Tedaviye giden yol 23
Harvard'dan Tom Schwarz ile röportaj
Harvard Tıp Fakültesi'nde Nörobiyoloji Profesörü ve Boston Çocuk Hastanesi FM Kirby Nörobiyoloji Merkezi'nde Nöroloji Profesörü olan Thomas Schwarz ile temas halindeydik. Thomas Schwarz ve laboratuvarı ADOA araştırmasında yer alıyor ve bir değil iki potansiyel tedavi geliştiriyor!
ADOA'yı nasıl araştırdığınız konusunda bize biraz bilgi verebilir misiniz?
Boston Çocuk Hastanesi ekibinin ADOA ile ilgili neler yaptığını ve terapötik yönlendirmeler geliştirerek ne yapmaya çalıştığımızı anlatarak cevap vereceğim. ADOA ile ilgili çalışmamız, bu hastalıkla kişisel olarak ilgilenen ve ADOA araştırmalarını teşvik etmeye ve hatta sponsor olmaya istekli bir aileyle yaptığımız görüşmelerden doğdu. Burada, Boston Çocuk Hastanesi'nde, ADOA'da dejenerasyona en yatkın hücre tipi olan retina ganglion hücreleri üzerinde çalışan birçok bilim insanının da dahil olduğu çok güçlü bir temel sinirbilim topluluğu bulunmaktadır. Ayrıca uzun süredir sinirsel mitokondri hücre biyolojisi ile ilgilenen laboratuvarım da var. Buna ADOA nedeniyle ölen retina ganglion hücrelerindeki mitokondri de dahildir. Bu nedenle benim laboratuvarımı ve Dr.'nin laboratuvarını içeren işbirliğine dayalı bir konsorsiyum oluşturduk. Michael Do, Larry Benowitz ve Chinfei Chen. Ayrıca Dr. Marni Falk ve meslektaşları Philadelphia Çocuk Hastanesi'nde (CHoP). İşin çoğunun laboratuvarımdaki harika bir doktora sonrası araştırmacı olan Dr. Chen Ding, PhD, meslektaşlarımızın ve Boston Çocuk Hastanesi'ndeki temel tesislerin yardım ve rehberliğiyle.
Planımız, çeşitli ailelerde bulunan R290Q mutasyonunu taşıyan yeni bir ADOA fare modeli yaratmaktı. Birçok ADOA mutasyonu, genetikçilerin "haploinsufficiency" dediği duruma neden olur; bu, mutasyonun, OPA1 geninin iki kopyasından birinin işlevsel bir protein yapmasını engellediği ve hücrelerin normalde sahip olmaları gereken OPA1 miktarının yarısıyla yetinmek zorunda kaldığı anlamına gelir. . Diğer ADOA mutasyonları, özellikle de OPA1'in enzimatik aktiviteye sahip kısmına düşen mutasyonlar, işlev görmeyen bir proteinin üretilmesinden daha kötüdür. Bunun yerine, aktif olarak yolunuza çıkan ve OPA1'in iyi kopyasının da çalışmasını engelleyen bir protein üretirler. Bunlara "baskın negatif" mutasyonlar adı verilir ve bu mutasyonlara sahip hastalara bazen ADOA+ hastaları da denir. R290Q mutasyonu bu enzimatik kısmın tam kenarında yer alır, dolayısıyla bunun basit bir fonksiyon kaybı mutasyonu mu yoksa baskın bir negatif mi olacağını bilmiyorduk, ancak bunun farede yeterince güçlü bir fenotip vereceğini umuyorduk. bunu retina ganglion hücrelerinin dejenerasyonunu incelemek için kullanabiliriz.
Farenin genlerini değiştirmeyi nasıl başardınız, hangi teknolojiyi kullandınız?
Şaşırtıcı derecede zor olduğu ortaya çıkan bu R290Q mutasyonunu tanıtmak için CRISPR teknolojisini kullandık! Bunun, CRISPR yönteminin çok iyi çalışıp OPA1 geninin her iki kopyasını da mutasyona uğratmasından kaynaklandığını düşünüyoruz. Her iki kopya da mutasyona uğramış hücreler, yaşayabilir bir fare üretmeyecek. Ama sonunda R290Q mutant fare hattını yaratmayı başardık ve son 2 yıldır bu fare üzerinde çalışıyoruz. Ayrıca CHoP'tan bir hastadan gelen ve aynı mutasyona sahip bir kök hücre dizisi ve bu mutasyonun CRISPR ile düzeltildiği bir kontrol grubu elde ettik. Bu, fare modelinde ve o kök hücrelerden üretebileceğimiz insan nöronlarında paralel olarak deneyler yapabileceğimiz anlamına geliyor. R290Q fareyle çalışma iyi gidiyor. OPA1 geninin normal işlevleri arasında, iki mitokondri buluştuğunda mitokondrinin iç zarlarının kaynaşmasına izin verilmesi yer alır. Sağlıklı nöronlar da dahil olmak üzere sağlıklı hücrelerde birçok mitokondri bir araya gelerek bir ağ oluşturur. Ancak R290Q faresinden alınan nöronlarda mitokondri, bir OPA1 mutasyonundan beklendiği gibi parçalanmıştır. Bu farelerin retinaları, fareler gençken şaşırtıcı derecede normal ve işlevseldir, ancak yaşlandıkça ADOA hastalarında görülenlere paralel birçok kusur görüyoruz. ADOA hastalarında retina ganglion hücrelerinin kaybının onlarca yıl alabileceğini ancak farelerin genellikle yaklaşık 2 yıl yaşadığını unutmayın. Dolayısıyla fare modelimizde bu retina ganglion hücrelerinin bazılarının yalnızca 9 ila 12 ay sonra öldüğünü görebildiğimiz için şanslıyız.
Sağlıklı farelerde, retina ganglion hücrelerinin aksonlarının (optik sinirin beyne bilgi ileten uzun kısmı) çevresinde normal bir yalıtım tabakası vardır. R290Q faresi aynı zamanda optik sinirdeki sinir liflerinde (aksonlar) demiyelinizasyon da gösterir; başka bir deyişle, retinal ganglion hücrelerinin gözden beyne sinyal taşıyan kısmında sinir iletimine yardımcı olan normal yalıtım katmanının kaybı. . Ayrıca retina ganglion hücrelerinin ateşlenme ve beyne sinyal gönderme yeteneğini tespit edebilen elektrofizyolojik kayıtlar (elektroretinogramlar ve görsel uyarılmış potansiyeller) yapıyoruz. Bu kayıtlar hayvanlar yaşlandıkça derin kusurlar gösteriyor. Buna ek olarak, Michael Do'nun laboratuvarı, retinayı ona bağlı optik sinirle birlikte kesip ayırabilecekleri, retinaya kesin ışık desenleri sunabilecekleri ve optik sinirde ortaya çıkan elektriksel aktiviteyi güzel ve doğrudan bir yöntemle kaydedebilecekleri dikkate değer bir deney oluşturdu. retinal ganglion hücre popülasyonlarının fonksiyonunu araştırmak. Bu yine R290Q mutant faresinde fonksiyonda bir değişiklik olduğunu akla getiriyor ve bu değişikliğin nerede meydana geldiğini ortaya çıkarmaya başlıyor.
Bunun ADOA için nasıl bir terapiye yol açabileceği konusunda bize biraz daha bilgi verebilir misiniz?
Elimizde bulunan model sistemlerimizle iki terapötik stratejiyi test ediyoruz. Bunlardan biri de Gen Değiştirme Tedavisidir. Basitçe söylemek gerekirse bu, OPA1'in iyi bir kopyasını retina ganglion hücrelerine geri yerleştirmenin bir yoludur. Bir yandan, ADOA bu yaklaşım için iyi bir adaydır çünkü bir genin kopyalarını gözün vitreus mizahına enjeksiyon yoluyla retina ganglion hücrelerine, geni eksprese eden güvenli, üremeyen bir virüsle almak nispeten kolaydır. . Bu, diğer koşullar için retinada klinik kullanım için onaylanmış bir gen terapisi şeklidir. Ayrıca, dejenerasyon yavaş olduğundan, iyi numuneyi ekleyerek dejenerasyonu bozmaya çalışmak için iyi bir zaman penceresi vardır. Ancak bir sorun var; insan OPA1 proteini 8 farklı varyantta (alternatif RNA birleştirme adı verilen bir işlemle) üretiliyor ve bunların hepsini geri eklemek mümkün değil. Bu varyantlardan yalnızca birini eklemenin yeterli olup olmayacağını ve eğer öyleyse hangi varyantı kullanacağımızı bulmaya çalışıyoruz.
İkinci yaklaşımımız SARM1 adı verilen nöronal bir proteini inhibe etmektir. SARM1, stresli veya hasar görmüş nöronlarda aktive olan ve nöronların ölmesine neden olan bir enzimdir; hücre intihar anahtarı görevi görmekten başka bir amacı yok gibi görünmektedir. Akademik çevredeki, ilaç ve biyoteknoloji şirketlerindeki pek çok kişi, nörodejenerasyonu önleme stratejisi olarak SARM1 inhibisyonunu geliştirmeye zaman ve para yatırımı yapıyor. ADOA'da retina ganglion hücrelerinin dejenerasyonu SARM1'i aktive ederek ilerlerse ADOA hastaları bu gelişmelerden yararlanabilir.
Geliştirilmekte olan tedavinin daha geniş bir ADOA hastası grubuna uygulanabilir olmasını mı bekliyorsunuz yoksa mutasyona özgü mü olacak?
Yalnızca belirli bir mutasyonu hedef alan bazı CRISPR tabanlı stratejilerin aksine, hem OPA1'in çalışan bir kopyasını geri yüklemek hem de SARM1 aktivasyonunu önlemek, OPA1 mutasyonlarına sahip hastaların çoğu, belki de tümü için eşit derecede iyi çalışmalıdır. Gen değiştirme yaklaşımının istisnası, ADOA+'da bulunan şiddetli baskın negatif formlarda olabilir; Mutasyona uğramış kopyalar ile normal kopyalar arasında bir tür rekabet olabilir ve baskın negatif mutasyon yine de sorunlara neden olabilir. Diğer bir uyarı ise bu stratejilerin işe yaraması halinde göze uygulanmasının nispeten kolay olacağı, ancak gen terapisinin ADOA+'dan etkilenen diğer nöron türleri için daha zor olacağıdır.
İki terapötik yaklaşım bir arada kullanılabilir mi, yoksa biri ya da diğeri üzerinde mi odaklanılır?
Bu stratejilerden en az birinin işe yarayacağını umuyoruz. Her ikisi de işe yararsa, eğer işe yararsa, stratejilerin etkinliğini artıracaksa birleştirilmemesi için hiçbir neden göremiyorum. Onlar hakkında a priori uyumsuz hiçbir şey yoktur.
Son olarak, uzman işbirlikçilerden oluşan bir ekibe sahip olmanın ne kadar önemli olduğunu vurgulamak isterim. Bu pek çok kişinin gücüdür; ortak uzmanlığımız olmasaydı hiçbirimiz bu zorluğun üstesinden gelme cesaretine sahip olamazdık ve projeyi körükleyen ve destekleyen ailenin inisiyatifi olmasaydı bunların hiçbiri gerçekleşemezdi.
