Arzneimittelforschung für die Parkinson-Krankheit Mai mit Patienten gewonnenen Stammzellen verbessern

Forscher haben einen Schritt auf personalisierte Medizin zur Behandlung der Parkinson -Krankheit durch Untersuchung Anzeichen der Krankheit in einem Patienten abgeleitete Zellen und überprüft, wie sich die Zellen auf medikamentöse Behandlungen genommen . Die Studie wurde von der National Institutes of Health.

Die Forscher sammelten Hautzellen von Patienten mit genetisch vererbten Formen der Parkinson- und neu programmiert jene Zellen zu Neuronen . Sie fanden, dass Neuronen aus Personen mit unterschiedlichen Arten von Parkinson abgeleitet zeigte gemeinsame Anzeichen von Leiden und Verletzlichkeit - insbesondere Anomalien in den zellulären Energiefabrikenbekannt als Mitochondrien . Zur gleichen Zeit werden die Zellen -Antworten auf verschiedene Behandlungen abhängig vom Typ des Parkinson Jeder Patient hatte .

Die Ergebnisse wurden in der veröffentlichten Science Translational Medicine .

"Diese Ergebnisse deuten darauf hin, neue Möglichkeiten für die klinischen Studien der Parkinson-Krankheit , bei der Reprogrammierung Technologie könnte verwendet werden, um die Patienten am ehesten zu einer bestimmten Intervention reagieren zu identifizieren ", sagte Margaret Sutherland, Ph.D., Programm-Direktor bei NIH Nationalen Institut für neurologische Erkrankungen und Schlaganfall (NINDS ) .

Ein Konsortium von Forschern , die die Studie mit primären Mittel aus NINDS . Das Konsortium wird von Ole Isacson , MD, Ph.D. , Professor für Neurologie am McLean Hospital und der Harvard Medical School in Boston geführt.

Erste Ziel der NINDS -Konsortium war es, die Patienten Hautzellen in induzierte pluripotente Stammzellen ( iPS-Zellen) , die adulten Zellen , die neu programmiert haben, wie embryonale Stammzellen verhalten sich zu verwandeln. Die Konsortialpartner Forscher dann verwendet eine Kombination von Wachstumsbedingungen und wachstumsfördernden Molekülen , diese iPS-Zellen in das Werden Nervenzellen , einschließlich der Art, die bei der Parkinson- Krankheit sterben zu locken.

Parkinson-Krankheit betrifft eine Reihe von Gehirnregionen , einschließlich einer Motorsteuerbereichdes Gehirns, die Substantia nigra . Dort zerstört Nervenzellen , die die chemische Dopamin produzieren . Der Verlust dieser Nervenzellen führt zu unwillkürlichen Zittern , verlangsamte Bewegungen , Muskelsteifheit und andere Symptome. Medikamente können helfen, die Symptome zu verwalten , aber es gibt keine Behandlung zu verlangsamen oder stoppen die Krankheit.

Die meisten Fälle von Parkinson sporadisch , was bedeutet, dass die Ursache unbekannt ist . Allerdings spielt die Genetik eine wichtige Rolle . Es gibt 17 Regionen des Genoms mit verbreitete Varianten , die das Risiko der Entwicklung von Parkinson-Krankheit beeinflussen. Die Forscher haben auch neun Gene, die , wenn sie mutiert sind , kann die Krankheit verursachen identifiziert.

Dr. Isacson und seinen Mitarbeitern iPS Zellen von fünf Personen mit genetischen Formen der Parkinson- Krankheit. Durch die Fokussierung auf genetische Fällen statt sporadische Fälle , hofften sie , sie würden eine bessere Chance zu sehen Muster im Krankheitsverlauf und Behandlungsreaktionenhaben . Drei der Personen hatten Mutationen in einem Gen namens LRRK2 und zwei andere waren Geschwister, die Mutationen in dem Gen PINK1 hatte . Die Forscher auch zwei Angehörige der Geschwister , die nicht über Parkinson oder alle bekannten Mutationen mit ihm verbunden abgeleitet iPS-Zellen .

Da frühere Studien haben vorgeschlagen, dass die Parkinson-Krankheit umfasst eine Aufschlüsselung der Funktion der Mitochondrien , die Forscher sich auf Anzeichen einer Beeinträchtigung der Mitochondrien in Patienten stammende Neuronen. Mitochondrien drehen Sauerstoff und Glukose in Zellenergie. Die Forscher fanden heraus , dass der Sauerstoffverbrauch niedriger waren in Patientenzellen mit LRRK2 -Mutationen und höher in Zellen mit der Mutation PINK1 . In PINK1 mutierten Zellen , die Forscher fanden auch eine erhöhte Anfälligkeit für oxidative Stress , Ein schädlicher Prozess, der in der Theorie kann mit Antioxidantien entgegengewirkt werden.

Als nächstes untersuchten die Forscher , wenn Neuronen von Patienten und gesunden Freiwilligen waren anfällig für eine Vielzahl von Toxinen , von denen einige , die Mitochondrien ziel . Im Vergleich zu Neuronen aus gesunden Personen waren Patienten stammende Neuronen eher beschädigt werden oder sterben nach der Einwirkung von mitochondrialen Toxine. Patienten stammende Neuronen auch mehr Schaden aus der Toxine als Patienten stammenden Hautzellen hat .

Anschließend versuchten die Forscher , um die Toxin - exponierten Zellen mit verschiedenen medikamentösen Behandlungen , die Versprechen in Tiermodellen der Parkinson, einschließlich des Antioxidans Coenzym Q 10 und dem Immunsuppressivum Rapamycin gezeigt, zu retten. Alle Patienten stammende Neuronen - ob sie durchgeführt LRRK2 -Mutationen oder PINK1 - hatte positive Reaktionen auf Coenzym Q10. In ihrer Reaktion auf Rapamycin unterschied sich jedoch das vom Patienten stamm Neuronen ; das Medikament geholfen Schädigung von Neuronen mit LRRK2 -Mutationen zu verhindern, aber es hat nicht den Schutz der Neuronen mit PINK1 Mutationen.

Diese Ergebnisse deuten , dass iPS -Technologie verwendet werden, um bei der Festlegung der Untergruppen von Patienten für klinische Studien. Bisher wurden der interventionellen Studien für die Parkinson-Krankheit nicht auf bestimmte Gruppen von Patienten oder Formen der Krankheit konzentriert , weil es nur wenige Hinweise auf die Ermittler in Richtung individualisierte Behandlungen zeigen. Obwohl die aktuelle Studie konzentrierte sich auf genetischer Formen der Parkinson- könnte iPS -Technologie verwendet werden, um Krankheitsmechanismen und die vielversprechendsten Behandlungen für sporadischen Parkinson sowie zu definieren.

Die NINDS Parkinson-Krankheit iPS Cell Research Consortium ist eine der drei solche durch NINDS finanziert Konsortien . Eines der Konsortien an der Entwicklung iPS Zellen für das Studium der konzentrierte Huntington -Krankheit Konzentriert und eine weitere auf Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) und frontotemporal Demenz .

Die Huntington-Krankheit Konsortium berichtete kürzlich erfolgreiche Ableitung von iPS-Zellen und iPS - erzeugten Neuronen von Patienten . Zellen von Patienten mit beiden frühen und späteren Beginn Krankheit zeigten schwere Mängel Physiologie , Den Stoffwechsel und die Lebensfähigkeit der Zellen , verglichen mit Zellen, die von gesunden Freiwilligen. Diese Ergebnisse wurden berichtet Cell Stem Cell .Das Konsortium wird von Leslie Thompson , PhD , Professor für Psychiatrie und das menschliche Verhalten an der University of California, Irvine geführt geführt.

Hautzellen und iPS von den Konsortien entwickelt Zelllinien richten sich an akademischen und industriellen Forschern durch die NINDS menschlichen Zelllinie Repository am Coriell Institute. Bis heute die NINDS -Repository hat mehr als 200 Zelllinien verteilt weltweit.

Die Parkinson-Krankheit iPS Cell Research Consortium wird vor allem durch Zuschüsse und Verträge von NINDS ( NS070276 , NS078338 ) gefördert. Die drei Krankheiten Konsortien wurden im Jahr 2009 mit mehr als 11 Millionen US-Dollar im NINDS Zuschüsse , ermöglicht durch die Recovery Act möglich gestartet. Die Finanzierung der Konsortien wurde kürzlich bis 2013 über eine öffentlich-private Partnerschaft erneuert . Künftige Ziele sind die Erhöhung der Anzahl von iPS -Zelllinien und die Vielfalt von Mutationen vertreten und geben ein paar Zeilen biologischen Tags, die es Forschern ermöglichen wird , um zu sehen , wenn die Zellen wurden in speziellen neuronalen Typen umgewandelt. NINDS finanziert diese nächste Phase in Zusammenarbeit mit der Michael J. Fox Foundation, der Parkinson-Krankheit -Stiftung, der ALS Association , der Vereinigung für Frontotemporal Degeneration, der CHDI Foundation, der Huntington-Krankheit -Gesellschaft von Amerika , der Erbkrankheit Foundation, und der California Institut für Regenerative Medizin .