Přeprogramování posádky na čištění mozku, aby se zbavila Alzheimerovy choroby

Souhrn: Pomocí editace genu CRISPR byli vědci schopni kontrolovat mikroglie a zvrátit jejich toxický stav spojený s Alzheimerovou chorobou a vrátit je zpět na trať.

zdroj: Kalifornská univerzita v San Franciscu

Nová studie vědců z Kalifornské univerzity v San Franciscu odhalila, že objev, jak přeměnit poškozené mozkové buňky z nemocného na zdravé, představuje potenciální novou cestu k léčbě Alzheimerovy choroby a dalších forem demence.

Výzkum se zaměřuje na mikroglie, buňky, které stabilizují mozek tím, že odstraňují poškozené neurony a proteinové plaky často spojené s demencí a dalšími onemocněními mozku.

Martin Kampmann, hlavní autor studie, která vyšla 11. srpna přírodní neurovědy.

„Nyní můžeme pomocí naší nové metody CRISPR odhalit, jak tyto mikroglie skutečně kontrolovat, přimět je, aby přestaly dělat toxické věci a vrátily se k životně důležitým úklidovým pracím,“ řekl. „Tato schopnost představuje příležitost pro zcela nový typ terapeutického přístupu.“

Využití imunitního systému mozku

Většina genů, o kterých je známo, že zvyšují riziko Alzheimerovy choroby, působí prostřednictvím mikroglií. Tyto buňky tedy mají významný dopad na to, jak k takovým neurodegenerativním onemocněním dochází, řekl Kampmann.

Mikroglie působí jako imunitní systém v mozku. Normální imunitní buňky nedokážou překročit hematoencefalickou bariéru, takže úkolem mikroglie je zbavit se odpadních produktů a toxinů a udržet neurony v co nejlepší činnosti. Když mikroglie začnou ztrácet cestu, výsledkem může být zánět mozku a poškození neuronů a sítí, které je tvoří.

Za určitých podmínek například mikroglie začnou odstraňovat synapse mezi neurony. I když je to normální součást vývoje mozku v dětství a dospívání člověka, může to mít katastrofální účinky na mozek dospělých.

Během posledních zhruba pěti let několik studií pozorovalo a identifikovalo tyto změněné mikroglie, ale nebylo schopno popsat geny za nimi.

Kampmann a jeho tým chtěli zjistit, které geny se podílejí na konkrétních stavech aktivity mikroglií a jak je každý z těchto stavů regulován. S těmito znalostmi pak mohou zapínat a vypínat geny a vrátit bludné buňky zpět na správnou cestu.

Od pokročilé genomiky ke Svatému grálu

Splnění tohoto úkolu vyžaduje překonání základních překážek, které výzkumníkům bránily v kontrole genové exprese v těchto buňkách. Například mikroglie jsou vysoce odolné vůči populárnější technologii CRISPR, která zahrnuje vnesení požadovaného genetického materiálu do buňky pomocí viru, který jej dodá.

Aby se to vyhnulo, Kampmannův tým přesvědčil kmenové buňky darované lidskými dobrovolníky, aby se staly mikrogliemi, a potvrdil, že tyto buňky fungují jako jejich normální lidské protějšky. Tým poté vyvinul novou platformu, která kombinuje formu CRISPR, která umožňuje výzkumníkům zapínat a vypínat jednotlivé geny – na jejichž vývoji se podílel Kampmann – s údaji, které indikují funkce a stavy jednotlivých mikroglií.

Prostřednictvím této analýzy Kampmann a jeho tým identifikovali geny, které ovlivňují schopnost buňky přežít a reprodukovat se, jak aktivní je buňka při produkci zánětlivých látek a jak silně se buňka ořezává.

Vzhledem k tomu, že vědci identifikovali geny, které řídí tyto aktivity, byli schopni resetovat geny a převrátit nemocnou buňku zpět do zdravého stavu.

Kampmann, vyzbrojený touto novou technologií, plánuje prozkoumat, jak kontrolovat příslušné stavy mikroglií, zacílením na buňky existujícími farmaceutickými molekulami a jejich testováním na preklinických modelech. Doufá, že najde specifické molekuly, které působí na geny potřebné k návratu nemocných buněk do zdravého stavu.

Jakmile se přehodí správné geny, řekl Kampmann, je pravděpodobné, že „opravené“ mikroglie by mohly převzít své povinnosti, odstranit plaky spojené s neurodegenerativním onemocněním a chránit synapse, spíše než je rozebrat.

„Naše studie poskytuje plán pro nový přístup k léčbě,“ řekl. „Je to něco jako svatý grál.“

financování: Tato práce byla částečně financována z grantů NIH DP2 GM119139, U01 MH115747, U54 NS100717, R01 AG051390, F30 AG066418, F30 AG062043 a ZO1 AG000534-02. Další financování naleznete ve studii

READ  Po ztrátě kontaktu se svým vrtulníkem NASA celou misi na Mars zastaví

viz také

autoři: Dalšími autory jsou: Nina Draeger, Sidney Sattler, Olivia M. Teeter, Kun Ling, Jason Hong, Giovanni Aviles, Claire D. Ostatní autory viz studie.

Zprávy o výzkumu Alzheimerovy choroby a editace genů

autor: Robin Marksová
zdroj: Kalifornská univerzita v San Franciscu
Kontakt: Robin Marks – UCSF
obrázek: Obrázek je ve veřejné doméně

původní hledání: otevřený přístup.
„CRISPRi/platforma v lidské mikroglii odvozené od iPSC odhaluje regulátory chorobných stavůod Martina Kampmanna a kol. přírodní neurovědy

souhrn

CRISPRi/platforma v lidské mikroglii odvozené od iPSC odhaluje regulátory chorobných stavů

Mikroglie se jeví jako hlavní hybatelé neurologických onemocnění. Chybí nám však systematické pochopení základních mechanismů.

Zde představujeme screeningovou platformu pro systematické objasnění funkčních důsledků genetických poruch v mikrogliích pocházejících z lidských kmenových buněk.

Vyvinuli jsme účinný 8denní protokol pro vytvoření buněk podobných mikrogliím na základě indukovatelné exprese šesti transkripčních faktorů. Vytvořili jsme interferenci a indukovatelnou aktivaci CRISPR v tomto systému a provedli jsme tři screeningy zaměřené na „genom léčiva“. Tyto screeningy odhalily geny, které kontrolují přežití, aktivaci a fagocytózu mikroglií, včetně genů spojených s neurodegenerací.

Screen s jednobuněčným sekvenováním RNA během čtení odhalil, že tyto mikroglie přijímají spektrum stavů, které odrážejí stavy pozorované v lidských mozcích a specifické regulátory těchto stavů. Stav spojený s onemocněním charakterizovaný expresí osteopontinu (SPP1) byl selektivně vyčerpán inhibicí faktoru-1 stimulujícího kolonie (CSF1R).

Naše platforma tak může systematicky odhalovat regulátory mikroglií, což umožňuje jejich funkční charakterizaci a terapeutické cílení.