Alzheimer: oamenii de știință au găsit o metodă prin care pot ”reprograma” celulele imune ale creierului pentru a preveni boala

Dovezile sugerează că microglia – celulele imune primare din creier – pot contribui direct la dezvoltarea unor afecțiuni neurodegenerative, cum ar fi boala Alzheimer. Oamenii de știință au dezvoltat o nouă metodă bazată pe instrumentul de editare a genelor CRISPR pentru a identifica genele care modulează funcția microgliei.

Prin identificarea genelor implicate în  producerea bolii, oamenii de știință au reușit să pornească și să oprească genele, deschizând calea pentru dezvoltarea de noi terapii pentru Alzheimer.

Într-un studiu recent publicat în Nature Neuroscience, oamenii de știință au dezvoltat o nouă platformă de screening pentru caracterizarea genelor care reglează funcții specifice microgliale, care pot contribui la apariția bolii Alzheimer.

Caracterizarea genelor de reglementare care fac ca microglia să treacă de la o stare sănătoasă la o stare bolnavă, cum ar fi în creierul persoanelor cu Alzheimer și alte afecțiuni neurodegenerative, ar putea ajuta la dezvoltarea unor terapii care vizează aceste gene sau proteinele codificate de aceste gene.

„Deoarece celulele microgliale sunt gardienii homeostaziei creierului, este important să se identifice factorii care conduc la toxicitatea neuronală pentru intervenția terapeutică. Noua noastră platformă de screening CRISPR […] ne permite să identificăm acești factori într-un mod rapid și scalabil. Am descoperit deja ținte farmacologice care controlează stările microgliei, iar următorii pași ar fi testarea acestora în modele preclinice relevante” – a explicat dr. Li Gan, coautor al studiului și neuroștiință la Colegiul Medical Weill Cornell, vorbind pentru Medical News Today

Rolul microgliei

Alzheimer este cea mai comună formă de demență, reprezentând 60-80% din toate cazurile de demență. În ciuda progreselor în înțelegerea acestei maladii, există o lipsă de tratamente eficiente pentru această boală neurodegenerativă.

Acumularea proteinei beta-amiloid pliate greșit în aglomerări sau plăci este unul dintre semnele distinctive ale bolii Alzheimer. O cantitate considerabilă de cercetări s-a concentrat asupra mutațiilor care duc la procesarea anormală a proteinei beta-amiloid și, ulterior, la acumularea acesteia.

Cu toate acestea, tratamentele care vizează căile implicate în procesarea beta-amiloidului nu au avut succes.

Mai mult, cercetătorii au descoperit că persoanele cu Alzheimer nu prezintă adesea mutații ale genelor asociate cu acumularea proteinei amiloide. În schimb, dovezile recente sugerează că persoanele cu Alzheimer prezintă adesea deficite în curățarea sau eliminarea beta-amiloidului pliat greșit.

Acest lucru se poate datora disfuncției microgliei, adică celulele imune primare din creier. Una dintre funcțiile microgliei include fagocitoza – un proces care implică ingestia de celule moarte, agenți patogeni și proteine ​​​​prost pliate pentru a facilita îndepărtarea acestora.

Potrivit tot mai multor dovezi, capacitatea microgliei de a elimina proteina beta-amiloid poate fi afectată în cazul bolii Alzheimer. Microglia poate contribui, de asemenea, la dezvoltarea bolii Alzheimer prin secretarea proteinelor inflamatorii și prin eliminarea excesivă a neuronilor și a sinapselor, legăturile dintre neuroni care le permit să „comunice”.

În plus față de Alzheimer, există dovezi care sugerează că microglia poate contribui, de asemenea, la dezvoltarea altor tulburări neurodegenerative.

Cum poate ajuta tehnologia CRISPR

Screeningul genetic funcțional este un instrument utilizat pentru identificarea genelor care sunt implicate într-o anumită funcție celulară. Astfel de teste implică inhibarea sau activarea unei gene specifice într-o celulă pentru a evalua dacă modificarea nivelurilor de expresie ale acelei gene afectează o anumită funcție de interes, cum ar fi proliferarea celulară.

În ultimii ani, cercetătorii au adaptat instrumentul de editare genetică cunoscut sub numele de CRISPR-Cas9 pentru a identifica genele implicate în diferite boli, inclusiv cancerul. Avantajele platformei de screening CRISPR includ sensibilitatea sa mai mare și o reproductibilitate mai mare decât metodele de screening utilizate anterior.

CRISPR-Cas9 constă dintr-o mică bucată de ARN numită secvență ghid și enzima Cas9. ARN-ul ghid se leagă de regiunea ADN-ului de interes, permițând Cas9 să lege și să scindeze ADN-ul la locul țintă.

În studiul de față, cercetătorii au folosit un sistem CRISPR-Cas9 modificat care implică o enzimă Cas9 (dCas9) dezactivată care nu scindează ADN-ul. Pe lângă enzima Cas9 dezactivată, platforma modificată CRISPR-dCas9 constă, de asemenea, din proteine ​​care pot fie regla în sus, fie în jos gena de interes – sau, cu alte cuvinte, le pot activa și dezactiva.

Utilizarea celulelor stem pentru reparare

Cercetătorii au folosit celule stem pluripotente induse (iPSCs). IPSC-urile sunt derivate prin reprogramarea celulelor adulte din țesuturi, cum ar fi pielea, părul sau sângele, într-o stare embrionară.

Similar cu celulele stem din embrion, aceste iPSC se pot maturiza pentru a forma orice tip de celulă dorit, inclusiv neuroni sau microglia. Avantajul utilizării celulelor derivate din iPSC este că acestea seamănă mai mult cu celulele umane decât liniile celulare convenționale.

Această platformă nouă CRISPR permite astfel oamenilor de știință să evalueze funcția genelor în microglia adultă.

Astfel de descoperiri arată că această platformă bazată pe CRISPR ar putea fi utilizată pentru a identifica genele care reglează stările microgliale care sunt asociate cu boli neurodegenerative. Acest lucru ar putea ajuta ulterior oamenii de știință să dezvolte tratamente care vizează aceste gene sau produsele genetice.

” Teestele CRISPR au potențialul de a descoperi ținte terapeutice care pot „reprograma” microglia pentru a le îmbunătăți funcțiile benefice și pentru a le bloca toxicitatea în boli”, a explicat autorul principal al studiului, dr. Martin Kampmann, profesor la Universitatea din California. , SF.