Neues Modell der ALS ist auf Basis menschlichen Zellen aus einer Autopsie unterzogen Tissue

Durch die Isolierung von Zellen des Rückengewebeder Patienten innerhalb weniger Tage nach dem Tod haben die Forscher von den National Institutes of Health , ein neues Modell der lähmenden Krankheit entwickelt Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) . Sie fanden heraus, dass bei der Krankheit , Zellen genannt Astrozyten toxisch auf Nervenzellen - ein Ergebnis bisher in Tiermodellen , aber nicht beim Menschen gefunden. Das neue Modell könnte verwendet werden, um viele weitere Fragen zu ALS , auch bekannt zu untersuchen Lou -Gehrig-Krankheit .

ALS kann in Familien zu laufen , aber in den meisten Fällen ist es sporadisch, ohne bekannte Ursache . Die Forscher abgeleiteten Astrozyten von Patienten, die auf jeder Art von ALS erlegen war , und fanden heraus, dass die Zellen sezernieren toxische Faktoren, die Nervenzellen zu entarten verursachen. Ein ähnlicher Mechanismus wird in Mausmodellen von ALS gefunden.

" Die Mausmodelle erfassen eine Art familiärer ALS , die nur 2 Prozent aller Fälle ausmacht. Das Feld ist für neue Krankheitsmodelle , die eine klare Fenster in sporadischen ALS bieten kann bat , " , sagte Senior Autor Brian Kaspar , Ph.D., ein Forscher an der bundesweiten Kinder Research Institute ( NWRI ) in Columbus, Ohio. Seine Mitarbeiter waren Jerry Mendell , MD, Direktor des NWRI Center for Gene Therapy , und Arthur Burghes , Ph.D. , Professor für molekulare und zelluläre Biochemie an der Ohio State University in Columbus. Drs. Kaspar und Mendell auch halten Professuren an der Ohio State .

Die Forschung ist in Nature Biotechnology berichtet und wurde teilweise durch NIH Nationalen Institut für neurologische Erkrankungen und Schlaganfall (NINDS ) , darunter ein $ 1.700.000 Reiz Zuschusses von der American Recovery and Reinvestment Act möglich gefördert.

ALS wird durch den Tod von Motoneuronen , die MuskelsteuerndeNervenzellen des Rückenmarks ist. Da diese Neuronen sterben, der Körper die willkürlichen Muskeln schwächen und verkümmern . Tod innerhalb von fünf Jahren nach der Diagnose ist häufig. Die einzige zugelassene Behandlung , Riluzol , erstreckt sich die Lebenserwartung von nur wenigen Monaten .

Rund 90 Prozent der ALS- Fälle sind sporadisch und 10 Prozent laufen in Familien. Mutationen in der Superoxid dismutase1 ( SOD1 ) -Gen in etwa ein Fünftel des Menschen mit familiärer ALS gefunden und Jahrzehnten haben Experten angenommen, daß die Gen enthält Hinweise auf sporadische ALS. Labor-Mäuse tragen menschliche SOD1 -Mutationen entwickeln Anzeichen von ALS , da sie alt , und sind weit verbreitet , um die Ursachen und mögliche Behandlungen für die Krankheit zu untersuchen.

Neueste NIH-finanzierten Studien zeigten, dass Astrozyten aus diesen SOD1 Mäusen abgeleitet sind toxisch für Motoneuronen . Astrozyten - weniger bekannt als Neuronen und in der Regel als eine unterstützende Rolle spielen beschrieben - wurde Hauptverdächtigen für das Töten von Nervenzellen im ALS.

Gleichzeitig jedoch haben Forscher die Frage, ob SOD1 Mäusen sind nützlich - und ob SOD1 selbst ist relevant - für das Verständnis sporadische ALS. Obwohl dutzende von möglichen Therapien Versprechen in den Mäusen gezeigt , hat bisher nur Riluzol erwiesen Patienten in klinischen Studien zu helfen. Diese Ergebnisse äußerten Bedenken, dass SOD1 vielleicht kein Faktor in der Mehrzahl der ALS Fällen , nachdem alle.

" Der Ohio -Team hat ein nützliches Modell für diese Themen entwickelt ", sagte Amelie Gubitz , Ph.D., Programm-Direktor bei NINDS . "Die Analyse der Zellen ergänzt Anzeichen dafür, dass Astrozyten - und insbesondere SOD1 -Funktion in diesen Zellen . - Sowohl sporadischen und familiären ALS beitragen "

Die Forscher erhalten post-mortem Rückengewebe von ALS-Patienten durch die National Disease Research Interchange ( NDRI ) . Dies ist eine Non-Profit- Organisation, die von NIH , freiwillige Gesundheitsorganisationen und Unternehmens-und individuellen Sponsoren, die Menschen, ihre Gewebe für den Einsatz in der Forschung nach dem Tod zu spenden , können unterstützt werden und liefert dann spezifische Gewebe zu Forschungslabors . NDRI führte die Autopsie in den Kommunen die ALS- Patienten und verwendet Kuriere , um die Gewebeproben nach Columbus zu fliegen. Beim Durcharbeiten Wochenenden und oft über Nacht wurde das Columbus -Team in der Lage , um die Proben in der aktuellen Studie in zwei bis drei Tagen nach dem Tod zu verarbeiten.

Erstens, isoliert die Forscher neuralen Vorläuferzellen aus dem Gewebe und schmeichelte diese Zellen zu Astrozyten zu werden. Neuralen Vorläuferzellen sind die Mutterlinievon Neuronen und Astrozyten . Als nächstes kombiniert das Team die Patienten stammenden Astrozyten mit Maus- Motoneuronen . Auf den ersten , wuchsen die Motoneuronen in der Regel , aber nach vier Tagen , begannen sie zu degenerieren. Nach fünf Tagen wurde die Anzahl der Motoneuronen um etwa die Hälfte reduziert , im Vergleich zu Neuronen, die mit MotorsteuerAstrozyten gezüchtet wurden . Ähnliche Ergebnisse wurden beobachtet, wenn die Motoneuronen wurden mit Astrozyten von einem Patienten mit familiärer ALS aufgezogen oder mit einem Zellkulturmedium, das von Astrocyten aus einem der ALS-Patienten konditioniert worden war . Dies legt nahe, die Astrozyten sind die Freigabe eines oder mehrerer unbekannter Substanzen , die giftig für Motoneuronen sind .

Die Forscher fanden heraus , dass Entzündungsreaktionen eine Rolle bei dieser Toxizität zu spielen. Sie analysierten 84 Gene beteiligt Entzündung Und fanden heraus, dass 35-60 Prozent der Gene zeigten eine erhöhte Aktivität bei der ALS Astrozyten im Vergleich zu Kontrollen .

Weitere Experimente ergaben, dass die SOD1 spielt eine kritische Rolle bei der Toxizität. Die Forscher verwendeten eine Methode namens RNA-Interferenz , um die SOD1 -Gen zum Schweigen zu bringen . RNA dient als Vermittler zwischen Genen und Proteinen , aber in der RNA-Interferenz werden kleine RNA-Fragmente verwendet werden, um ein Gen der Herstellung von Proteinen zu blockieren . Wenn die Forscher verwendet ein Virus , solche kleinen RNAs zu Astrozyten durch familiäre ALS betroffen zu liefern , wurden die Astrozyten nicht mehr giftig für Motoneuronen . Dieses Verfahren unterdrückt auch die Toxizität in vier von sechs Astrozyten Leitungen von Menschen mit ALS sporadischen abgeleitet , unterstützt die Idee, dass der SOD1 Enzym auch eine Rolle bei sporadischen Fällen .

Die Ergebnisse auch darauf hin, die Notwendigkeit einer weiteren Untersuchung von SOD1 und Astrozyten als Ziele für die Therapie. B. Medikamenten oder kleinen Molekülen , wie beispielsweise der in dieser Studie getesteten RNA-Fragmenten , kann verwendet werden, um SOD1 Funktion in Astrozyten zu reduzieren und ihre Toxizität unterdrücken. Drs. Kaspar und Burghes entwickeln ein System, das diese virale RNA-Fragmente durch die Blutbahn und in das Rückenmark durchführen würde , und liefern sie an Astrozyten . Diese Arbeiten werden in Zusammenarbeit mit Don Cleveland , Ph.D. getan , an der University of California , San Diego, im Rahmen des Recovery Act Zuschuss . Mehrere Labors verfolgen Zellersatztherapien für ALS, und die aktuelle Arbeit fügt den Nachweis , dass das Ersetzen Astrozyten kann genauso wichtig wie und vielleicht leichter als sein Ersatz motorischen Neuronen verloren für die Krankheit.

"Es war ein langer Weg , aber die harte Arbeit beginnt jetzt ", sagte Dr. Kaspar . " Wir müssen noch grundlegende Fragen über das, was zu Astrozyten geschieht und wie sie töten Motoneuronen zu konfrontieren. Und das Ziel ist es, Therapien, die in den Menschen helfen zu übersetzen wird zu identifizieren. "

Amanda Haidet -Phillips , Ph.D., Mark Hester , Ph.D., und Carlos Miranda , Ph.D. - Alle gegenwärtigen oder ehemaligen Mitgliedern von Dr. Kaspar Labor - viel von der Arbeit in der Entwicklung des neuen Zellsystems getan und sind blei Co-Autoren der Studie.

Zusätzliche Mittel kamen aus Projekt ALS, die Packard Zentrum für ALS- Forschung, die Helping Link- Stiftung und dem Schweizerischen Nationalfonds .

Die in dieser Pressemitteilung beschriebenen Aktivitäten werden zum Teil durch den American Recovery and Reinvestment Act finanziert.