Ein paar schlechte Samen: Wie Hirnflüssigkeit Klumpen in Gehirnzellen wachsen lässt
HD-Hirnflüssigkeit lässt Gehirnzellen Klumpen bilden.
Es ist wie Gärtnern, das schiefgeht: Wissenschaftler können Huntington-Protein auf die Außenseite von im Labor gezüchteten Gehirnzellen streuen und so klebrige, potenziell schädliche Proteinklumpen im Inneren der Zellen wachsen lassen. Neue Forschungsergebnisse, die zeigen, dass menschliche Hirnflüssigkeit dasselbe bewirkt, könnten uns nun helfen, die Huntington-Krankheit zu überwachen.
Die Huntington-Krankheit wird durch eine genetische Mutation verursacht, die das Huntington-Protein überlang macht. So wie ein extralanger Gartenschlauch schwieriger aufzurollen ist als eine kürzere Variante, ist das überlange Huntington-Protein schwieriger zu falten als die normale Version.
Die zusätzliche Schwierigkeit beim Falten des überlangen Huntington-Proteins verursacht Probleme für das Gehirn, da fehlgefaltete Proteine in Gehirnzellen in klebrigen Klumpen enden, die Gehirnzellen krank machen können. Daher könnten Gehirnzellen, die klebrige Proteinklumpen entwickeln, bei der Huntington-Krankheit gefährdet sein.
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Ein paar schlechte Samen
Wissenschaftler, die untersuchen, wie diese klebrigen Klumpen im Labor wachsen, machten kürzlich eine faszinierende Entdeckung.
Bei Gehirnzellen, die in einer Schale gezüchtet wurden, führte das Streuen von fehlgefalteten Huntington-Proteinen auf die Außenseite einer Gehirnzelle dazu, dass klebrige Proteinklumpen im Inneren derselben Gehirnzelle auftauchten. Aufgrund der Parallelen zum Gärtnern im eigenen Garten nannten die Wissenschaftler diesen Prozess des Wachsens klebriger Klumpen „Seeding“.
Es gibt zwei allgemeine Wege, wie Seeding in im Labor gezüchteten Gehirnzellen funktionieren könnte. Erstens könnten Proteinklumpen tatsächlich von außen in Gehirnzellen eindringen, ähnlich wie Unkraut vom Rasen Ihres Nachbarn in Ihren Rasen eindringen könnte. Alternativ könnten Proteinklumpen außerhalb der Gehirnzellen die Zellen dazu bringen, sich so zu verändern, dass sie selbst neue Klumpen im Inneren bilden, ähnlich wie das Ändern Ihrer akribischen Rasenpflegeroutine zu der faulen Ihres Nachbarn dazu führen wird, dass Ihr Rasen Unkraut wachsen lässt (genau wie bei ihm). Beide Methoden – oder sogar beide gleichzeitig – könnten dazu beitragen, wie klebrige Proteinklumpen im Labor wachsen.
Obwohl wir wissen, dass Seeding im Forschungslabor stattfindet, bleibt es jedoch ein Rätsel, ob es auch bei der menschlichen Huntington-Krankheit auftritt – oder ob es stattdessen nur ein cleverer Labortrick ist.
Eine weitere Verwendung für „Hirnsaft“
Um diese Frage zu beantworten, testeten Wissenschaftler der University of California Irvine, ob sie Seeding unter realistischeren Bedingungen mit menschlichem „Hirnsaft“ herbeiführen könnten.
„Hirnsaft“, auch bekannt als Zerebrospinalflüssigkeit oder Liquor, ist eine klare Flüssigkeit, die das Gehirn umgibt und es vor Verletzungen schützt. Liquor erfüllt eine Reihe wichtiger Funktionen für das Gehirn, wie das Entfernen von Toxinen und Abfallprodukten.
Diese Aufgabe der Abfallbeseitigung macht den Liquor zu einem sehr guten Fenster in das, was im Gehirn vor sich geht. Als Analogie: Stellen Sie sich vor, wie viel jemand über Sie erfahren könnte, indem er Ihren Müll durchsucht – er könnte herausfinden, was Sie essen, wo Sie einkaufen und möglicherweise sogar Ihre Kreditkarten- oder Bankdaten, nur indem er sich ansieht, was Sie wegwerfen. Auf die gleiche Weise kann ein genauer Blick auf den Liquor uns helfen, einen Einblick in das Geschehen im Gehirn zu bekommen.
„Menschlicher Liquor kann das Wachstum klebriger Klumpen anstoßen – und Liquor von Menschen mit Huntington-Krankheit tut dies viel leichter als Liquor von Menschen ohne Huntington-Krankheit.“
Eine Sache, die uns der Liquor sehen lässt, ist das Huntington-Protein. Obwohl wir das Huntington-Protein normalerweise in Gehirnzellen finden, wissen wir aus
Wenn jedoch fehlgefaltetes Huntington-Protein Seeding verursachen kann, dann könnte diese Reinigungsarbeit – bei der Liquor fehlgefaltetes Huntington-Protein im Gehirn herumträgt und dann aus dem Gehirn entfernt – gesunde Gehirnzellen tatsächlich in Gefahr bringen.
Was haben sie herausgefunden?
Um herauszufinden, ob dies der Fall ist, streuten Wissenschaftler unter der Leitung von Steven Potkin an der University of California, Irvine, menschlichen Liquor auf Gehirnzellen, die in einer Schale wuchsen, um zu sehen, ob er klebrige Proteinklumpen im Inneren der Zellen wachsen lassen könnte.
Sie testeten drei Hauptvarianten von Liquor: Liquor von Menschen mit symptomatischer Huntington-Krankheit (der fehlgefaltetes Huntington-Protein enthält), Liquor von Menschen ohne Huntington-Krankheit (der kein fehlgefaltetes Huntington-Protein enthält) und Liquor von Menschen mit der Huntington-Mutation, die noch nicht symptomatisch sind (der wahrscheinlich irgendwo dazwischen liegt).
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass Liquor von Menschen mit Huntington-Krankheit das Wachstum von Proteinklumpen viel leichter anstieß als Liquor von Menschen ohne Huntington-Krankheit. Des Weiteren war Hirnflüssigkeit von Menschen mit symptomatischer Huntington-Krankheit viel besser im Seeding als Hirnflüssigkeit von Menschen mit asymptomatischer Huntington-Krankheit.
Somit kann menschliche Hirnflüssigkeit Seeding verursachen, und wie leicht Seeding geschieht, könnte mit der Schwere der Huntington-Symptome zusammenhängen.
Was bedeutet das?
Warum sollten wir uns also um all diese Samen und Klumpen kümmern – die immer noch nur in einer Schale und nicht in Menschen auftreten?
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Erstens könnte Seeding uns eine neue Möglichkeit geben, die Huntington-Proteinspiegel und damit das Fortschreiten der Krankheit im Laufe der Zeit zu verfolgen. Die Verfolgung des Krankheitsverlaufs ist sehr wichtig, da sie uns ermöglicht zu bestimmen, ob in klinischen Studien getestete Huntington-Therapien wirksam sind. Historisch gesehen erforderte eine solche Verfolgung jahrelange Beobachtung und war eine ungenaue Wissenschaft, da die klinische Huntington-Krankheit zwischen verschiedenen Menschen so stark variiert. Die Messung des Krankheitsverlaufs mittels Seeding könnte uns eine genauere oder konsistentere – oder zumindest schnellere – Methode bieten, um Veränderungen im Krankheitsverlauf zu verfolgen.
Es gibt jedoch noch viel zu tun, bevor wir eine auf Seeding basierende Methode zur Krankheitsverfolgung entwickeln können. Eine wichtige, frühe Frage, die Wissenschaftler beantworten müssen, ist, ob Dinge, die Mäuse mit Huntington-Krankheit verbessern, tatsächlich beeinflussen, ob Mäuse-Liquor das Wachstum von Proteinklumpen anstoßen kann. Wenn ja, dann sind wir auf dem richtigen Weg!
Zweitens könnten diese Experimente die Suche nach neuen Huntington-Medikamenten beeinflussen. Normalerweise denken wir, dass das Huntington-Protein innerhalb der Gehirnzellen Schaden anrichtet. Die Seeding-Experimente heben jedoch das Huntington-Protein im Liquor hervor – das sich außerhalb der Gehirnzellen befindet. Daher erinnert diese Arbeit daran, dass Huntington-Therapien das Protein an beiden Orten blockieren müssen könnten.
Ein paar weitere Fragen
Obwohl die Forschung, über die wir gesprochen haben, wirklich interessant und gut gemacht ist, gibt es – wie immer – einige ungelöste Fragen zu beachten, wenn man die letztendliche Auswirkung dieser Arbeit für die Huntington-Gemeinschaft betrachtet.
Erstens wussten wir bereits, dass das Huntington-Protein im Liquor vorhanden ist, und wir konnten bereits messen, wie viel davon dort war. Warum sollten wir also überhaupt Seeding verwenden, um die Huntington-Krankheit zu verfolgen? Das ist eine schwierige Frage, denn wir werden sie erst beantworten können, wenn wir eine auf Seeding basierende Methode zur Verfolgung der Huntington-Krankheit in der Praxis testen. Dennoch ist es durchaus möglich, dass Seeding, das das Huntington-Protein „in Aktion“ betrachtet, uns mehr oder andere Informationen liefern wird, als wir zuvor erhalten konnten. Im Allgemeinen rüstet uns mehr Informationen besser aus, um die Krankheit zu verfolgen.
Zweitens, selbst wenn Seeding uns eine neue Möglichkeit gibt, die Huntington-Krankheit zu verfolgen, könnte eine auf Seeding basierende Methode wirklich empfindlich genug sein, um zu erkennen, wie sich die Huntington-Krankheit im Laufe der Zeit oder mit Behandlung verändert? Die Experimente, über die wir hier sprechen, waren nicht dazu gedacht, diese Frage zu beantworten, und so ist es schwer zu sagen, ob das, was die Wissenschaftler im Labor sahen, sich in einen aussagekräftigen Test beim Menschen übertragen lässt. Die Wissenschaftler arbeiten zweifellos bereits intensiv daran, dies herauszufinden.
Das Fazit
Obwohl noch einige wichtige Fragen offen sind – und viel zukünftige Arbeit zu leisten ist – sind diese neuen Ergebnisse interessant und relevant für die Huntington-Gemeinschaft. Sie geben uns Aufschluss darüber, was das Huntington-Protein tun könnte und wie es dies tun könnte, und sie legen Samen (die guten) für zukünftige Forschung, um die Art und Weise zu verbessern, wie wir Therapien entwickeln oder verfolgen. Wie jeder gute Gärtner müssen wir diesen Samen einfach die Zeit geben, die sie zum Wachsen brauchen.
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