Das Rezept anpassen: Ein Stück Huntingtin senken

Eine neue Studie zeigt, dass die Reduzierung eines schädlichen Teils der Huntingtin-Botschaft (Htt1a) HD-bezogene Symptome bei Mäusen wirksamer reduziert als das Targeting von vollständigem HTT. Dies deutet darauf hin, dass Strategien, die sich auf die Reduzierung von HTT1a konzentrieren, vorzuziehen sein könnten!

Was sind RNA-Transkripte?

Dein Körper funktioniert nach einem einfachen Fluss genetischer Informationen. Bereits 1957 beschrieb Francis Crick dies als den grundlegenden Prozess der Biologie: DNA repliziert sich selbst und dient als Vorlage zur Erzeugung von RNA, und RNA wird dann zur Herstellung von Proteinen verwendet. RNA-Botschaften – bekannt als Transkripte – sind Moleküle, die als Anweisungen zur Herstellung von Proteinen dienen. Stell dir DNA als die einzelnen schriftlichen Zutaten vor, RNA als das Rezept und Proteine als die fertige Mahlzeit.

Wissenschaftler interessieren sich besonders für RNA, wenn es um die Behandlung von Krankheiten mit bekannten genetischen Ursachen geht. Anstatt zu versuchen, schädliche Proteine zu entfernen, nachdem sie bereits hergestellt wurden, kann es effektiver sein, ihre Entstehung von vornherein zu verhindern. Dies beinhaltet das Targeting der RNA-Moleküle, bevor sie überhaupt zur Herstellung von Proteinen verwendet werden.

Diese Idee ist besonders wichtig für die Huntington-Krankheit (HD), da Forscher Wege erkunden, die RNA zu targeten, die die Anweisungen zur Herstellung von Huntingtin (HTT) trägt, mit dem Ziel, weniger des toxischen Proteins zu produzieren und so die Symptome zu verbessern.

HTT1a: Ein toxisches Fragment

HD wird durch einen erweiterten, wiederholten Abschnitt der DNA-Buchstaben C-A-G im HTT-Gen verursacht. Dieses erweiterte Gen produziert eine abnormale Version des HTT-Proteins mit einem extra langen Segment, das dazu führt, dass es sich falsch faltet. Anstatt seine normale Funktion zu erfüllen, wird das fehlgefaltete Protein klebrig und beginnt zu verklumpen, was Neuronen schädigt und die Symptome beschleunigt. Stell es dir vor, als würdest du ein Key-Lime-Pie-Rezept befolgen, bei dem eine Anweisung versehentlich immer wiederholt wird: Ein Teelöffel Salz macht es lecker, aber zwanzig zusätzliche Teelöffel ruinieren den Kuchen.

Aber das ist nicht die ganze Geschichte. Die genetische Mutation beeinflusst nicht nur das Endprotein – sie kann auch die Art und Weise beeinträchtigen, wie die Anweisungen des Gens (Boten-RNA oder mRNA) erstellt werden. Manchmal werden die Anweisungen frühzeitig abgeschnitten, wodurch eine kürzere Version der HTT-Botschaft namens HTT1a entsteht. Dies erzeugt eine winzige und potenziell schädlichere Version des Huntingtin-Proteins. Dieses kürzere HTT1a-Protein verklumpt noch leichter und kann in Gehirnzellen noch mehr Toxizität verursachen. Stell dir vor, dass dein Rezept neben dem wiederholten Salzzusatz auch ganze Limetten (mit Schale und allem) zusammen mit Limettensaft enthält. An diesem Punkt ist der gesamte Kuchen ungenießbar!

All dies mag wie ein Rezept für eine Katastrophe klingen, aber es weist auch auf eine mögliche Lösung hin. Anstatt zu versuchen, das endgültige, beschädigte Produkt zu reparieren, gehen Forscher direkt zur Quelle: mRNA, dem Rezept selbst.

siRNA: Der Radiergummi der Biologie

siRNA, oder small-interfering RNA, ist ein Werkzeug, das Wissenschaftler verwenden, um die Menge an mRNA in einer Zelle zu reduzieren. Durch das gezielte Ansteuern und Abbauen spezifischer mRNA verhindert siRNA effektiv die Produktion bestimmter Proteine. Wenn mRNA das Rezept für ein Gericht ist, wirkt siRNA wie ein Bleistift, der einige Zutatennamen ausradiert, sodass du sie einfach überspringen musst. Ohne all die zusätzlichen Esslöffel Salz und die ganzen Limetten wird dein Kuchen wie geplant gelingen (hoffentlich lecker).

Es ist noch unklar, ob das Targeting von vollständigem HTT, HTT1a oder beidem die HD-Ergebnisse verbessern würde. Derzeit befinden sich mehrere Therapeutika in der Entwicklung, die diese verschiedenen Methoden nutzen: AMT-130 (uniQure), ALN-HTT2 (Alnylam) und V0659 (Vico) zielen sowohl auf vollständiges HTT als auch auf HTT1a ab, während tominersen (Roche), votoplam (Novartis) und SKY-0515 (Skyhawk) wahrscheinlich nur auf vollständiges HTT abzielen. Tominersen ist das einzige HTT-senkende Therapeutikum, das in einer fortgeschrittenen (Phase-3-)klinischen Studie evaluiert wurde; es zeigte keinen Nutzen, aber dies könnte nichts mit HTT1a zu tun haben.

Was wurde untersucht?

Eine im letzten Monat veröffentlichte Studie untersucht, ob siRNAs, die auf vollständige HTT- oder HTT1a-Transkripte abzielen, die Symptome bei HD-Mäusen verbessern können und ob das Targeting des einen, des anderen oder beider am besten funktioniert. In einer früheren Studie derselben Forscher reduzierten sie die Spiegel dieser genetischen Botschaften durch genetische Veränderung der Mäuse. Die Verwendung eines injizierbaren Medikaments hat jedoch ein größeres Potenzial für die Anpassung an den realen Einsatz beim Menschen.

Die Forscher entwickelten zwei siRNAs – eine, die auf vollständiges HTT abzielt, und eine, die auf HTT1a abzielt. Nachdem sie bestätigt hatten, dass diese siRNAs wirken, injizierten sie sie in die Gehirne von HD-Mäusen. In der HD-Forschung werden je nach den Merkmalen, die sie aufweisen, verschiedene Arten von HD-Mäusen verwendet. Die in dieser Studie verwendete Maus weist einige HD-Merkmale auf, die sich im Laufe der Zeit entwickeln, wie das Auftreten von HTT-Aggregaten, insbesondere im Zellkern von Gehirnzellen, und eine Dysfunktion in der Art und Weise, wie Gennetzwerke an- und abgeschaltet werden. Um die Wirksamkeit dieses Ansatzes zu bewerten, entwarfen die Forscher eine Interventionsstudie und organisierten die Mäuse in drei Hauptgruppen:

• Frühe Gruppe: Injektion in den frühesten Krankheitsstadien (2 Monate alt) und Analyse, als sich Anzeichen und Symptome verschlechterten (6 Monate)
• Doppelte Gruppe: Injektion in den frühen und mittleren Krankheitsstadien (2 und 6 Monate) und Analyse auf dem Höhepunkt der Symptome (10 Monate)
• Späte Gruppe: Injektion im mittleren Krankheitsstadium (6 Monate) und Analyse auf dem Höhepunkt der Symptome (10 Monate)

Diese Gruppen wurden verglichen, um zu sehen, ob eine frühere Behandlung, eine spätere Behandlung oder wiederholte Dosierungen zu besseren Ergebnissen führten.

Der Hippocampus im Fokus

Nachdem sie jede Maus-Kohorte mit den siRNAs injiziert hatten, die auf vollständiges Htt oder Htt1a abzielen sollten, warteten sie mehrere Monate und maßen die Menge an HTT- und HTT1a-Protein in verschiedenen Teilen des Gehirns. Im Vergleich zu unbehandelten Mäusen stellten sie fest, dass beide im Hippocampus, dem Teil des Gehirns, der für Emotionen und Gedächtnis verantwortlich ist, am wirksamsten waren.

Dies ist typischerweise nicht der Ort, an dem die HD-Pathologie untersucht wird; die Forschung konzentriert sich normalerweise auf das Striatum, das hauptsächlich die motorischen und exekutiven Funktionen steuert. Obwohl die Forscher das Striatum untersuchten, beobachteten sie nur geringe Reduktionen von HTT und keine Veränderung der HTT1a-Spiegel. Aber HD betrifft das gesamte Gehirn, und Wissenschaftler folgen oft den Daten, wohin sie sie führen! Da ihre Ergebnisse sie zum Hippocampus führten, wurde dieser zum Schwerpunkt für den Rest der Studie.

Während beide siRNAs das Protein im Hippocampus reduzierten, hatte das Targeting von Htt1a einen zusätzlichen Vorteil: Es verzögerte die Verklumpung des HTT-Proteins. Es bildeten sich weniger Aggregate, und bei Mäusen der Doppelbehandlungsgruppe traten Aggregate im Zellkern überhaupt nicht auf. Insgesamt schien nur die HTT1a-Behandlung sowohl die Menge als auch die Schwere der toxischen Proteinansammlungen im Hippocampus zu reduzieren.

Beide Behandlungen hatten einen positiven Effekt auf die HD-bezogene Genaktivität bei Mäusen in den frühen und doppelten Kohorten, obwohl die Htt1a-siRNA einen ausgeprägteren Effekt hatte. Die späte Gruppe zeigte jedoch wenig Behandlungsnutzen, und einige Krankheitszeichen könnten sich sogar verschlechtert haben. Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass dieser Ansatz am besten wirkt, wenn er frühzeitig verabreicht wird, und weniger effektiv zu sein scheint, wenn er später im Krankheitsverlauf begonnen wird.

Warum ist das wichtig?

Diese Studie zeigt, dass die Art und Weise, wie vollständige HTT- und HTT1a-Proteine an der Bildung von HTT-Aggregaten beteiligt sind, komplex ist und je nach Art der beteiligten Gehirnzelle (Hippocampus versus Striatum) unterschiedlich sein kann. Die meisten der in den durchgeführten Experimenten beobachteten Vorteile stammen jedoch aus der Reduzierung von HTT1a, was bei der Entwicklung von HD-Therapeutika berücksichtigt werden sollte. Insgesamt deutet dies darauf hin, dass zukünftige Behandlungen am besten wirken könnten, wenn sie sowohl HTT als auch HTT1a reduzieren oder wenn sie speziell darauf ausgelegt sind, HTT1a beim Menschen zu targeten.

Zusammenfassung

• Bei HD kann fehlerhafte RNA sowohl das vollständige Huntingtin-Protein als auch eine kürzere, toxischere Version namens HTT1a produzieren, die zur HTT-Toxizität und zum Symptombeginn beiträgt.
• In dieser Studie entwickelten Forscher siRNA-Behandlungen, die die HTT- und HTT1a-Spiegel in Mäusegehirnen senkten, toxische Proteinklumpen reduzierten und die abnormale HD-Genaktivität verbesserten.
• Das Targeting von HTT1a war effektiver als das Targeting von vollständigem HTT.
• Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Reduzierung von HTT1a wichtig ist und zukünftige Therapien am besten wirken könnten, indem sie HTT1a direkt oder sowohl HTT als auch HTT1a zusammen targeten.