De foto toont neuronen (rood) met een mutatie in het MAPT-gen - een gen dat het eiwit tau maakt. Mensen met deze mutatie ontwikkelen frontotemporale dementie. (Credit: Sidhartha Mahali)
Wetenschappers hebben een eenzame mutatie ontdekt in een enkel gen dat ervoor zorgt dat een overgeërfde vorm van frontotemporale dementie het moeilijker maakt voor neuronen in de hersenen om met elkaar te communiceren, wat leidt tot neurodegeneratie.
In tegenstelling tot de meer algemene ziekte van Alzheimer, heeft frontotemporale dementie de neiging jongeren te treffen. Mensen met de ziekte beginnen gewoonlijk geheugenverlies te lijden door hun vroege 60s, maar het kan sommige mensen net zo jong als hun 40s beïnvloeden. Er zijn geen effectieve behandelingen voor de aandoening, die verantwoordelijk is voor naar schatting 20 procent van alle gevallen van dementie met een vroege aanvang.
De nieuwe bevindingen zijn nul in op het MAPT-gen, dat een eiwit genaamd tau maakt, dat ook geassocieerd is met cognitieve achteruitgang bij de ziekte van Alzheimer. Het identificeren van de stroomafwaartse effecten van de mutatie kan helpen bij het identificeren van nieuwe behandelingsdoelen voor frontotemporale dementie, de ziekte van Alzheimer en andere tau-gerelateerde ziekten, waaronder de ziekte van Parkinson.
"We hebben aangetoond dat we veranderingen kunnen vastleggen in menselijke cellen gekweekt in een gerecht dat ook voorkomt in het brein van individuen ... met frontotemporale dementie," zegt Celeste M. Karch, universitair docent psychiatrie aan de universiteit van Washington in St. Louis en een hoofdauteur van het artikel, dat verschijnt in Vertaalpsychiatrie.
“Belangrijk is dat de aanpak die we gebruiken ons in staat stelt om ons te concentreren op genen en paden die zijn veranderd in cellen en in de hersenen van patiënten die kunnen worden beïnvloed door verbindingen die al zijn goedgekeurd door de FDA. We willen evalueren of een van deze verbindingen geheugenverlies kan voorkomen, of zelfs geheugen kan herstellen, bij mensen met frontotemporale dementie door de functie van deze verstoorde paden te verbeteren, ”zegt Karch.
Communicatie storing
Voor de studie verzamelden onderzoekers huidmonsters van patiënten met frontotemporale dementie met een specifieke mutatie in het MAPT-gen.
De onderzoekers hebben vervolgens de huidcellen van de patiënten omgezet in geïnduceerde pluripotente stamcellen, die het vermogen hebben om te groeien en zich te ontwikkelen tot elk celtype in het lichaam. De onderzoekers behandelden deze stamcellen met verbindingen die hen ertoe aanzetten om te groeien en zich te ontwikkelen tot neuronen, die ook de MAPT-mutatie hadden. Vervolgens, met behulp van gen-editing technologie genaamd CRISPR, elimineerden de onderzoekers de mutatie in sommige neuronen maar niet in andere en observeerden wat er gebeurde.
"We vonden verschillen in genen en routes gerelateerd aan cellulaire communicatie, wat suggereert dat de mutatie het vermogen van neuronen om te communiceren verandert", zegt co-senior auteur Carlos Cruchaga, universitair hoofddocent psychiatrie.
"De initiële mutatie in MAPT is de belangrijkste verandering die de ziekte op gang brengt, en het is een potentieel doelwit voor therapie, maar er zijn andere genen stroomafwaarts van het MAPT-gen die ook goede doelen zijn die kunnen worden gebruikt om de ziekte te behandelen."
Schadepreventie
In neuronen met de mutatie vonden de onderzoekers veranderingen in 61-genen, waaronder genen die GABA-receptoren maken op hersenneuronen. GABA-receptoren zijn de belangrijkste remmende receptoren in de hersenen en ze zijn de sleutel tot verschillende soorten communicatie tussen hersencellen.
De onderzoekers identificeerden soortgelijke verstoringen in genen die GABA-receptoren maken wanneer ze experimenten deden in diermodellen en hersenweefsel analyseerden van patiënten die overleden waren met frontotemporale dementie. Ze keken ook naar de bevindingen van een genomewide-associatiestudie van meer dan 2,000-patiënten met frontotemporale dementie en meer dan 4,000 zonder de stoornis. Die analyse wees ook op GABA-gerelateerde genen als potentiële doelen.
"Met behulp van onze van stamcellen afgeleide neuronen, hebben we de mogelijkheid om in menselijk weefsel een aantal van die GABA-genen te richten op de neurodegeneratie die we zien in het postmortale weefsel dat we bestuderen," zegt Harari. "Dus, in elk geval in celculturen, kunnen we leren of potentiële therapieën de schade voorkomen die wordt veroorzaakt door overgeërfde vormen van frontotemporale dementie."
Door zeldzame, overerfde vormen van hersenziekten te bestuderen, geloven de onderzoekers dat ze veel zullen leren over de behandeling van de meer voorkomende vormen van die aandoeningen.
"Genetische vormen van frontotemporale dementie en de ziekte van Alzheimer worden veroorzaakt door zeldzame mutaties", zegt Cruchaga. "Maar ze hebben veel gemeen met de meer typische gevallen van die ziekten. Als we deze gevallen, veroorzaakt door overgeërfde mutaties, begrijpen, moeten we ook de gemeenschappelijke vormen van deze ziekten beter begrijpen. '
Het National Institute on Aging of the National Institutes of Health en het Dominously Inherited Alzheimer's Network financierde het onderzoek. Het Tau Consortium, de Alzheimer Association, het German Center for Neurodegenerative Diseases, Raul Carrea Institute for Neurological Research, the Japan Agency for Medical Research and Development, AMED, en het Korea Health Technology R&D project via het Korea Health Industry Development Institute zorgden voor aanvullende financiering .
Bron: Universiteit van Washington in St. Louis
Verwante Boeken
at InnerSelf Market en Amazon
