möjligt för honom att interagera med HSP-patienter som han till fullo förstod den potentiella inverkan hans arbete kan ha.

"Detta är befolkningar som är underbetjänade. Ett läkemedelsföretag kommer sannolikt inte att spendera stora resurser på en så liten drabbad befolkning. Istället kommer de att fokusera på sjukdomar som Alzheimers och Parkinsons", säger han. "Så jag kände att det här är en sjukdom som allmänt förbises, underinvesteras i, och här är ett område där vi kan göra skillnad."

Audhya sa att han hoppas att denna nya modell kommer att inspirera fler forskare att studera HSP för att förbättra förståelsen för hur sjukdomen utvecklas och i slutändan förbättra tillgången till terapier som hjälper barn som lever med den.

Källa:

University of Wisconsin-Madison

.