Präklinische Studien auf dem Weg in die Klinik

Neue Instrumente zur Senkung von Huntingtin - vielversprechend in Tiermodellen

Willkommen zurück! Der erste Vortrag, über den wir heute twittern, stammt von Anastasia Khvorova, die uns über die Arbeit ihres Teams zur Huntingtin-Verminderung mithilfe der RNAi-Technologie berichten wird.

Eines der Probleme bei der Planung der Verabreichung von Medikamenten an das menschliche Gehirn besteht darin, dass die Gehirne von Tiermodellen, selbst von großen, viel kleiner sind als unsere! Die Gehirne von Mäusen und sogar von Affen sind im Vergleich winzig, weshalb Anastasias Labor Schafe verwendet, da diese recht große Gehirne haben. In diesen Schafshirnen kann das Khvorova-Labor messen, wie sich die Medikamente in den verschiedenen Hirnregionen ausbreiten und wirken können.

Ähnlich wie beim Ansatz von Wave Life Sciences zielen die Medikamente, die Anastasia und ihre Mitarbeiter testen, auf kleine genetische Signaturen ab. Das bedeutet, dass sie nur die toxische Form des Huntingtin-Proteins reduzieren können. Eines der Probleme durch diese Spezifizität, ist jedoch, dass man mehr Medikamente braucht, um die gleiche Wirkung zu erzielen.

Wir haben schon oft über die Verklumpung des Huntingtin-Proteins in den Zellen gesprochen, aber Anastasia untersucht die Huntingtin-Botschaft - das Rezept -, die im Zellkern verklumpt. Sie glaubt, dass dies zur Erhöhung der CAG-Anzahl beitragen könnte, die Zellen krank macht.

Das giftige Huntingtin gibt es in einer langen und einer kurzen Form. Es wird angenommen, dass die kürzere Form für die toxischen Klumpen verantwortlich ist, die wir in Tiermodellen sehen. Anastasia erklärt uns, dass wir bei der Betrachtung dieser Klumpen vorsichtig sein müssen, da sie sich zwischen Modellen und Menschen unterscheiden.

Anastasia und ihr Team haben Verbindungen gefunden, die die Menge der Kurzform des toxischen Huntingtins reduzieren können. Sie haben dies zu ihrem Instrumentarium von Wirkstoffen hinzugefügt, die die Menge wichtiger Zielmoleküle bei der Huntington-Krankheit verändern, darunter das gesamte Huntingtin, das toxische spezifische Huntingtin und MSH3, ein genetischer Modifikator der Huntington-Krankheit.

Anastasia ist der Ansicht, dass dieses Toolkit ein hervorragendes Portfolio verschiedener Optionen für die gezielte Behandlung von Huntington darstellt, das uns auch dabei helfen kann, genau herauszufinden, welches Protein oder welche Proteinform für das Fortschreiten der Krankheit wichtig ist.

Zellersatzbehandlung mit Stammzellen

Der nächste Vortrag wird von Anne Rosser von der Universität Cardiff gehalten. Im Rahmen der Initiative Stem Cells 4 HD gibt sie einen Überblick darüber, wie Stammzellen zur Erforschung und potenziellen Behandlung von Huntington eingesetzt werden. Stammzellen können in der Huntington-Forschung zu verschiedenen Zwecken eingesetzt werden: entweder als Hilfsmittel, um mehr über die Huntington-Krankheit zu erfahren, oder vielleicht als Therapie. Annes Vortrag konzentriert sich auf Letzteres.

Das übergeordnete Ziel der Verwendung von Stammzellen als Therapie wäre es, 1) Zellen zu ersetzen, die durch die Krankheit geschädigt wurden, und 2) biologische Faktoren wie Chemikalien oder Proteine freizusetzen, die während der Krankheit verloren gegangen sein könnten, um zu versuchen, andere Zellen im Gehirn gesund zu erhalten.

Die Zellen, an denen die Forscher für diese Zellersatztherapie interessiert sind, stammen aus “pluripotenten Stammzellen”. Diese können aus der Zelle eines Erwachsenen gewonnen werden, z. B. aus einer Hautzelle oder einer Blutzelle, und sie können in fast jede Art von Zelle im Körper verwandelt werden.

Aus älteren Studien, in denen eine andere Art von Stammzellen verwendet wurde, wissen wir, dass sich die ins Gehirn transplantierten Zellen gut in ihre neue Umgebung integrieren. Dies wäre eine gute Nachricht für die Huntington-Krankheit, bei der man hofft, dass die Zellen, die den geschädigten Bereichen hinzugefügt werden, Verbindungen mit anderen Teilen des Gehirns herstellen.

Anne erwähnt, dass es mehrere Huntington-Labors gibt, die diese Technologie in Richtung klinischer Studien vorantreiben. Ein solch invasiver Ansatz birgt jedoch auch Herausforderungen, z. B. die Frage, welcher Zelltyp für die Transplantation verwendet werden soll und wie eine Vergleichsgruppe gebildet werden kann.

Um all diese Herausforderungen eingehend zu prüfen, bevor man weiter vorankommt, haben Forscher die Gruppe Stem Cells for HD (SC4HD) gegründet, die sich aus führenden Stammzellforschern aus der ganzen Welt zusammensetzt.

Die SC4HD-Gruppe steht auf den Schultern von Giganten - sie hat viel aus früheren Studien gelernt, in denen fötales Gewebe in das Gehirn von Huntington transplantiert wurde, und hat das, was nicht funktioniert hat, geändert und das, was funktioniert hat, genutzt, um logisch und sicher weiterzukommen. Um sicherzustellen, dass die Forscher so viele Informationen wie möglich erhalten, bevor sie weitere Schritte unternehmen, werden Studien durchgeführt, um verschiedene Methoden zur Herstellung von Striatusneuronen zu vergleichen, die bei Huntington am anfälligsten sind.

Dabei sind viele Variablen zu berücksichtigen - die Kontrolle zwischen verschiedenen Zellchargen, die Verfolgung der Zellen nach ihrer Implantation und die Sicherstellung, dass sie sich im Gehirn in den gewünschten Zelltyp verwandeln. Es gibt noch viel zu tun, bevor wir diese Technologie für die Behandlung von Huntington beim Menschen einsetzen können, aber Stammzellen stellen eine sehr leistungsfähige Quelle für Zellersatztherapien dar.

Es ist ein ereignisreicher Vormittag, und wir werden nach einer Pause zurückkommen und kurz über einige kurze Vorträge zu wichtigen Themen twittern.

Datenblitz: Präsentationen von jungen Forschern

Mausmodelle im Vergleich: Welches ist das beste?

Sophie St-Cyr wurde ausgewählt, um einen kurzen Vortrag über die Vor- und Nachteile der verschiedenen Arten von Mausmodellen zu halten, die wir zur Untersuchung von Huntington verwenden.

Es gibt Dutzende von Modellen, die in verschiedene Kategorien eingeteilt werden, je nachdem, wie sie hergestellt werden und welche HD-ähnlichen Anzeichen und Symptome sie haben. Sophie vergleicht verschiedene Verhaltenstests in verschiedenen HD-Modellen und zwischen den Geschlechtern.

Als Expertin für das Verhalten von Mäusen gab sie den Wissenschaftlern im Publikum Empfehlungen für die Verwendung verschiedener Mausmodelle und für die optimale Gestaltung ihrer Verhaltensexperimente.

At-home collection of samples for NfL detection in blood

Lauren Byrne vom UCL arbeitet an einem Protein namens NfL (Neurofilament Light), das von kranken Zellen freigesetzt wird und als Biomarker für Hirnschäden bei HD verwendet werden kann. Der NfL-Spiegel steigt mit dem Fortschreiten der Huntington-Krankheit an.

Wissenschaftler könnten NfL auch verwenden, um festzustellen, ob eine Behandlung wirkt, und es wird zunehmend in klinischen Studien gemessen, um erstens zu prüfen, ob es keine Sicherheitsprobleme gibt, und zweitens, ob das Medikament dazu beiträgt, das Gehirn gesünder zu halten.

Lauren hat sich bei ihrer Arbeit auf die Entwicklung praktischerer Methoden zur Messung des NfL-Spiegels konzentriert. Glücklicherweise handelt es sich bei NfL um ein sehr stabiles Protein, so dass Lauren einen Test entwickelt hat, bei dem zu Hause mit dem Finger Blut entnommen wird, das dann per Post zur Analyse an das Labor geschickt wird.

Sie wird eine Studie namens iNfLuence-HD durchführen, um den NfL-Spiegel zu untersuchen und die Messmethoden zu verbessern. Außerdem leitet sie das JOIN-HD-Register, das jugendliche HD-Patienten aus der ganzen Welt untersuchen soll.

Das war’s von der Sitzung heute Morgen. Wir machen jetzt Mittagspause und melden uns später am Nachmittag mit weiteren Neuigkeiten zu dieser spannenden HD-Forschung zurück.

Gene und Proteine, die den Ausbruch von HD modifizieren

Identifizierung von Modifikatoren durch Betrachtung des gesamten Genoms

Willkommen zurück! Die Nachmittagssitzung wird sich auf genetische Modifikatoren der Huntington-Krankheit konzentrieren, also auf andere Gene, die das Alter beeinflussen, in dem die Symptome der Huntington-Krankheit auftreten. Der erste Vortrag stammt von William Yang von der UCLA, der Modifikatoren in Mausmodellen untersucht.

Sehr umfangreiche Sequenzierungsstudien haben uns gezeigt, dass viele der modifizierenden Gene, die das Alter des Krankheitsausbruchs verändern, mit der DNA-Reparatur zu tun haben. Die Frage ist: Wie können wir sie für die Behandlung von Huntington nutzbar machen?

Dr. Yang untersucht an Mäusen, wie wir diese Modifikatoren für die Behandlung von Huntington nutzen können. Sein Team hat viele der Mausmodelle entwickelt, die zum Standard in diesem Bereich geworden sind.

Das Labor von Dr. Yang hat diese verschiedenen Modelle zu unterschiedlichen Zeitpunkten verglichen, um zu verstehen, wie sich die Huntington-Krankheit in jedem Modell im Laufe der Zeit verändert. Insbesondere hat er sich eingehend mit den Veränderungen der Genexpression befasst, d. h. damit, wie sich das Niveau der genetischen “Rezepte” erhöht und verringert.

Ein weiteres wichtiges Merkmal, das sie untersuchen, sind Klumpen des HTT-Proteins, auch bekannt als Proteinaggregate. Dies ist ein einzigartiges Merkmal, das durch expandiertes HTT verursacht wird und hauptsächlich in Gehirnzellen, den Neuronen, aufzutreten scheint.

Das Yang-Labor hat vor kurzem ein neues Mausmodell entwickelt, mit dem verschiedene Aspekte der Huntington-Krankheit untersucht werden können, z. B. Schlafprobleme, die Ausbreitung der CAG-Wiederholungen und die Schädigung bestimmter Hirnregionen. Eine der Fragen, die sie mit diesem neuen Modell beantworten wollen, ist, ob genetische Modifikatoren der Huntington-Krankheit diese Merkmale beeinflussen können, z. B. Veränderungen der Genexpression oder der Proteinaggregation.

Ein relativ neues Merkmal der Huntington-Krankheit ist die somatische Instabilität, d. h. die Ausdehnung der CAG-Repeats in bestimmten Zellen oder Geweben im Laufe der Zeit. Dies geschieht häufig in Nervenzellen und könnte dazu beitragen, dass bestimmte Zelltypen bei Huntington krank werden und absterben.

Das Hinzufügen oder Entfernen bestimmter Modifikatorgene in diesen HD-Modellmäusen kann zu einer Verbesserung oder Verschlechterung der Symptome und Merkmale von Huntington führen. Dies stärkt die Argumente für eine gezielte Behandlung dieser Gene mit Medikamenten bei Menschen.

Das Labor von Dr. Yang hat herausgefunden, dass die Veränderung der Konzentration eines bestimmten Modifikators, FAN1, bei HD-Mäusen deren Verhalten beeinflussen kann, z. B. das Schlafverhalten und die Fähigkeit, auf einem rotierenden Stab zu laufen. Auch bei der Proteinaggregation gibt es eine Veränderung.

Es sieht so aus, als ob die Beeinflussung von FAN1 allein nicht die Antwort auf Huntington sein könnte, aber interessanterweise verbessern sich die Mäuse in den meisten der untersuchten Parameter, wenn sie auch einen anderen Modifikator, MSH3, angreifen.

Diese Art von kontrollierten genetischen Experimenten an Mäusen kann dazu beitragen, die richtigen Angriffspunkte für Medikamente zu identifizieren und zu bestätigen, die den Ausbruch der Krankheit verzögern könnten.

Alfy als Modifikator der Huntington-Krankheit

Der nächste Vortrag stammt von Dr. Ai Yamamoto von der Columbia University, der sich mit einem Protein namens Alfy beschäftigt, das ebenfalls einen genetischen Einfluss auf die Huntington-Erkrankung hat.

Groß angelegte Studien am Menschen ergaben, dass winzige genetische Veränderungen in Alfy dazu führen können, dass die Symptome der Huntington-Krankheit viel später auftreten. Ais Labor hat ein spezielles Mausmodell entwickelt, um diese seltene genetische Veränderung eingehender zu untersuchen, und auch bei diesen Mäusen traten die Symptome erst später auf.

Alfy ist daran beteiligt, Klumpen des schädlichen Huntingtin-Proteins abzubauen. Sowohl bei Menschen als auch bei Mäusen hat das Yamamoto-Labor festgestellt, dass höhere Alfy-Spiegel positive Auswirkungen auf das Auftreten von Symptomen haben können.

Sie stellen nun fest, dass die Rolle von Alfy bei der Beseitigung toxischer Proteine unter Stressbedingungen, auch bei Huntington und anderen Hirnkrankheiten, sehr wichtig ist.

Die Auswirkungen von Huntington auf die Verbindungen zwischen verschiedenen Teilen des Gehirns

Heute Nachmittag haben wir eine sehr spannende Sitzung zum Thema Gehirne. Die Vorträge befassen sich mit verschiedenen Aspekten der Gehirnfunktion, die mit sehr coolen, neuen Techniken gemessen werden.

Der erste Vortrag stammt von Dr. Lynn Raymond von der @UBC. Sie untersucht, wie Gehirnzellen, die Neuronen, kommunizieren. Diese kommunizierenden Zellen sind es, die bei der Huntington-Krankheit absterben. Wenn wir also verstehen, wie es zu ihrer Funktionsstörung kommt, können wir Hinweise auf die Entstehung der Huntington-Krankheit erhalten.

Obwohl das Huntington-Gen in fast jeder Zelle des Körpers exprimiert wird, sind es die Neuronen, die die meisten Symptome der Krankheit verursachen. Tatsächlich sind nicht alle Neuronen auf die gleiche Weise betroffen. Am stärksten betroffen sind eine Reihe von Strukturen im Gehirn, die eng miteinander verbunden sind, der so genannte “Kortex” und das “Striatum”.

Das Labor von Dr. Raymond untersucht seit langem die Details der Kommunikation zwischen diesen beiden Teilen des Gehirns anhand von Mausmodellen der Huntington-Krankheit. Sie sieht deutliche Veränderungen in der Art und Weise, wie die Mäuse mit Huntington neue Bewegungen erlernen, ähnlich den Problemen, die bei Huntington-Patienten auftreten.

Das Labor von Dr. Raymond nutzt neue Software-Tools für “Deep Learning” oder “künstliche Intelligenz”, um das Verhalten von Mäusen so detailliert zu analysieren, wie es bisher nicht möglich war (@deeplabcut).

Um Veränderungen im Verhalten mit Veränderungen in der Gehirnfunktion in Verbindung zu bringen, verwendet Dr. Raymond Mikroskope in Echtzeit, mit denen die Gehirnaktivität von Mäusen mit Huntington bei bestimmten, für die Krankheit relevanten Bewegungen verfolgt werden kann. Dies ist ein gutes Beispiel dafür, warum wir Mäuse und andere Modelle der Huntington-Krankheit brauchen - es gibt keine Möglichkeit, die Kommunikation zwischen den Gehirnzellen von Menschen mit Huntington in dieser Detailtiefe aufzuzeichnen.

Bei Huntington-Mäusen ist der Kortex, ein äußerer Teil des Gehirns, der für unsere Denkfähigkeit entscheidend ist, übermäßig erregbar. Im Vergleich zu Kontrollmäusen sind Bewegungen bei Huntington-Mäusen mit viel mehr Aktivität verbunden. Es sieht also so aus, als ob ihr Gehirn etwas härter arbeiten muss, um das Ziel der Bewegung zu erreichen. Dies könnte ein Hinweis darauf sein, warum einige Arten von Bewegungen und das Erlernen dieser Bewegungen auch für Huntington-Patienten schwierig sind.

Das war’s von uns für heute! Wir werden morgen Nachmittag wiederkommen, um vor dem Ende des Symposiums noch von ein paar weiteren Vorträgen zu berichten. @hdfcures-Symposiums. Schalten Sie dann wieder ein!

Um mehr über die Hereditary Disease Foundation zu erfahren, besuchen Sie ihre Website. Wenn Sie mehr über die auf dem #HDF2022 diskutierten wissenschaftlichen Themen erfahren möchten, schalten Sie am 15. September um 12 Uhr EST zu einem Live-Webinar (auf Englisch) ein! Registrieren Sie sich hier Sie können der HDF auch auf Facebook, Instagram und Twitter folgen, um sicherzustellen, dass Sie zukünftige Webinar-Updates nicht verpassen.