В центре внимания хантингтин: инструмент для измерения снижения уровня хантингтина в режиме реального времени
Новый инструмент визуализации означает, что ученые теперь могут напрямую измерять уровни токсичного белка хантингтина в моделях болезни Хантингтона на животных, что позволяет нам видеть, насколько хорошо работают методы лечения, снижающие уровень хантингтина, в их мозге
Недавнее дополнение к набору инструментов для исследования болезни Хантингтона позволяет нам «видеть», насколько хорошо препараты, снижающие уровень хантингтина, работают в мозге животных моделей БГ. Международная группа ученых из Бельгии, Германии, США и Великобритании протестировала свой недавно разработанный инструмент, называемый ПЭТ-лигандом, на мышиных моделях БГ. Когда этих мышей лечили терапией, снижающей уровень хантингтина, исследователи смогли отследить, насколько хорошо работает лечение.
Что такое ПЭТ-лиганды и зачем они нужны в наборе инструментов для исследования БГ?
ПЭТ-лиганды или ПЭТ-индикаторы — это химические инструменты, которые позволяют ученым и клиницистам «видеть» внутренние органы. После того как человек получил ПЭТ-лиганд, обычно проглотив жидкость или получив внутривенную инъекцию, изображения делаются на ПЭТ-сканере, и конкретная область или особенность тела загорается. Этот метод часто используется при раке, сердечных заболеваниях и заболеваниях головного мозга через регулярные промежутки времени, чтобы помочь клиницистам поставить диагноз, отслеживать прогрессирование заболевания или помочь понять, насколько хорошо может работать лечение.
У людей с БГ имеется расширенная форма гена хантингтина, который производит токсичную форму белка хантингтина. Эта токсичная форма белка не может правильно собираться и образует комки, которые накапливаются с течением времени. Многие различные компании и организации исследуют препараты, снижающие уровень хантингтина, которые направлены на уменьшение комков или количества производимого токсичного белка хантингтина. Эти препараты изучаются в лаборатории и клинике и выпускаются в различных формах, включая антисмысловые олигонуклеотиды, генную терапию и подходы, модулирующие сплайсинг, все из которых мы рассмотрели
Идея использования ПЭТ-лиганда для отслеживания терапии БГ привлекательна по ряду причин. Во-первых, процедура является неинвазивной, поэтому она может предложить менее обременительный способ отслеживания изменения уровней хантингтина по сравнению с текущими методами, которые включают анализ спинномозговой жидкости, собранной с помощью люмбальной пункции. Во-вторых, ПЭТ-лиганды позволили бы нам точно увидеть, в каких областях мозга какой уровень снижения хантингтина, тогда как измерение спинномозговой жидкости является лишь косвенным показателем того, что происходит в мозге в целом. В-третьих, ПЭТ-лиганды дадут конкретные показания для мутантной формы белка хантингтина, тогда как большинство текущих методов измеряют общие уровни хантингтина — нормальные и токсичные формы белка.
ПЭТ-лиганды могут помочь нам изучить прогрессирование симптомов, подобных БГ, в моделях на животных
Авторы этой недавней статьи сначала оценили, насколько хорошо ПЭТ-лиганд может связывать токсичные белковые комки в рассеченных образцах мозга от различных мышиных моделей БГ. Они показали, что ПЭТ-лиганд светился все больше и больше в различных областях мозга по мере того, как мыши с БГ становились старше, тогда как мозг мышей без БГ оставался темным. Это соответствовало появлению комков хантингтина, которые можно было увидеть с помощью изящного «пятна», чтобы посмотреть на них под микроскопом.
Затем они показали, что ПЭТ-лиганд связывается с точно такими же комками в образцах мозга от мышиных моделей БГ, а также в образце мозга после смерти от пациента с БГ. Это хорошие новости; это означает, что ПЭТ-лиганд связывается с ожидаемой мишенью — токсичными комками хантингтина.
Затем исследователи посмотрели, как ПЭТ-лиганд смог отслеживать признаки БГ в живых мышиных моделях в течение их жизни. ПЭТ-сканирование проводилось в 4 временных точках, и у нормальных мышей никаких изменений не наблюдалось, но у мышей с моделью БГ их мозг со временем загорался, указывая на накопление токсичных комков белка хантингтина.
Отслеживание эффектов лечения, снижающего уровень хантингтина, в мозге в режиме реального времени
Чтобы увидеть, будет ли новый ПЭТ-лиганд полезен для измерения эффективности терапии БГ, различные мышиные модели БГ лечили препаратом, снижающим уровень хантингтина. Препарат, используемый в этом исследовании, представляет собой генную терапию, проводимую однократно, когда вирус вводится в мозг. HDBuzz писал об этом типе препарата, снижающего уровень хантингтина, называемом ZFP, как о возможном лечении БГ, и хотя они показывают многообещающие результаты в лабораторных моделях, они еще не были протестированы на людях в клинических испытаниях.
Чтобы отслеживать эффекты ZFP с течением времени, мыши с БГ получали реальное лечение ZFP в одной стороне своего мозга, а фиктивное или «контрольное» лечение — в другой. Серия ПЭТ-сканирований с течением времени показала, что в области мозга, куда был введен реальный ZFP, было меньше комков токсичного хантингтина по сравнению со стороной, обработанной фиктивным препаратом. Введение препарата ZFP в более молодом возрасте было более эффективным, чем в более позднем возрасте. Этот вывод важен, поскольку он предполагает, что, возможно, методы лечения, снижающие уровень хантингтина, могут работать лучше всего на самых ранних стадиях заболевания.
«ПЭТ-лиганды подтверждают, что методы лечения, снижающие уровень хантингтина, работают лучше всего, когда их назначают на ранней стадии заболевания»
В дополнение к изучению комков хантингтина с помощью нового ПЭТ-лиганда, команда также изучила маркеры для определенных типов клеток мозга, называемых средними шиповатыми нейронами. У людей с БГ этот тип клеток мозга повреждается по мере прогрессирования заболевания. У мышей, получавших ZFP, снижающий уровень хантингтина, было больше признаков здоровых средних шиповатых нейронов, чем у контрольных мышей, что может указывать на то, что снижение уровня токсичного белка хантингтина может защитить нервные клетки.
Важно отметить, что ученые воспроизвели свои результаты еще на одной мышиной модели БГ с дополнительным методом снижения уровня хантингтина. Они также провели множество важных контрольных экспериментов, чтобы доказать, что их экспериментальные инструменты — животные с БГ, методы лечения, снижающие уровень хантингтина, и ПЭТ-лиганды — работают должным образом. Ключевой вывод из всех этих экспериментов заключается в том, что этот новый ПЭТ-лиганд полезен для измерения комков токсичного хантингтина в нескольких моделях, обработанных различными препаратами с течением времени. Кроме того, ПЭТ-лиганды подтверждают, что методы лечения, снижающие уровень хантингтина, работают лучше всего, когда их назначают на ранней стадии заболевания.
Что дальше для ПЭТ-лигандов хантингтина?
Хотя это хорошие новости, что этот инструмент можно использовать для отслеживания симптомов, а также позволяет нам «видеть» эффекты лечения, снижающего уровень хантингтина, в мышиных моделях БГ, еще предстоит увидеть, насколько эти инструменты полезны для людей с БГ. Уже проводится исследование, чтобы проверить, безопасен ли ПЭТ-лиганд хантингтина для людей. Если он окажется безопасным, последующие исследования должны будут показать, что этот инструмент можно использовать для отслеживания прогрессирования симптомов БГ у людей. Критически важно, чтобы исследователи БГ очень хотели знать, можно ли использовать ПЭТ-лиганд для мониторинга того, как препараты, снижающие уровень хантингтина, могут замедлить или прервать накопление токсичных комков у людей.
Авторы этой статьи также выделяют ряд других проблем с использованием этого ПЭТ-лиганда в настоящее время. Наиболее важно то, что мы также еще не знаем, как измерение уровней хантингтина с помощью ПЭТ-лиганда соотносится с используемым в настоящее время методом анализа спинномозговой жидкости — прямой анализ этих двух подходов будет необходим ученым, чтобы выяснить, что все эти различные показания могут нам сказать.
Мы ожидаем, что на предстоящей встрече CHDI будет больше дискуссий о ПЭТ-лиганде хантингтина, поэтому следите за обновлениями.
