Νέος γενετικός έλεγχος για τη νόσο του Huntington

Νέος γενετικός έλεγχος για τη νόσο του Huntington

Η νόσος του Huntington είναι μια γενετική διαταραχή που είναι εξουθενωτική και προοδευτική, οδηγώντας σε σοβαρή εγκεφαλική βλάβη και τελικά θάνατο. Οι ασθενείς με αυτή την αυτοσωμική επικρατούσα διαταραχή έχουν μια πρωτεΐνη που ονομάζεται πρωτεΐνη huntingtin που σχηματίζει συστάδες στον εγκέφαλο που οδηγούν στα συμπτώματα της νόσου.

Ερευνητές στο MIT ανέπτυξαν έναν τρόπο για τη διεξαγωγή γενετικού ελέγχου που θα μπορούσε να βοηθήσει στον εντοπισμό των γονιδίων που προβλέπουν την επιβίωση των νευρώνων. Η μέθοδος διαλογής τους επεκτάθηκε για να ανιχνεύσει τα γονίδια που προκαλούν τη μεταλλαγμένη πρωτεΐνη huntingtin να σχηματιστεί και να βλάψει τον εγκέφαλο. Τα αποτελέσματα αυτής της νέας μελέτης δημοσιεύτηκαν στο τελευταίο τεύχος του περιοδικούΝευρώνας.

Μια ανάλυση σε επίπεδο γονιδιώματος ανακάλυψε γονίδια απαραίτητα για την επιβίωση των νευρώνων, καθώς και γονίδια που προστατεύουν από τις επιπτώσεις της νόσου του Huntington. Πηγή εικόνας: Romanova Natali / Shutterstock

Σύμφωνα με τους ερευνητές, ενώ κατάφεραν να εντοπίσουν τα γονίδια που ευθύνονται για την εμφάνιση της μεταλλαγμένης πρωτεΐνης, οδήγησε επίσης σε έναν στόχο φαρμάκου που, εάν επιδιωχθεί, θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιθανή θεραπεία για τη θανατηφόρα και ανίατη νόσο του Χάντινγκτον. Η Myriam Heiman, αναπληρώτρια καθηγήτρια νευροεπιστήμης στο Τμήμα Εγκεφάλου και Γνωστικών Επιστημών, η οποία ηγήθηκε της μελέτης, δήλωσε: «Αυτά τα γονίδια δεν έχουν συνδεθεί ποτέ στο παρελθόν με τις διαδικασίες της νόσου του Huntington». Όταν τα είδαμε, ήταν πολύ συναρπαστικό γιατί βρήκαμε όχι μόνο ένα γονίδιο, αλλά στην πραγματικότητα αρκετά από την ίδια οικογένεια, και είδαμε επίσης ότι είχαν επίδραση σε δύο μοντέλα HD». Είναι επίσης μέλος του Picower Institute for Learning and Memory του MIT και του Broad Institute του MIT και του Harvard. Η επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Mary Wertz, είναι μεταδιδακτορική υπότροφος στο Broad Institute.

Για αυτή τη μελέτη, η ομάδα εξέτασε τα γονίδια που κωδικοποιούν τις πρωτεΐνες στον εγκέφαλο ποντικών. Υπάρχουν περίπου 22.000 γονίδια, έγραψαν οι ερευνητές. Αυτά τα γονίδια θα μπορούσαν να μελετηθούν για διάφορες νευρολογικές ασθένειες, εξήγησαν. Αυτές περιλάμβαναν προοδευτικές νευρολογικές ασθένειες όπως το Πάρκινσον και το Αλτσχάιμερ, είπε ο Heiman.

Σύμφωνα με την ομάδα, ο γενετικός έλεγχος δεν είναι νέος και γίνεται συνήθως σε ζώα και συμμετέχοντες στη μελέτη, όπως μύγες φρούτων, εργαστηριακά ποντίκια και το σκουλήκι C. elegans, αφού εξουδετερωθούν ορισμένα βασικά γονίδια σε αυτά. Αυτές οι δοκιμές προσυμπτωματικού ελέγχου εξετάζουν την ικανότητα των εργαστηριακών ατόμων να επιβιώνουν μετά την αφαίρεση σημαντικών γονιδίων. Αυτή είναι η πρώτη μελέτη που διεξάγει αυτές τις δοκιμές στον εγκέφαλο ενός ποντικιού, έγραψαν οι ερευνητές. Πρόσθεσαν ότι αυτό είναι δύσκολο γιατί οι γενετικές αλλαγές στον εγκέφαλο είναι οι πιο περίπλοκες. Ο Heiman είπε σε μια δήλωση: «Αυτές οι αμερόληπτες γενετικές οθόνες είναι πολύ ισχυρές, αλλά η τεχνική δυσκολία εκτέλεσης τους στο κεντρικό νευρικό σύστημα σε επίπεδο γονιδιώματος δεν έχει ξεπεραστεί ποτέ».

Πριν από αυτή τη μελέτη, η ομάδα του Ινστιτούτου Broad εργάστηκε σε βιβλιοθήκες γενετικών δεδομένων που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη των αποτελεσμάτων της αφαίρεσης μιας ή περισσότερων γενετικών αλληλουχιών. Τελικά, κατέληξαν σε βιβλιοθήκες που θα μπορούσαν να ενεργοποιήσουν ή να απενεργοποιήσουν επιλεκτικά κάθε γονίδιο στον εγκέφαλο ποντικών. Χρησιμοποίησαν μια ειδική βιβλιοθήκη γονιδίων RNA κοντής φουρκέτας (shRNA) για να μελετήσουν το αγγελιοφόρο RNA, το οποίο μεταφέρει ζωτικές πληροφορίες για τη σύνθεση πρωτεϊνών. Χρησιμοποίησαν το CRISPR για να διαγράψουν ή να επεξεργαστούν τις γενετικές αλληλουχίες και χρησιμοποίησαν ιικούς φορείς για να παραδώσουν τις απαιτούμενες τροποποιημένες γενετικές αλληλουχίες μέσα στο κύτταρο.

Τα τέσσερα ή πέντε shRNA, ή τμήματα CRISPR, στόχευαν καθένα από τα 22.000 γονίδια του εγκεφάλου του ποντικιού, χρησιμοποιώντας περίπου 80.000 έως 100.000 ιούς για να τροποποιήσουν καθένα από τα εγκεφαλικά κύτταρα στα ποντίκια. Οι ιοί που έφεραν τα τμήματα ελήφθησαν δείγματα σε υψηλή συγκέντρωση και εγχύθηκαν στον εγκέφαλο στην περιοχή του ραβδωτού σώματος και τουλάχιστον το ένα τέταρτο όλων των εγκεφαλικών κυττάρων έλαβε τουλάχιστον ένα από τα στοιχεία shRNA ή CRISPR. Η περιοχή του ραβδωτού σώματος ήταν περισσότερο στόχος επειδή ασχολείται με το κινητικό σύστημα του σώματος και βοηθά στην κίνηση καθώς και στις γνωστικές λειτουργίες και τα συναισθήματα. Αυτή η περιοχή επηρεάζεται όχι μόνο από τη νόσο του Huntington, αλλά και από τον αυτισμό, τον παρκινσονισμό και τον εθισμό στα ναρκωτικά.

Στα ποντίκια γινόταν συνεχώς ένεση με φορείς ιού για επτά μήνες, μετά τους οποίους ελέγχθηκε η γενετική σύνθεση των νευρώνων στο στρώμα. Οι νευρώνες που χρειάζονταν τα απενεργοποιημένα γονίδια για να επιβιώσουν θα είχαν πεθάνει στο τέλος της μελέτης, εξήγησαν οι ερευνητές. Από την άλλη πλευρά, εάν τα μη βασικά γονίδια απενεργοποιούνταν, οι νευρώνες θα ήταν ζωντανοί.

Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι πολλά γονίδια ήταν σημαντικά για την επιβίωση των νευρώνων. Αυτό αποκάλυψε επίσης πολλά γονίδια που είναι σημαντικά για την επιβίωση των νευρώνων, αλλά ήταν άγνωστα σε προηγούμενες μελέτες. Ο Heiman είπε ότι ανακάλυψαν ότι ορισμένα γονίδια ήταν σημαντικά που δεν ήταν προηγουμένως γνωστό ότι ήταν σημαντικά. Και πρόσθεσε: «Το ερμηνεύουμε αυτό ότι σημαίνει ότι οι νευρώνες στον εγκέφαλο των θηλαστικών είναι πολύ πιο μεταβολικά ενεργοί και έχουν πολύ μεγαλύτερη εξάρτηση από αυτές τις διαδικασίες από ό,τι, για παράδειγμα, ένας νευρώνας στο C. elegans».

Παρατήρησαν αποτελέσματα σε μοντέλα ποντικών που παρήγαγαν μια μεταλλαγμένη μορφή της πρωτεΐνης huntingtin. Ο έλεγχος των φυσιολογικών ποντικών συγκρίθηκε με εκείνους με τη νόσο του Huntington. Εάν αυτά τα ποντίκια περιείχαν χαμηλότερα επίπεδα στοιχείων shRNA ή CRISPR, θα μπορούσαν να είναι σημαντικοί στόχοι που αντιστέκονταν στις τοξικές επιδράσεις της πρωτεΐνης Huntingtin, εξήγησε ο Heiman. Η ομάδα διαπίστωσε ότι τα φάρμακα που στοχεύουν το γονίδιο Nme1 θα μπορούσαν να είναι ένας τέτοιος στόχος.

Ο Heiman κατέληξε: "Αυτό είναι πολύ συναρπαστικό για εμάς γιατί θεωρητικά είναι μια ένωση που μπορεί να ληφθεί φάρμακο. Εάν μπορούμε να αυξήσουμε τη δραστηριότητά της με ένα μικρό μόριο, μπορεί να είμαστε σε θέση να αναπαράγουμε το αποτέλεσμα της γενετικής υπερέκφρασης."
Αυτή η μελέτη υποστηρίχθηκε από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας (NIH), το Εθνικό Ινστιτούτο Νευρολογικών Διαταραχών και Εγκεφαλικού (NINDS) και άλλα.

Πηγές: