Neues Instrument zur Messung von Ergebnissen in klinischen Studien zu Chorea Huntington

Wenn Patienten an klinischen Studien teilnehmen, muss es eine Art Auswertung geben, um festzustellen, ob die neue Behandlung gewirkt hat. Es ist wichtig, zwei Schlüsselfaktoren zu kennen: Was gemessen werden soll und wie es gemessen werden soll. Im Fall von HD haben diese Hindernisse Wissenschaftler und Ärzte jahrelang geärgert. Die neueste Forschung kommt mit einem cleveren neuen Ansatz zur Überwindung beider Herausforderungen auf eine neue Art und Weise. Diese Ergebnisse könnten ein wertvolles Instrument zur Untersuchung neuer HD-Therapeutika in klinischen Studien bieten.

Was gemessen werden soll und wie es gemessen werden soll: Es scheint einfach zu sein. Und manchmal ist es das auch. Um beispielsweise ein neues cholesterinsenkendes Medikament zu testen, nehmen Ärzte den Patienten nach der Behandlung Blut ab, messen den Cholesterinspiegel und vergleichen ihn mit dem Wert vor der Behandlung. In diesem Fall ist das Was offensichtlich (Cholesterin), und das Wie ist einfach, da Cholesterin eine große, fettähnliche Substanz ist, die leicht vom Blut getrennt und gemessen werden kann.

Aber im Fall von HD-Studien sind Was und Wie viel komplizierter.

Das „Was“

HD wird durch eine genetische Mutation verursacht, die die Zusammensetzung des Huntingtin-Proteins verändert, wodurch das Protein toxisch wird. Dieses mutierte Huntingtin-Protein, das in Neuronen außer Kontrolle gerät, verursacht jeden Fall von HD. Mutiertes Huntingtin beeinträchtigt viele wichtige neuronale Funktionen, einschließlich des Transports von zellulärer Fracht, der Genregulation und der Energieproduktion.

Mutiertes Huntingtin lebt normalerweise im Inneren von Zellen, einschließlich Gehirnzellen. Aber die Messung von mutiertem Huntingtin im Gehirn erfordert eine Hirnbiopsie – weniger ideal, wenn man sie vermeiden kann. Daher wurde nach weniger invasiven Methoden zur Quantifizierung dieses schwierigen Proteins gesucht.

Erinnern Sie sich, dass ich Ihnen gerade gesagt habe, dass Huntingtin normalerweise im Inneren von Gehirnzellen vorkommt? Nun, das ist nicht immer der Fall. Manchmal wird mutiertes Huntingtin freigesetzt – möglicherweise als Folge absterbender Neuronen. Wenn eine Gehirnzelle stirbt, brechen die Membranen zusammen, wodurch der Inhalt austreten kann. Dies bedeutet, dass eine Menge mutierten Huntingtins, das einst in der Zelle enthalten war, jetzt frei ist. Das Gehirn beseitigt schnell das Chaos, das durch die sterbende Zelle hinterlassen wurde – aber bevor sie abgebaut werden, wandern einige der Inhalte durch die Flüssigkeit, die das Gehirn umgibt, die sogenannte Zerebrospinalflüssigkeit.

Die Zerebrospinalflüssigkeit zirkuliert im gesamten Gehirn und Rückenmark. Ärzte können eine dünne Nadel in den Raum unterhalb des Rückenmarks einführen und kleine Mengen an Zerebrospinalflüssigkeit entnehmen. Durch die Analyse der Flüssigkeit erhalten Ärzte einen kleinen Einblick in das, was im Gehirn vor sich geht, ohne eine Hirnbiopsie.

Eine neue Studie von Dr. Amber Southwell, Michael Hayden und Kollegen fragt: „Könnten wir den mutierten Huntingtin-Spiegel in der Zerebrospinalflüssigkeit messen und ihn verwenden, um uns über den mutierten Huntingtin-Spiegel im Gehirn zu informieren?“ Und die Antwort ist ja!

Forscher haben drei Beweise, die diese aufregende neue Entdeckung untermauern.

Sie begannen mit der Messung des mutierten Huntingtin-Proteins in der Zerebrospinalflüssigkeit von HD-Mutationsträgern. Sie entnahmen Proben von Mutationsträgern in verschiedenen Stadien der Krankheit: fortgeschritten, früh-mittel und vor dem Auftreten von Symptomen. Die Forscher wollten feststellen, ob der mutierte Huntingtin-Spiegel in der Zerebrospinalflüssigkeit mit dem Fortschreiten der Krankheit ansteigt.

Wie sie vorhergesagt hatten, waren die mutierten Huntingtin-Spiegel in der Zerebrospinalflüssigkeit bei den Menschen am höchsten, die sich in fortgeschritteneren Stadien der Krankheit befanden, und niedriger in frühen Krankheitsstadien. Warum das so ist, ist nicht klar – es kann sein, dass im Verlauf von HD mehr Gehirnzellen absterben und mehr mutiertes Huntingtin-Protein freigesetzt wird, aber weitere Studien sind erforderlich, um festzustellen, ob dies der Fall ist.

Während diese Korrelation vielversprechend war, wollten die Forscher noch einen Schritt weiter gehen, um zu bestätigen, dass sterbende Gehirnzellen wirklich die Quelle für mutiertes Huntingtin in der Zerebrospinalflüssigkeit waren. Also wandten sie sich Mäusen zu.

Forscher vergifteten einen kleinen Bereich von Gehirnzellen. Als die Zellen zu sterben begannen, beobachteten sie einen starken Anstieg des mutierten Huntingtin-Spiegels in der Zerebrospinalflüssigkeit. Dies könnte daran liegen, dass die sterbenden Zellen ihren Inhalt in das Gehirn verschütten und ein Teil dieses Inhalts, einschließlich mutiertes Huntingtin, in die CSF gelangt.

Huntingtin-Stilllegungswerkzeuge

Eine der nützlichsten Anwendungen der Messung von mutiertem Huntingtin in der Zerebrospinalflüssigkeit wäre die Erprobung neuer HD-Therapeutika. Ein vielversprechender Forschungsansatz ist die direkte Reduzierung des mutierten Huntingtin-Proteinspiegels. Beispielsweise zielt ein neuer Typ des HD-Therapieansatzes, das sogenannte Gene Silencing, darauf ab, das Fortschreiten der Krankheit zu verlangsamen oder zu stoppen, indem der mutierte Huntingtin-Spiegel gesenkt wird. (Klicken Sie hier für einen HDBuzz-Artikel über Gene Silencing: http://en.hdbuzz.net/023).

Als Proof of Concept behandelten Forscher HD-Modellmäuse mit Gene-Silencing-Medikamenten, von denen bekannt ist, dass sie den mutierten Huntingtin-Spiegel im Gehirn senken. Als sie Proben von den Gene-Silenced-Tieren entnahmen, stellten sie fest, dass auch der mutierte Huntingtin-Spiegel in der Zerebrospinalflüssigkeit gesenkt worden war! Dies deutet darauf hin, dass die Messung von mutiertem Huntingtin in der Zerebrospinalflüssigkeit ein guter Messwert sein kann, um festzustellen, ob Gene-Silencing-Medikamente in klinischen HD-Studien wirken.

Das „Wie“

Die Idee, mutiertes Huntingtin in der Zerebrospinalflüssigkeit zu messen, gibt es schon seit einiger Zeit, aber sie stellt eine enorme technische Herausforderung dar. Wie in diesem HDBuzz-Artikel (http://en.hdbuzz.net/197) erläutert, ist mutiertes Huntingtin nur eines von vielen Proteinen in der Zerebrospinalflüssigkeit. Es zu isolieren und zu messen ist wie die Suche nach einer Nadel im Heuhaufen.

Aber die andere wichtige Entdeckung aus diesem Papier ist eine neue, ultra-sensitive Methode zur Messung von mutiertem Huntingtin in der Zerebrospinalflüssigkeit.

Die Technik verwendet ein Paar von Proteinen, die als Antikörper bezeichnet werden und die sich spezifisch an mutiertes Huntingtin binden und nicht an andere Proteine der Zerebrospinalflüssigkeit. Tatsächlich sind die Antikörper so spezifisch, dass sie nur toxisches mutiertes Huntingtin erkennen und nicht das normale, gesunde Huntingtin, das auch bei HD-Patienten produziert wird. Wichtig ist, dass es mutiertes Huntingtin identifizieren kann, das allein durch die Zerebrospinalflüssigkeit schwimmt oder an andere Proteine in Multi-Protein-Klumpen gebunden ist, wo es sich normalerweise aufhält.

Einer der Antikörper in dem Paar ist an ein extrem kleines Kügelchen gebunden, und der andere ist an ein leuchtendes Etikett gebunden. Die Antikörper greifen mutiertes Huntingtin. Dann werden die Kügelchen gesammelt und ziehen mutiertes Huntingtin mit sich. Schließlich werden die Kügelchen plus mutiertes Huntingtin durch eine spezielle Maschine geleitet, die das von dem Etikett emittierte Licht erkennen kann, wodurch die Menge an mutiertem Huntingtin quantifiziert werden kann. (Mehr Leuchten = mehr Antikörper = mehr mutiertes Huntingtin.) Diese Kombination aus hochspezifischen Antikörpern und sorgfältiger Messung des leuchtenden Lichts gab Klinikern und Forschern ein weiteres zuverlässiges Instrument zur Messung von mutiertem Huntingtin in der Zerebrospinalflüssigkeit.

Diese neue Technik ergänzt eine andere, die kürzlich mit ähnlichen Methoden beschrieben wurde und ähnliche Ergebnisse fand (http://en.hdbuzz.net/197). Aufregenderweise liefert diese neue Studie den ersten Beweis dafür, dass das in der CSF gemessene mutierte Huntingtin-Protein aus dem Gehirn stammt, wahrscheinlich von sterbenden Zellen. Am wichtigsten ist, dass die Behandlung von Gehirnen mit Medikamenten, die den mHTT-Spiegel senken, zu schnellen Veränderungen des CSF-Spiegels führt.

Dies bedeutet, dass Forscher, die Studien zum Gene Silencing beim Menschen planen, unabhängig davon, welche dieser neuen Techniken zur Messung von HTT verwendet werden, über ein leistungsstarkes neues Instrument verfügen, um zu sehen, wie gut diese Medikamente wirken. Wir sind sehr gespannt auf diese Studien, von denen die erste gerade erst beginnt, und diese Technik ist eine leistungsstarke neue Ergänzung zur Erprobung dieser Medikamente bei HD-Patienten.

Mehr erfahren

• Originalmanuskript, das die neue Technik beschreibt (Open Access)