Nowy model ALS

Monika Maleszewska | 2008-12-17

Opracowano nowy model stwardnienia zanikowego bocznego (ang. ALS, amyotrophic lateral sclerosis), wykorzystujący neurony uzyskane z zarodkowych komórek macierzystych. Rzuciło to nowe światło na genezę choroby, w szczególności potwierdzając zgubny wpływ patologicznych komórek neurogleju na motoryczne komórki nerwowe. Model dostarcza także nowych możliwości badania ALS i poszukiwania molekularnych celów leków.

Badania dwóch grup oparte na nowym modelu ALS (Di Giorgio et al. oraz Marchetto et al.) ukazały się w Cell Stem Cell z 4 grudnia 2008. W obu pracach zastosowano komórki nerwowe uzyskane dzięki różnicowaniu in vitro zarodkowych komórek macierzystych. Śledzenie ich losu w późniejszych hodowlach było możliwe dzięki ekspresji eGFP (ang. enhanced green fluorescent protein), którego gen umieszczono pod kontrolą specyficznego promotora Hb9. Jedna z grup uzyskała stabilną linię komórkową wykazującą ekspresję eGFP (Di Giorgio et al.), druga zaś używała w tym celu transfekcji lentiwirusami (Marchetto et al.).

Stwardnienie zanikowe boczne, zwane także chorobą Lue Gehrig’a, polega na stopniowej degeneracji neuronów ruchowych, która z czasem prowadzi do śmierci. Mechanizmy schorzenia pozostają niejasne, tak jak nieznany jest sposób leczenia czy choćby długotrwałego hamowania choroby. Zaledwie 10% przypadków zachorowań uznaje się za dziedziczne. W pozostałych 90% przyczyny choroby są nieznane i występuje ona spontanicznie. 20% pierwszej grupy pacjentów stanowią ci, u których obecna jest mutacja w genie kodującym dysmutazę ponadtlenkową 1 – SOD1 (ang. superoxide dysmutase). W stosunku do całej populacji chorych nie jest to wielki odsetek, jednak stanowi pewny trop, którym podążyło już wiele grup badawczych zainteresowanych ALS. Również nowoopracowany model skupił się na mutacji w genie SOD1.

Stosowane w doświadczeniach neurony były jednak prawidłowe pod względem SOD1. Jej mutacją charakteryzowała się jedynie linia astrocytów, którą hodowano razem z komórkami nerwowymi.

Wspólna hodowla neuronów oraz astrocytów (wykazujących ekspresję zmutowanej SOD1) przyniosła interesujące odkrycia. Okazało się, że ilość neuronów w hodowlach z nieprawidłowymi astrocytami gwałtownie spadała, podczas gdy nie zaobserwowano podobnego efektu w hodowlach z astrocytami zdrowymi. SOD1 odpowiada za hamowanie powstawania szkodliwych dla komórek wolnych rodników, przekształcając rodniki ponadtlenkowe, generowane np. przez oksydazę NADPH (Nox2), do cząsteczkowego tlenu i nadtlenku wodoru. Kolejnym krokiem było więc zbadanie roli wolnych rodników w obserwowanym zjawisku. Zastosowano inhibitory ich powstawania, m.in. apocyninę hamującą działanie oksydazy NADPH. W hodowlach z apocyniną wykazano spadek ilości wolnych rodników wytwarzanych przez astrocyty i towarzyszący temu wzrost żywotności neuronów. Co więcej, efekt ten był specyficzny dla komórek gleju, jako że fibroblasty z ekspresją zmutowanej wersji SOD1 nie wywierały żadnego wpływu na żywotność neuronów we wspólnej hodowli.

Wykazano także, że do czynników toksycznych dla neuronów w powyższym modelu należą wydzielane przez mikroglej prostaglandyny i cytokiny prozapalne, spośród których największe znaczenie wydaje się mieć PGD2. Również zahamowanie cyklooksygenazy 2 (Cox-2), enzymu odpowiedzialnego za syntezę prostaglandyn, przyniosło pozytywne efekty w eksperymentach in vitro. Cox-2 i prostaglandyny wydają się więc dobrym celem terapii. Jednakże we wcześniejszych badaniach klinicznych wykazano, że leki ukierunkowane przeciwko produkcji prostaglandyn nie są skuteczne u chorych z ALS. Najprawdopodobniej wzmożone wydzielanie tych związków jest tylko częściowo odpowiedzialne za rozwój schorzenia.

Stworzony model ALS, poza potwierdzeniem hipotezy o znaczącym udziale komórek towarzyszących neuronom w postępie tej choroby, wskazuje także wiele nowych możliwości badań. Przede wszystkim uzyskane z zarodkowych komórek macierzystych ludzkie neurony mogą stanowić niezastąpione narzędzie do wstępnego badania skuteczności leków i wyboru najlepszych kandydatów do prób klinicznych. Jak dotąd zmorą naukowców był bowiem fakt, że nawet środki wypadające obiecująco we wstępnych fazach badań klinicznych, prowadzonych na zwierzętach, okazywały się nieskuteczne po podaniu pacjentom.

Co więcej, rozwija się metodyka tworzenia indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPS, ang. induced pluripotent stem cells), które potencjałem odpowiadają komórkom zarodkowym, ale mogą być uzyskane z komórek somatycznych każdego pacjenta. Pozwoli to być może otrzymywać pluripotencjalne komórki pochodzące od różnych chorych na ALS. To kolei umożliwiłoby lepsze poznanie genezy i rozwoju ALS, oraz skomplikowanego biochemicznego podłoża tej choroby.

Źródła:
1.Novel Human Stem Cell-based Model Of Amyotrophic Lateral Sclerosis Opens Doors For Rapid Drug Screening, ScienceDaily, 04.12.2008.
2.Hedlund E., Isacson O. ALS Model Glia Can Mediate Toxicity to Motor Neurons Derived from Human Embryonic Stem Cells, Cell Stem Cell, 04.12.2008 (preview).

Oryginalne publikacje:
1.Di Giorgio PF et al. Human Embryonic Stem Cell-Derived Motor Neurons Are Sensitive to the Toxic Effect of Glial Cells Carrying an ALS-Causing Mutation, Cell Stem Cell, 04.12.2008.
2.Marchetto CNM et al. Non-Cell-Autonomous Effect of Human SOD1G37R Astrocytes on Motor Neurons Derived from Human Embryonic Stem Cells, Cell Stem Cell, 04.12.2008.

Komentarze

Prawda | 2009-01-13 15:40:56
Powinni tworzyć strony aby ostrzegać ludzi przed SLA.Ja mam 24 lata jestem w trakcie diagnozy tego gówna choroba zaczeła sie u mnie po dwóch latach zazywania psychotropów ja nie musze szukać przyczyny ALS/SLA bo wiem po sobie co się na 100 przyczyniło do zaczęcia choroby.Duzo wódki przy tych lekach spożywałem na weekendy ale nie wiedzialem że po jakims czasie skutki wyjdą na jaw a tutaj jednak taka niespodzianka lekarz nawet nie informował mnie że nie moge tego badziewia mieszać z alkoholem mimo że wiedział ze jestem młody i lubie imprezy !!

Prawda | 2009-01-13 18:15:39
Powinni tworzyć strony aby ostrzegać ludzi przed SLA.Ja mam 24 lata jestem w trakcie diagnozy tego gówna choroba zaczeła sie u mnie po dwóch latach zazywania psychotropów ja nie musze szukać przyczyny ALS/SLA bo wiem po sobie co się na 100 przyczyniło do zaczęcia choroby.Duzo wódki przy tych lekach spożywałem na weekendy ale nie wiedzialem że po jakims czasie skutki wyjdą na jaw a tutaj jednak taka niespodzianka lekarz nawet nie informował mnie że nie moge tego badziewia mieszać z alkoholem mimo że wiedział ze jestem młody i lubie imprezy !!

Sławek | 2009-09-22 10:51:13
Uważam że nie masz racji z tymi psychotropami. Znam masę ludzi którzy popijają psychotropy piwem i co nic. Na SLA chorują 2, 3 osoby na sto tysięcy.