HD2026 Двухгодичный симпозиум имени Милтона Векслера, День 3

Добро пожаловать на День 3 Двухгодичного симпозиума имени Милтона Векслера HD2026, где HDBuzz ведет прямую трансляцию с последнего дня исследовательских докладов. Сегодняшние сессии были посвящены белку хантингтину (ГТТ), вопросам о том, почему определенные клетки мозга так уязвимы при БГ, как участие семей пациентов с БГ в исследованиях меняет наше понимание молекулярных механизмов этого заболевания, а также многим другим передовым темам исследований БГ.

В центре внимания HTT1a

Первой выступила Айкатерини Пападопулу, которая рассказала о своей работе, направленной на фрагмент расширенного белка ГТТ, который, по-видимому, является особенно вредным, известный как HTT1a. Она обсудила наблюдения за этим фрагментом в различных моделях БГ и то, как его потенциально можно использовать для терапии.

Иногда мы думаем о генетической догме «ДНК кодирует РНКРНК химическое вещество, похожее на ДНК, из которого состоят молекулы-«сообщения», используемые клетками в качестве рабочих копий генов при производстве белков., затем РНКРНК химическое вещество, похожее на ДНК, из которого состоят молекулы-«сообщения», используемые клетками в качестве рабочих копий генов при производстве белков. кодирует белок» как о процессе «один к одному к одному». Но на самом деле из одного и того же гена могут образовываться разные РНКРНК химическое вещество, похожее на ДНК, из которого состоят молекулы-«сообщения», используемые клетками в качестве рабочих копий генов при производстве белков. и белки. Ген ГТТ может приводить к образованию полноразмерного белка ГТТ, но также и различных более мелких фрагментов. Один из них называется HTT1a. Айкатерини в своем исследовании наблюдала, что по мере увеличения числа повторов CAG клетки и мыши с БГ производят больше потенциально вредного фрагмента HTT1a. В образцах от людей с ювенильной формой БГ, у которых часто с рождения гораздо более длинные повторы CAG, также, по-видимому, больше РНКРНК химическое вещество, похожее на ДНК, из которого состоят молекулы-«сообщения», используемые клетками в качестве рабочих копий генов при производстве белков. HTT1a.

Учитывая, что все больше данных указывает на экспансию повторов CAG как на важный фактор развития БГ, Айкатерини считает, что фрагмент HTT1a может быть связующим звеном между соматической нестабильностью и повреждением нейронов при БГ. Чтобы изучить это подробнее, ее команда использовала сложные генетические методы для создания мышиной модели БГ, которая не производит фрагмент HTT1a. У этих мышей наблюдалось меньше вредных скоплений ГТТ в клетках мозга и меньше изменений в биомаркерах спинномозговой жидкости, чем у мышей, которые производят HTT1a.

Затем они лечили мышей с БГ генетической терапией (siRNA) для снижения уровня либо полноразмерного ГТТ, либо только фрагмента HTT1a. В то время как снижение полноразмерного хантингтина не оказало значительного влияния на скопления ГТТ, снижение HTT1a оказало явное влияние на количество скоплений у этих мышей, особенно на ранних этапах жизни. Снижение HTT1a также скорректировало некоторые другие особенности БГ, такие как транскрипционные изменения — гены, которые включаются и выключаются по-разному у мышей с БГ по сравнению с мышами без БГ.

Важно помнить, что с рождения эти мыши производят огромное количество белка HTT1a с огромным полиглутаминовым трактом, что сильно отличается от того, что происходит у людей с БГ, поэтому необходимо провести дополнительную работу, прежде чем мы сможем проверить, являются ли стратегии, направленные на HTT1a, лучшим подходом для людей. Тем не менее, интересно услышать о работе над потенциально новыми способами воздействия на ГТТ. HDBuzz недавно освещал два исследования о HTT1a, если вы хотите узнать больше!

Стратегии снижения уровня хантингтина с помощью ASO

Наш следующий докладчик, Фрэнк Беннетт, рассказал о конкретном подходе к снижению уровня ГТТ. Фрэнк работает в Ionis, компании, которая разрабатывает генетические препараты для наследственных заболеваний, включая БГ. Эти препараты, называемые антисмысловыми олигонуклеотидами (ASO), нацелены на специфические РНКРНК химическое вещество, похожее на ДНК, из которого состоят молекулы-«сообщения», используемые клетками в качестве рабочих копий генов при производстве белков., чтобы отправить их в «мусорный бак» клетки. Roche и Wave использовали эту технологию ASO для создания своих препаратов, нацеленных на ГТТ, томинерсена и WVE-003. Фактически, томинерсен изначально был разработан Ionis. Фрэнк рассказал о том, как химия ASO развивалась и улучшалась с годами.

ASO состоят из цепочек генетических букв, которые специфически связываются со своей мишенью. Чтобы хорошо работать у людей, они должны быть модифицированы различными химическими мотивами, чтобы наш организм не вывел их до того, как они успеют подействовать. Различные химические модификации могут по-разному влиять на действие ASO, помогая им проникать в клетки, нацеливаться на нужные ткани и хорошо распределяться по организму. На сегодняшний день одобрено более 20 препаратов ASO, и более 50 клинических испытаний других экспериментальных ASO проводятся для широкого спектра заболеваний.

Одним из недостатков ASO является то, что это БОЛЬШИЕ молекулы, что может затруднить их проникновение в строго контролируемую среду мозга. Вот почему эти препараты часто вводятся непосредственно в спинномозговую жидкость, как это было в случае недавних испытаний томинерсена и WVE-003, нацеленных на ГТТ. После попадания в центральную нервную систему ASO могут распределяться по различным областям мозга и оставаться там в течение нескольких месяцев. Один ASO, разработанный для воздействия на тау-белок, важный при болезни Альцгеймера, смог снизить уровень тау в мозге спустя долгое время после прекращения введения ASO.

Фрэнк переключился, чтобы рассказать нам обо всех новых крутых химических трюках, которые умные ученые из Ionis и других компаний разрабатывают для улучшения препаратов ASO. Это может позволить вводить более низкие дозы препаратов реже, достигая при этом тех же полезных эффектов. Ученые также разработали способ доставки ASO только в ту часть тела, где это необходимо. Прикрепляя молекулярный «маячок» к ASO, его можно отправить в один орган или ткань, что может помочь с потенциальными побочными эффектами, ограничивая действие препарата меньшей областью. Один из таких «маячков» нацелен на рецепторРецептор — молекула на поверхности клетки, к которой присоединяются сигнальные химические вещества. трансферрина — молекулярный указатель на гематоэнцефалическом барьере. Это позволяет доставлять ASO в кровоток и проникать в мозг — огромное препятствие для разработчиков лекарств!

Фрэнк напоминает нам, что многие из этих новых химических разработок означают, что старые препараты ASO используют очень устаревшие технологии по сравнению с недавно разработанными ASO. Это относится к томинерсену, который был первоначально разработан более десяти лет назад. Roche решила прекратить работу над томинерсеном в прошлом месяце после неутешительных результатов Фазы 3 в исследовании GENERATION-HD2. Фрэнк углубляется в то, почему томинерсен, возможно, не оправдал наших надежд. Он предположил, что, возможно, время лечения было недостаточно долгим, уровень ГТТ был недостаточно снижен в важных клетках, или побочные эффекты маскировали пользу. Или, возможно, подход, нацеленный на полноразмерный белок ГТТ, просто нуждается в развитии.

Как и другие, Фрэнк считает, что комбинированные стратегии лечения БГ могут в конечном итоге быть лучшим подходом — возможно, препараты, которые снижают уровень ГТТ, а также нацелены на соматическую нестабильность, или один из тех «третьих факторов», о которых Джим говорил вчера в своем докладе. К счастью, это активная область с множеством компаний, предпринимающих многочисленные попытки!

Передовые методы изучения уязвимости клеток мозга при БГ

Затем мы услышали от Сони Санчес-Васкес, которая разработала способы изучения тканей мозга человека с удивительной глубиной, чтобы понять, почему одни клетки мозга болеют сильнее, чем другие. В своем исследовании Соня использует ткани, самоотверженно пожертвованные людьми с БГ. С помощью этих драгоценных образцов она картирует слои мозга, различает все различные типы нейронов, изучает, какие гены включаются или выключаются, и исследует множество молекулярных маркеров БГ на создаваемых ею картах.

Суть ее исследования заключается в вопросе, который долгое время озадачивал ученых, изучающих БГ: почему только некоторые клетки, по-видимому, болеют, если каждая клетка нашего тела производит расширенный ГТТ? Она рассматривает два аспекта: сам белок ГТТ и соматическую экспансию как возможные объяснения. Соня и ее команда разработали микроскопы, которые позволяют им исследовать ткани мозга на наличие белковых и генетических маркеров, картируя тысячи различных маркеров клетка за клеткой. Затем они анализируют эти данные, чтобы попытаться выявить закономерности, объясняющие, что происходит в различных типах клеток мозга.

Созданная ими микроскопическая система позволяет тестировать и повторно тестировать один и тот же срез мозга почти 100 раз, получая огромное количество данных с каждого образца. Такие передовые технологии гарантируют максимальное использование драгоценной ткани мозга, как и надеялись первоначальные доноры. Это свидетельство партнерства между семьями пациентов с БГ и исследователями!

Они также могут с гораздо большей точностью, чем это возможно с помощью других технологий визуализации, картировать, какие именно клетки теряются в мозге при БГ по сравнению с контрольными образцами мозга. Наряду с потерей клеток они также исследовали количество ГТТ, производимого в каждом типе клеток. Оказалось, что количество расширенного ГТТ, производимого в клетках, не коррелирует с потерей клеток мозга. Они также исследовали расположение и количество скоплений белка ГТТ. Клетки с большим количеством скоплений в ядре, по-видимому, чаще терялись.

Затем они исследовали количество CAG-повторов в отдельных клетках мозга. Клетки с большей нестабильностью и большим количеством CAG-повторов также, по-видимому, чаще терялись. На ранних стадиях в этих клетках было больше скоплений ГТТ в ядре, но у тех, у кого были самые длинные CAG-повторы, на более поздних стадиях фактически стало меньше скоплений. Как скопления белка ГТТ, так и соматическая нестабильность, по-видимому, способствуют тому, какие гены включаются и выключаются в клетках.

Затем Соня и ее команда попытались найти HTT1a, пытаясь обнаружить молекулу-мессенджер, которая кодирует этот фрагмент. Это нетривиальная задача, поскольку последовательность генетического сообщения HTT1a почти идентична полноразмерной молекуле-мессенджеру — это, мягко говоря, сложный эксперимент!

Чтобы проверить, работает ли эта сложная технология, они сначала применили этот подход к мышам, которые, как известно, производят много HTT1a. Они видят большие кластеры РНКРНК химическое вещество, похожее на ДНК, из которого состоят молекулы-«сообщения», используемые клетками в качестве рабочих копий генов при производстве белков. ГТТ, но большая часть этого, по-видимому, является более крупной молекулой-мессенджером. Есть и более мелкие скопления, некоторые из которых, по-видимому, являются только сообщением HTT1a. Это хорошая новость — это показывает, что разработанные ими инструменты работают. Теперь они могут начать углубляться в свои вопросы на драгоценных образцах человеческого мозга.

Может ли повышение уровня обычного ГТТ помочь при БГ?

Следующим выступил Фред Сауду со своим интересным подходом к противодействию вредным эффектам расширенного ГТТ — вместо удаления вредных веществ, что насчет увеличения количества хорошего хантингтина? Фред напомнил нам, что у большинства людей с БГ только половина белка ГТТ является сверхдлинной. Генетика человека дала нам подсказки о том, как «дозировка» нормальной длины по сравнению с расширенным ГТТ может влиять на возраст появления симптомов.

Его лаборатория изучает обычную функцию белка хантингтина, который может играть роль в транспортировке веществ внутри клеток и сохранении структуры нейронов. Они также исследуют роль ГТТ в нейронных сетях мозга и то, что делает их уязвимыми при БГ. Лаборатория использует микрофлюидную технологию, которую они называют «мозг на чипе», для изучения простых связей между различными типами мозгоподобных клеток, выращенных в чашке Петри. Они могут обрабатывать клетки БГ и незатронутые клетки различными молекулами, сигнализирующими о мозге, или вносить генетические изменения, чтобы лучше понять их влияние на цепь.

Хотя снижение уровня ГТТ является важным (и, мы надеемся, эффективным!) терапевтическим подходом, полное избавление от всего хантингтина может иметь последствия для «трафика» биологических молекул в клетке. Чтобы выяснить, может ли добавление дополнительного здорового ГТТ помочь, команда Фреда создала «мини-ГТТ» — небольшой фрагмент здорового гена, который они могли добавлять в свои нейроны БГ в чашках Петри. Этот подход, по-видимому, восстановил некоторые здоровые паттерны, наблюдаемые в клетках без БГ, такие как структура и химическая сигнализация.

Затем они генетически применили эти фрагменты здорового хантингтина к мышам с БГ, одновременно снижая уровень расширенного хантингтина! Это помогло улучшить здоровье мозга, включая структуру нервных клеток, и, по-видимому, улучшило некоторые показатели двигательного поведения. Более поздняя работа включает более детальное изучение того, что на самом деле делают их фрагменты мини-ГТТ в клетках. Похоже, они замещают расширенный ГТТ на клеточных пузырьках, которые перемещаются по клеткам, что является хорошим знаком. В будущем они планируют протестировать этот подход на более крупных животных моделях.

Фред заинтересован в том, как мы можем применить эти идеи для создания новых типов лекарств от БГ. У него есть компания HuntX, которая разработала малую молекулу, помогающую обеспечить максимальную работу обычного ГТТ в нейронах. Мы надеемся, что в ближайшие месяцы компания HuntX предоставит больше обновлений!

Обновления по исследованию HUNTIAM — помогают ли тиамин и биотин при БГ?

Следующим был Хосе Лукас, который рассказал нам о клиническом исследовании HUNTIAM, в котором он участвует, и которое изучает тиамин как возможный вариант лечения БГ. Хосе сначала объяснил действие тиамина, также известного как витамин B1. Недостаток тиамина в рационе или в генетических случаях, когда человек не может правильно производить, обрабатывать или усваивать тиамин, может вызвать заболевание мозга. В частности, дефицит тиамина может вызвать проблемы в базальных ганглиях — той же части мозга, которая поражается при БГ. Некоторые люди с этим типом расстройства могут быть очень эффективно вылечены комбинацией тиамина и другого витамина, называемого биотином, витамином B7.

Идея Хосе проста: поскольку БГ поражает схожую область мозга, возможно, тиамин-биотин можно протестировать в качестве лечения для улучшения здоровья мозга при БГ. Фактически, Хосе показал, что у людей с БГ более низкий уровень тиамина в мозге и в спинномозговой жидкости. Это послужило толчком для исследования HUNTIAM, которое тестирует биотин и тиамин у людей с БГ в средних и высоких дозах в течение до 2 лет. Исследование предусматривает витаминную терапию и сбор клинической информации, образцов крови и спинномозговой жидкости, чтобы понять, является ли лечение безопасным и переносимым.

Затем Хосе поделился предварительными результатами HUNTIAM. Пока что тиамин и биотин кажутся безопасными и восстанавливают уровень тиамина. Ранние результаты также показывают, что лечение, по-видимому, снижает уровень NfL в спинномозговой жидкости (маркер повреждения нервных клеток). Это предварительные данные, но они могут быть признаком улучшения здоровья мозга. Важно отметить, что это очень небольшое исследование (всего 24 человека), сосредоточенное в первую очередь на безопасности. Сам Хосе подчеркнул, что они не ожидают, что витаминный режим может быть лекарством от БГ, но считают, что стоит проверить гипотезу о том, что он может улучшить качество жизни.

Как нейронные сети при БГ вызывают уязвимость клеток

Нашим следующим докладчиком был Марк Беван. Его исследование сосредоточено на понимании различных факторов развития БГ в мышиных моделях, включая скопление белка и соматическую нестабильность, а также на том, как это влияет на связь между нейронами. Команда Марка изучает клетки в нейронной сети мозга, называемой непрямым путем, которая помогает регулировать мысли, движения и эмоции. Эти нейроны являются одними из наиболее пораженных при БГ, поэтому они решили выяснить, почему эта подгруппа клеток мозга так сильно болеет.

Они исследовали скопления ГТТ, соматическую нестабильность и различия в типах клеток с конечной целью понять БГ на гранулярном уровне и помочь найти новые способы разработки лекарств от БГ. Все это было сделано на нескольких типах мышиных моделей БГ. Как и другие, Марк видит много скоплений в стриатуме мышей со 175 CAG-повторами в гене ГТТ. Большинство этих скоплений обнаруживаются в ядре, где хранится вся ДНК. Другие типы клеток и области мозга имеют меньше скоплений, и они часто обнаруживаются в других местах клетки.

У другой мыши со 107 CAG-повторами соматическая нестабильность приводит к увеличению числа CAG-повторов в стриатуме до примерно 180, и снова Марк видит скопления ГТТ. У «кузена» этой мыши, у которой CAG-повторы не могут расширяться, наблюдается очень мало скоплений белка. Похоже, что больше скоплений белка образуется в присутствии очень длинных CAG-повторов.

Команда Марка может измерять электрические импульсы в нервных клетках с помощью метода пэтч-клемпа. Многие нейроны у мышей с БГ, по-видимому, сверхактивны, возбуждаются гораздо чаще, чем можно было бы ожидать по сравнению с обычными мышами. Эта гиперактивность возбуждения нервных клеток, по-видимому, зависит как от длинных CAG-повторов, так и от соматической нестабильности. Гиперактивны не только нейроны непрямого пути, но и нервные клетки, с которыми они связаны. Команда Марка выяснила, что у многих типов клеток у этих мышей с БГ гены включаются или выключаются по-разному по сравнению с обычными мышами, что может приводить к различиям в возбуждении нервных клеток.

Позже в жизни этих мышей с БГ нервные клетки начинают возбуждаться меньше. Это, по-видимому, связано с энергетическим дисбалансом. Когда команда Марка снизила уровень ГТТ у мышей, возбуждение вернулось к норме. При более регулярном возбуждении нервных клеток мыши двигались как контрольные мыши и имели меньше двигательных симптомов, характерных для БГ. При снижении уровня ГТТ потеря нервных клеток также, по-видимому, уменьшилась, что показывает, что уровень ГТТ можно регулировать для улучшения признаков БГ в этих мышиных моделях.

Команда Марка использует инструмент для снижения уровня ГТТ, называемый цинковыми пальцами или ZFP. Эти инструменты воздействуют на сам ген ГТТ, нацеливаясь на ДНК ГТТ, а не на молекулу-мессенджер РНКРНК химическое вещество, похожее на ДНК, из которого состоят молекулы-«сообщения», используемые клетками в качестве рабочих копий генов при производстве белков., как большинство препаратов для снижения уровня ГТТ, тестируемых в клинике. Еще одна крутая технология, которая у нас есть для продвижения исследований БГ!

Уязвимость, экспансия CAG и выживаемость

Следующим был Нат Хайнц, который рассказал о своем исследовании точных молекулярных факторов БГ в различных типах клеток. Он начал с признания заслуг давних коллег, которые создали важные мышиные модели и методы, способствующие исследованиям БГ, и которые побудили его изучать БГ. Как и многие в зале, Нат пытается выяснить, почему одни клетки болеют сильнее, чем другие, при БГ. Его лаборатория разрабатывает и применяет крутые технологии на уровне отдельных клеток, чтобы выяснить, какие гены включаются и выключаются, и как эти сети контролируются.

Команда Ната продолжает изучать мозг, самоотверженно пожертвованный людьми с БГ, которые ушли из жизни. Ранее команда Ната показала, что соматическая нестабильность происходит в клетках, наиболее уязвимых к БГ, но также и в других клетках мозга, которые, по-видимому, не так сильно затронуты. Но в большинстве клеток мозга с расширенными CAG-повторами регуляция их генов, по-видимому, нарушена.

Его команда недавно сосредоточилась на тканях мозга людей с ювенильной формой БГ. Они видят экспансии в большинстве областей мозга и в большем количестве типов клеток, чем при БГ с началом во взрослом возрасте. Интересно, что даже клетки с очень длинными CAG-повторами не обязательно выживают лучше или хуже, чем клетки с более короткими CAG-повторами, что предполагает, что экспансия CAG не является единственным фактором, вызывающим гибель клеток при БГ. Один тип клеток, который, по-видимому, не демонстрирует экспансии CAG-повторов ни в каком контексте, — это глиальные клетки. Эти клетки обеспечивают поддержку нейронов и важны для здоровья мозга во многих отношениях. Глиальные клетки имеют «непоколебимое» количество CAG-повторов в каждом мозге, который анализировала команда Ната.

Чтобы лучше понять изменения в регуляции генов, которые они наблюдали, команда Ната изучила, какие сигналы включения/выключения генов активны. Существуют всевозможные изменения сигналов, которые способствуют или подавляют определенные гены, и они, по-видимому, происходят в основном в клетках, которые наиболее сильно страдают при БГ. Одним из спорных моментов среди ученых, изучающих БГ, является их убеждение относительно того, насколько сильно должна быть нарушена регуляция генов, чтобы повлиять на БГ и вызвать заболевание. Нат считает, что ранние различия, которые они наблюдают, критически важны, но признает, что другие считают, что только гораздо более поздние стадии этого процесса имеют значение при БГ.

Хотя может показаться, что разногласия ученых по поводу данных вредны для области, на самом деле это отлично способствует конструктивным дискуссиям, которые продвигают нас к консенсусу. Нам нужны все эти умные люди, чтобы «сшибаться лбами» (в профессиональной манере), чтобы мы могли добраться до истины!

Модель Ната заключается в том, что ГТТ взаимодействует с белками, регулирующими гены, и это нарушается при БГ. Другие ферменты, регулирующие переключатели генов (химические метки на самой ДНК), также нарушены, и все это означает, что регуляция генов изменяется даже на ранних стадиях БГ. Нат считает, что эти химические маркеры на ДНК могут быть использованы для разработки как методов терапии БГ, так и биомаркеров БГ. Оказывается, это уже делается в области онкологии, так что, возможно, мы можем извлечь уроки из их опыта, чтобы перепрофилировать эту идею для БГ.

Создание карт мозга на основе данных отдельных клеток

Следующим на подиум вышел Рэли Линвилл. Рэли изучает стриатум, область мозга, наиболее пораженную болезнью Гентингтона. Он использует комплексный подход, называемый в научном жаргоне мультиомикой, синтезируя разнообразные данные по генетике, регуляции генов и белкам. Рэли углубляется в вопрос о том, почему одни клетки болеют сильнее, чем другие, в мозге при БГ, изучая подобласти стриатума и различные типы клеток. Они настолько специфичны, что необходимо переопределить категории клеток среди тех, которые наиболее затронуты БГ.

Он снова полагается на драгоценные образцы человеческих тканей, чтобы с высоким разрешением рассмотреть, что происходит в этих подтипах клеток — работа, которая была бы невозможна без сообщества БГ. Рэли и его коллеги разработали способ связать изменения включения/выключения в сетях генов с количеством экспансии CAG-повторов и потерей клеток, происходящей в отдельных клетках и областях мозга. С помощью этого богатого массива данных лаборатория может создавать карты уязвимости по всему мозгу.

Клетки с наибольшей нестабильностью (более длинными CAG-повторами), по-видимому, теряют свою «идентичность», их генетические состояния включения/выключения становятся менее уникальными. Рэли еще более детально изучает, какие гены и сети генов могут быть движущей силой этого явления. Некоторые из них уже признаны важными при БГ! Титанические усилия, которые прилагаются для понимания закономерностей в цепях, клетках и генах на таком уровне детализации, поразительны, и особенно интересно, когда данные, собранные на нескольких уровнях, указывают на схожие пути.

Отслеживание расположения белка в клетках БГ

Исследование Ванессы Каши картирует, как количество и расположение белков в различных типах клеток могут способствовать развитию БГ. Она напомнила нам, что когда ДНК превращается в РНК-сообщения, а сообщения превращаются в белки, уровни РНКРНК химическое вещество, похожее на ДНК, из которого состоят молекулы-«сообщения», используемые клетками в качестве рабочих копий генов при производстве белков. и белка не всегда соответствуют друг другу. Кроме того, когда большинство ученых изучают РНКРНК химическое вещество, похожее на ДНК, из которого состоят молекулы-«сообщения», используемые клетками в качестве рабочих копий генов при производстве белков. или белок, они не могут рассмотреть их сублокализацию внутри клеток — то, что плавает в цитоплазме, или прикреплено к митохондриям, или находится внутри ядра, теряется в общей массе.

Чтобы определить расположение и количество различных белков в клетке, она использует систему химической маркировки, которая может определять, когда белки расположены близко друг к другу. Эту систему маркеров можно включать и выключать, а также адаптировать для изучения различных тканей и в разные моменты времени. Ванесса применяет эти подходы к мышам, моделирующим БГ, чтобы картировать белковые сети и ландшафты в различных компартментах как нейронов, так и астроцитов. Мыши с БГ демонстрируют множество изменений на этих картах по сравнению с контрольными мышами.

Карты Ванессы позволяют нам углубиться в различные изменения, наблюдаемые в разных компартментах клетки. Общая тенденция, которую она заметила, заключалась в уменьшении многих важных белковых семейств, включая те, которые играют ключевую роль в сигналах нервных клеток, обработке генетических сообщений и регуляции генов. Она также обнаружила, что при БГ многие белки появлялись не в том месте. Например, некоторые белки, которые должны были находиться на границе клетки, вместо этого обнаруживались в ядре.

Ванесса сейчас находится в процессе изучения ландшафтов специфических белков, которые, как известно, важны при БГ и о которых мы слышали на протяжении конференции, включая MED15, MSH3 и FAN1. В целом, это огромное количество данных для сообщества БГ, и мы с нетерпением ждем новых сообщений от Ванессы по мере продвижения этого проекта.

Изучение скоплений сверхдлинного ГТТ в ядре

Нашим последним докладчиком на встрече был Вон-Сок Ли, лауреат премии Нэнси С. Векслер для молодых исследователей этого года. Его исследование сосредоточено на том, как скопления ГТТ и соматическая экспансия могут способствовать заболеванию нейронов при БГ. Сначала он кратко изложил недавние открытия об экспансии CAG-повторов: она, по-видимому, происходит в уязвимых клетках стриатума и способствует гибели клеток при БГ.

Вон-Сок провел работу, которая разделяет этот процесс на различные фазы в течение жизни нейрона с расширенными CAG-повторами, включая сначала медленную, а затем очень быструю экспансию CAG, все это обусловлено соматической нестабильностью. Вон-Сок особенно интересуется скоплениями белка («включениями»), которые появляются в ядре клеток с экспансией CAG-повторов в ГТТ. Он определил, какие типы клеток содержат скопления в ядре, и обнаружил, что они демонстрируют более высокий уровень экспансии, чем клетки, которые не содержат ядерных скоплений.

Снова сравнивая клетки, имеющие ядерные скопления, с теми, у которых их нет, Вон-Сок показал, что происходят изменения в том, какие гены включаются и выключаются, а также в типах химических «украшений» на ДНК и белках, упаковывающих ДНК. Вон-Сок также интересовался тем, что происходит с формой и типом скоплений ГТТ, когда число CAG-повторов становится сверхдлинным, более 150 повторов. Они могут определять различные формы скопленного ГТТ на основе того, как он выглядит, движется и растворяется в детергентах. Оказывается, определенные фрагменты ГТТ с большей вероятностью образуют скопления в ядре, чем другие. Поскольку ядро содержит ДНК, Вон-Сок считает, что они могут вмешиваться в процессы, такие как регуляция генов, включая химические метки, которые регулируют переключатели генов.

Спасибо, что были с нами

На этом Двухгодичный симпозиум имени Милтона Векслера HD2026 завершен! Спасибо, что были с нами, пока мы описывали эти три дня докладов. Мы надеемся, что мы дали вам представление о том, насколько исследования БГ продолжают развиваться и расти.

Марси Макдональд получила престижную премию за исследования БГ в конце конференции и в своих замечаниях отметила, что научная работа по БГ требует усердия, терпения, изобретательности и большого сотрудничества. Это верно как для исследователей, так и для десятков тысяч людей с БГ, которые на протяжении многих лет вносили свой вклад своим временем и доверием.

Большая часть исследований, которые мы освещали, возможна только благодаря щедрости семей пациентов с БГ и их вкладу в исследования БГ, участию в клинических испытаниях, наблюдательных исследованиях и самоотверженным пожертвованиям образцов и тканей. Для нас большая честь делиться этими результатами с сообществом!

Краткое содержание:

• HTT1a может связывать экспансию CAG с токсичностью: Новые исследования на мышах показывают, что уровни потенциально вредного фрагмента HTT1a возрастают по мере экспансии CAG-повторов, а избирательное снижение HTT1a уменьшает скопления белка и некоторые молекулярные изменения, связанные с БГ.
• Технология снижения уровня ГТТ продолжает развиваться: Фрэнк Беннетт подчеркнул значительные достижения в химии и доставке ASO, включая подходы, которые могут улучшить проникновение в мозг, при этом подчеркнув, что новые технологии значительно превзошли те, которые использовались для разработки томинерсена.
• Почему умирают некоторые клетки мозга, остается центральным вопросом: Детальное картирование тканей мозга человека с БГ связало уязвимые клетки с соматической экспансией CAG и ядерными скоплениями ГТТ, при этом показав, что простое увеличение количества расширенного ГТТ не предсказывает гибель клеток.
• Может ли повышение уровня здорового ГТТ помочь? Фред Сауду представил работу, предполагающую, что добавление функциональных фрагментов обычного ГТТ наряду со снижением уровня расширенного ГТТ может улучшить клеточные и поведенческие характеристики в моделях БГ.
• Появились и другие терапевтические подсказки: Ранние результаты HUNTIAM показывают, что тиамин и биотин безопасны и могут снижать уровень NfL в небольшом исследовании, в то время как исследования нейронных сетей мозга при БГ и регуляции генов подтвердили, что соматическая экспансия важна, но вряд ли объясняет каждый аспект избирательной уязвимости клеток.
• Нейронные сети мозга при БГ могут быть нарушены до потери клеток: Исследования на мышах с БГ показали, что уязвимые нейроны изначально становятся сверхактивными, затем менее активными по мере развития проблем с энергией, в то время как снижение уровня ГТТ восстанавливало более типичную активность мозга, движение и выживаемость клеток.
• Экспансия CAG имеет значение, но действует не в одиночку: Анализ донорских образцов мозга людей с БГ с началом во взрослом и ювенильном возрасте показал, что очень длинные CAG-повторы не всегда предсказывают, какие клетки выживут, указывая на регуляцию генов и другие клеточно-специфические факторы как на дополнительные факторы уязвимости.
• Детальные карты мозга показывают, как клетки теряют свою идентичность: Объединяя несколько типов молекулярных данных из отдельных клеток, исследователи связали экспансию CAG и потерю клеток с нарушением паттернов генной активности, которые обычно отличают один тип клеток от другого.
• При БГ белки могут истощаться или оказываться не в том месте: Новые методы картирования белков в различных клеточных компартментах выявили изменения в белках, участвующих в передаче сигналов нервных клеток и регуляции генов, включая белки, появляющиеся в тех частях клетки, где они обычно не должны находиться.
• Ядерные скопления ГТТ тесно связаны с экстремальной экспансией CAG: Клетки, содержащие скопления ГТТ в ядре, как правило, имели более длинные CAG-повторы и измененную регуляцию генов, что подтверждает идею о том, что определенные фрагменты ГТТ могут образовывать скопления, которые мешают процессам, связанным с ДНК.