Bilden visar neuroner (röd) med en mutation i MAPT-genen - en gen som gör proteinet tau. Människor med denna mutation utvecklar frontotemporal demens. (Kredit: Sidhartha Mahali)
Forskare har upptäckt en ensam mutation i en enda gen som orsakar en ärftlig form av frontotemporal demens gör det svårare för neuroner i hjärnan att kommunicera med varandra, vilket leder till neurodegenerering.
Till skillnad från den vanligaste Alzheimers sjukdom tenderar frontotemporal demens att drabba unga människor. Personer med sjukdomen börjar vanligtvis drabbas av minnesförlust av sina tidiga 60, men det kan påverka vissa människor så unga som deras 40. Det finns inga effektiva behandlingar för tillståndet, vilket står för en beräknad 20-procent av alla fall av demens i början.
De nya fynden nollställs på MAPT-genen, vilket gör ett protein som kallas tau, också associerat med kognitiv minskning av Alzheimers sjukdom. Identifiering av mutations nedströms effekter kan bidra till att identifiera nya behandlingsmål för frontotemporal demens, Alzheimers sjukdom och andra taurelaterade sjukdomar, inklusive Parkinsons sjukdom.
"Vi har visat att vi kan fånga förändringar i mänskliga celler odlade i en maträtt som också förekommer i individernas hjärnor ... med frontotemporal demens", säger Celeste M. Karch, professor i psykiatri vid Washington University i St. Louis och en senior författare av papperet, som visas i Translational Psychiatry.
”Viktigare är att det tillvägagångssätt som vi använder tillåter oss att nollställa gener och vägar som förändras i celler och i patienthjärnor som kan påverkas av föreningar som redan har godkänts av FDA. Vi vill utvärdera om någon av dessa föreningar kan förhindra minnesförlust, eller till och med återställa minne, hos personer med frontotemporal demens genom att förbättra funktionen hos dessa vägar som har störts, säger Karch.
Kommunikationsnedbrytning
För studien samlade forskare hudprover från patienter med frontotemporal demens med en specifik mutation i MAPT-genen.
Forskarna konverterade sedan patientens hudceller till inducerade pluripotenta stamceller, som har förmågan att växa och utvecklas till någon celltyp i kroppen. Forskarna behandlade dessa stamceller med föreningar som coaxed dem att växa och utvecklas till neuroner, som också hade MAPT-mutationen. Sedan, genom att använda genredigeringsteknik som heter CRISPR, eliminerade forskarna mutationen i vissa neuroner men inte andra och observerade vad som hände.
"Vi hittade skillnader i gener och vägar relaterade till cellulär kommunikation, vilket tyder på att mutationen förändrar neurons förmåga att kommunicera", säger medarbetare Carlos Cruchaga, professor i psykiatri.
"Den inledande mutationen i MAPT är den nyckeländring som startar sjukdomen, och det är ett potentiellt mål för terapi, men det finns andra gener nedströms MAPT-genen som också är bra mål som kan användas för att behandla sjukdomen."
Skador förebyggande
I neuroner med mutationen hittade forskarna förändringar i 61-gener, inklusive gener som gör GABA-receptorer på hjärnneuroner. GABA-receptorer är de viktigaste hämmande receptorerna i hjärnan, och de är nyckeln till flera typer av kommunikation mellan hjärnceller.
Forskarna identifierade liknande störningar i gener som gör GABA-receptorer när de gjorde experiment i djurmodeller och analyserade hjärnvävnad från patienter som hade dött med frontotemporal demens. De tittade också på fynd från en genomvetenskaplig associeringsstudie av mer än 2,000-patienter med frontotemporal demens och mer än 4,000 utan störning. Den analysen pekade också på GABA-relaterade gener som potentiella mål.
"Med hjälp av våra stamceller härledda neuroner har vi möjlighet att, i mänsklig vävnad, rikta vissa av dessa GABA-gener före neurodegenerationen vi ser i postmortemvävnaden vi studerar, säger Harari. "Så, åtminstone i cellkulturer, kan vi lära oss om potentiella terapier förhindrar skador som orsakas av ärftliga former av frontotemporal demens."
Genom att studera sällsynta, ärftliga former av hjärnsjukdomar tror forskarna att de kommer att lära sig en hel del om hur man behandlar de vanligaste formerna för dessa störningar.
"Genetiska former av frontotemporal demens och Alzheimers sjukdom orsakas av sällsynta mutationer", säger Cruchaga. "Men de har mycket gemensamt med de mer typiska fallen av dessa sjukdomar. Om vi förstår dessa fall som orsakas av ärftliga mutationer, borde vi också bättre förstå de vanliga formerna av dessa sjukdomar. "
National Institute on Aging of the National Institutes of Health and the Dominantly Inherited Alzheimers Network finansierade studien. Tau-konsortiet, Alzheimer-föreningen, det tyska centrumet för neurodegenerativa sjukdomar, Raul Carrea-institutet för neurologisk forskning, Japans byrå för medicinsk forskning och utveckling, AMED och Korea Health Technology FoU-projekt genom Korea Health Industry Development Institute gav ytterligare finansiering .
Källa: Washington University i St. Louis
relaterade böcker
at InnerSelf Market och Amazon
