Nuovo screening genetico per la malattia di Huntington

Nuovo screening genetico per la malattia di Huntington

La malattia di Huntington è una malattia genetica debilitante e progressiva, che porta a gravi danni cerebrali e alla fine alla morte. I pazienti affetti da questa malattia autosomica dominante hanno una proteina chiamata proteina Huntingtina che forma grumi nel cervello che portano ai sintomi della malattia.

I ricercatori del MIT hanno sviluppato un modo per eseguire lo screening genetico che potrebbe aiutare a identificare i geni che predicono la sopravvivenza neuronale. Il loro metodo di screening è stato ampliato per rilevare i geni che causano la formazione della proteina mutante Huntingtina e il danneggiamento del cervello. I risultati di questo nuovo studio sono stati pubblicati nell’ultimo numero della rivistaNeurone.

Un'analisi dell'intero genoma ha scoperto geni essenziali per la sopravvivenza dei neuroni, nonché geni che proteggono dagli effetti della malattia di Huntington. Fonte immagine: Romanova Natali / Shutterstock

Secondo i ricercatori, oltre a identificare i geni responsabili della comparsa della proteina mutata, è stato anche individuato un bersaglio farmacologico che, se perseguito, potrebbe portare a un possibile trattamento per la malattia mortale e incurabile di Huntington. Myriam Heiman, professoressa associata di neuroscienze presso il Dipartimento di Scienze del cervello e cognitive, che ha condotto lo studio, ha affermato: "Questi geni non sono mai stati collegati prima ai processi della malattia di Huntington". Quando li abbiamo visti, è stato molto emozionante perché abbiamo trovato non solo un gene, ma in realtà diversi della stessa famiglia, e abbiamo anche visto che avevano un effetto su due modelli di MH”. È anche membro del Picower Institute for Learning and Memory del MIT e del Broad Institute del MIT e di Harvard. L'autrice principale dello studio, Mary Wertz, è una ricercatrice post-dottorato presso il Broad Institute.

Per questo studio, il team ha esaminato i geni che codificano per le proteine ​​nel cervello dei topi. Ci sono circa 22.000 geni, hanno scritto i ricercatori. Questi geni potrebbero essere studiati per varie malattie neurologiche, hanno spiegato. Queste includevano malattie neurologiche progressive come il Parkinson e l'Alzheimer, ha detto Heiman.

Secondo il team, lo screening genetico non è una novità e viene eseguito di routine sugli animali e sui partecipanti allo studio, come i moscerini della frutta, i topi da laboratorio e il verme C. elegans, dopo aver eliminato in essi alcuni geni chiave. Questi test di screening esaminano la capacità dei soggetti di laboratorio di sopravvivere dopo che sono stati rimossi geni importanti. Questo è il primo studio a condurre questi test sul cervello di un topo, hanno scritto i ricercatori. Hanno aggiunto che questo è impegnativo perché i cambiamenti genetici nel cervello sono i più complessi. Heiman ha dichiarato in una nota: "Questi screening genetici imparziali sono molto potenti, ma la difficoltà tecnica di eseguirli nel sistema nervoso centrale a livello dell'intero genoma non è mai stata superata".

Prima di questo studio, il team del Broad Institute ha lavorato su librerie di dati genetici che potrebbero essere utilizzate per studiare i risultati della rimozione di una o più sequenze genetiche. Alla fine, hanno creato librerie in grado di attivare o disattivare selettivamente ogni gene nel cervello dei topi. Hanno utilizzato una speciale libreria genetica di RNA a forcina corta (shRNA) per studiare l'RNA messaggero, che trasporta informazioni vitali per la sintesi proteica. Hanno utilizzato CRISPR per eliminare o modificare le sequenze genetiche e hanno utilizzato portatori virali per fornire le sequenze genetiche alterate richieste all’interno della cellula.

I quattro o cinque shRNA, o segmenti CRISPR, hanno preso di mira ciascuno dei 22.000 geni del cervello dei topi, utilizzando da 80.000 a 100.000 virus per alterare ciascuna delle cellule cerebrali dei topi. I virus che trasportavano i segmenti sono stati campionati ad alta concentrazione e iniettati nel cervello nella regione striatale e almeno un quarto di tutte le cellule cerebrali hanno ricevuto almeno uno degli elementi shRNA o CRISPR. La regione striatale era più un bersaglio perché si occupa del sistema motorio del corpo e aiuta con il movimento, nonché con le funzioni cognitive e le emozioni. Quest'area è colpita non solo dalla malattia di Huntington, ma anche dall'autismo, dal parkinsonismo e dalla tossicodipendenza.

Ai topi sono stati iniettati continuamente portatori del virus per sette mesi, dopodiché è stata controllata la composizione genetica dei neuroni nello strato. I neuroni che avevano bisogno dei geni disattivati ​​per sopravvivere sarebbero morti alla fine dello studio, hanno spiegato i ricercatori. D’altra parte, se i geni non essenziali fossero disattivati, i neuroni sarebbero vivi.

I risultati hanno mostrato che diversi geni erano importanti per la sopravvivenza neuronale. Ciò ha rivelato anche diversi geni importanti per la sopravvivenza neuronale ma che erano sconosciuti in studi precedenti. Heiman ha detto di aver scoperto che erano importanti alcuni geni che in precedenza non erano noti per essere importanti. Ha aggiunto: "Interpretiamo questo nel senso che i neuroni nel cervello dei mammiferi sono molto più attivi metabolicamente e hanno una dipendenza molto maggiore da questi processi rispetto, ad esempio, a un neurone di C. elegans".

Hanno notato risultati in modelli murini che producevano una forma mutata della proteina Huntingtina. Lo screening dei topi normali è stato confrontato con quelli affetti dalla malattia di Huntington. Se questi topi contenessero livelli più bassi di elementi shRNA o CRISPR, potrebbero essere bersagli importanti in grado di resistere agli effetti tossici della proteina Huntingtina, ha spiegato Heiman. Il team ha scoperto che i farmaci che prendono di mira il gene Nme1 potrebbero essere uno di questi bersagli.

Heiman ha concluso: "Questo è molto entusiasmante per noi perché in teoria è un composto farmacologico. Se riusciamo ad aumentare la sua attività con una piccola molecola, potremmo essere in grado di riprodurre l'effetto della sovraespressione genetica".
Questo studio è stato supportato dal National Institutes of Health (NIH), dal National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) e altri.

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