Polku ikään liittyvien neurodegeneratiivisten sairauksien prekliinisten tutkimusten edistymiseen: näkemys jyrsijöistä ja hiPSC-peräisistä malleista, osa 1

Alzheimerin tauti (AD) ja Parkinsonin tauti (PD) ovat kaksi yleisintä ikääntymiseen liittyvää hermoston rappeumasairautta, ja tällä hetkellä kummallekaan ei ole olemassa tehokkaita kliinisiä hoitoja vuosikymmeniä kestäneistä kliinisistä tutkimuksista huolimatta.

Parkinsonin tauti on krooninen, etenevä neurologinen sairaus, joka tyypillisesti vaikuttaa lihasten liikkeisiin ja hallintaan. Tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että PD-potilailla ei tyypillisesti ole yleistä kognitiivista vajaatoimintaa, mikä tarkoittaa, että muisti ei yleensä vaikuta.

Monet PD-potilaat jättävät taakseen yksityiskohtaisia ​​tietoja ja todellisia kokemuksia menneisyydestään, mikä viittaa siihen, että heillä on hyvä pitkäaikainen muisti. Lisäksi jotkin tutkimukset ovat myös osoittaneet, että PD-potilaat voivat suoriutua paremmin tietyissä muistitehtävissä, kuten pitkäaikaisessa muistissa, sanallisessa muistissa sekä tila- ja ajallinen orientaatio. Tämä johtuu siitä, että PD-potilaat ovat tyypillisesti keskittyneempiä ja uppoutuvat yksityiskohtiin.

Tämä ei tarkoita, että PD-potilailla ei olisi lainkaan muistiongelmia. Joissakin tapauksissa heillä voi olla hieman erilaisia ​​huomion ja muistin haasteita. He voivat esimerkiksi osoittaa enemmän häiriötekijöitä käsitellessään suuria tietomääriä, mikä tekee muistista ja oppimisesta haastavampaa. Lisäksi joillakin PD-potilailla voi esiintyä lyhytaikaisia ​​muistiongelmia tunneongelmien tai monimutkaisten tehtävien vuoksi.

Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että PD välttämättä johtaisi muistin menettämiseen. PD-potilaat voivat silti säilyttää muistinsa ja kognitiiviset kykynsä, jos he saavat oikea-aikaista ja asianmukaista hoitoa ja tukea. Tähän sisältyy työskentely perheen ja lääketieteen ammattilaisten kanssa lääkityksen ja neurologisten terveydenhuoltotekniikoiden, kuten rentoutumis- ja hengitystekniikoiden, helpottamiseksi emotionaalisten ongelmien lievittämiseksi, mikä parantaa huomiokykyä ja muistia.

Siksi meidän tulee rohkaista PD-potilaita olemaan vuorovaikutuksessa ympärillään olevien ihmisten kanssa, jakamaan kokemuksia, harjoittelemaan muistitekniikoita ja tukemaan heitä aktiivisesti hoitamaan ja ylläpitämään hyvää fyysistä ja henkistä terveyttä. Vaikka PD on haaste potilaille, uskomme silti, että he voivat säilyttää positiivisen ja itsevarman asenteen vahvan tahdonvoiman ja arvokkaan tuen avulla, vastata elämän haasteisiin ja jatkaa elämän kauneuden nauttimista. Voidaan nähdä, että meidän on parannettava muistia, ja Cistanche voi parantaa muistia merkittävästi, koska Cistanche on perinteinen kiinalainen lääketiede, jolla on monia ainutlaatuisia vaikutuksia, joista yksi on parantaa muistia. Cistanchen teho perustuu sen sisältämiin erilaisiin vaikuttaviin ainesosiin, mukaan lukien tanniinihappo, polysakkaridit, flavonoidiglykosidit jne., jotka voivat edistää aivojen terveyttä monin tavoin.

Napsauta Tiedä tapoja parantaa muistia

Epäonnistuminen prekliinisten löydösten muuntamiseksi tehokkaiksi hoidoksi osoittaa ongelman nykyisessä mahdollisten terapeuttisten aineiden arviointiprosessissa. Tällä hetkellä AD- ja PD-tutkimukseen ei ole olemassa käyttökelpoisia eläinmalleja, jotka kuvastavat sairauksien koko biologiaa, erityisesti yleisempiä ei-mendelilaisia ​​muotoja.

Vaikka alalla etsitään edelleen sopivia jyrsijämalleja näiden sairauksien mahdollisten lääkkeiden tutkimiseen, jyrsijämalleja on edelleen käytetty ensisijaisesti prekliinisissä tutkimuksissa.

Tässä puolustetaan paradigman muutosta kohti ihmisen indusoimien pluripotenttien kantasolujen (hiPSC) -peräisten järjestelmien soveltamista PD- ja AD-mallinnukseen ja parannettujen ihmispohjaisten mallien kehittäminen lautasessa lääkekehitystä ja terapeuttisten kohteiden prekliinistä arviointia varten.

Alzheimerin taudin (AD) ja Parkinsonin taudin (PD) taakka

AD ja PD ovat ikään liittyviä neurodegeneratiivisia sairauksia (NDD), joille on tunnusomaista kroonisen hermoston rappeutumisen ja proteiinien aggregaatioiden patologiset tunnusmerkit.

AD ja PD ovat kaksi yleisimmin esiintyvää NDD-tautia maailmanlaajuisesti, ja ne vaikuttavat arviolta 29,8 miljoonaan ihmiseen1 ja 6,2 miljoonaan ihmiseen maailmanlaajuisesti.2 Ikä on yksi tärkeimmistä AD:n ja PD:n riskitekijöistä, ja globaalien arvioiden mukaan AD:n ilmaantuvuus kaksinkertaistuu joka kerta. 5 vuotta 65 ikävuoteen asti ja sitten kasvaa eksponentiaalisesti 85 ikävuoteen asti,3 ja tämä iän ikääntymisen ja lisääntyvien ilmaantuvuussuhteiden välinen suuntaus havaitaan samalla tavalla PD:ssä.4

Lisäksi väestön ikääntyessä nopeasti, näiden sairauksien maailmanlaajuisen ilmaantuvuuden ennustetaan nousevan dramaattisesti seuraavien kolmen vuosikymmenen aikana, ja pelkästään Yhdysvalloissa arvioidaan olevan lähes 14 miljoonaa AD-tapausta vuoteen 2050 mennessä.5

Näiden sairauksien kroonisuuden ja tehokkaiden hoitovaihtoehtojen puuttumisen vuoksi potilailla on usein heikentäviä oireita, jotka vaativat jatkuvaa hoitoa.

Nämä sairaudet eivät ole pelkästään merkittävä taloudellinen taakka, vaan ne myös rasittavat huomattavasti terveydenhuollon infrastruktuuria. Vuonna 2019 yhden dementiapotilaan hoidon kokonaiskustannuksiksi arvioitiin 357 dollaria,000 ja pitkäaikaishoidon vuosittaisten maksujen arviolta 244 miljardia dollaria. Kustannusten ennustetaan nousevan 1,1 biljoonaa dollaria vuoteen 2050 mennessä.6 Globaalit ennusteet viittaavat siihen, että ilmaantuvuus jatkaa nousuaan ja saattaa uhata nykyisen terveydenhuollon infrastruktuurin.7

Tätä ongelmaa pahentaa nykyinen kliinisesti tehokkaiden sairautta modifioivien lääkkeiden (DMT) puute. DMT:iden kehittyminen edellyttää edistymistä ymmärtämisessämme AD:n ja PD:n taustalla olevista patogeenisistä mekanismeista ja syytekijöistä.

Tuleva tieto perustieteestä AD- ja PD-tutkimuksesta voi mahdollisesti johtaa DMT:iden löytämiseen ja helpottaa kliinisiä tutkimuksia.

AD- ja PD-hoidon nykyinen tila

Nykyisten "kultastandardien" hoitojen tarkoituksena on parantaa oireiden hallintaa perussairauden parantavien hoitojen sijaan. Tähän mennessä vain 5 Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkeviraston (FDA) hyväksymää lääkettä on saatavilla AD:n hoitoon, joista neljä on koliiniesteraasin estäjiä (rivastigmiini, takriini, galantamiini ja donepetsiili), joista viides on N-metyyli-D-aspartaatti. (NMDA) reseptorin antagonisti (memantiini).8

Lisäksi PD:tä varten saatavilla olevat lääkkeet on tarkoitettu täydentämään keinotekoisesti dopamiinin (DA) tai katekoliamiinin välittäjäaineita fysiologisille tasoille ilman, että todellisuudessa hoidetaan tai estetään tämäntyyppisten hermosolujen rappeutumista.

FDA:n hyväksymiä PD-hoitoja ovat DA-prekursorit (levodopa[L-DOPA]), DA-agonistit (rotigotiini ja ropiniroli), katekoli-ometyylitransferaasin (COMT) estäjät (entakaponi) ja monoamiinioksidaasin B (MAOB) estäjät (selegiliini ja rasagiliini).9

Vaikka nämä aineet voivat tarjota potilaille jonkin verran tilapäistä helpotusta, ne ovat tehokkaita vain osassa potilaita, heikentyvät ajan myötä ja mikä ehkä tärkeintä, ne eivät hidasta suun sairauden etenemistä.

Sitä vastoin kehitteillä olevat lääkkeet, jotka on tarkoitettu modifioimaan AD- tai PD:hen johtavia patologisia prosesseja ja vaikuttamaan sairauksien taustalla oleviin patogeenisiin mekanismeihin (ts. DMT:t), ovat saamassa yhä enemmän tutkimuskohdetta ja edustavat erittäin houkuttelevaa terapeuttista keinoa.

Huolimatta vuosia kestäneestä laajasta tutkimuksesta, jonka tarkoituksena on kehittää DMT:itä AD:lle ja PD:lle, tällä hetkellä ei ole olemassa kliinisesti tehokkaita hoitoja, jotka estävät tai viivästävät näiden sairauksien puhkeamista tai pysäyttävät niiden etenemisen.11,12

Tähän mennessä yli 1,000 oletettua terapeuttista lääkettä on arvioitu kliinisissä tutkimuksissa, ja yli 99 % aineista arvioitiin 413 kliinisessä tutkimuksessa vuosina 2002–2012, mikä on johtanut epätyydyttäviin tuloksiin.8 Tämä korkea epäonnistumisaste heijastaa puutteita sairauden etiologian ymmärtämisessä. Nämä sairaudet ja on myös osoitus sopimattomien sairausmallien käytöstä prekliinisessä proof-of-concept -vaiheessa.

Jälkimmäinen korostaa tarvetta tarkistaa prekliinisten tutkimusten suunnittelua ja parantaa uusien terapeuttisten lääkkeiden tutkimuksessa käytettyjä sairausmalleja kohti mallijärjestelmää, joka kokoaa täysin tai ainakin paremmin yhteen PD:n ja AD:n taustalla olevien molekyyliprosessien keskeiset näkökohdat.

Takaiskut AD- ja PD-kliinisissä kokeissa: Aducanumabin oppitunteja

NDD-sairauksiin kehitetyn DMT:n äärimmäisen korkea epäonnistumisprosentti, erityisesti AD- ja PD-tautiin, eroaa selkeästi muiden sairauksien (esim. syövän) kanssa, sillä lähes puolet testatuista syöpien hoitoon kehitetyistä terapioista on hyödyllistä potilaille (https:/ /clinicaltrials.gov/).

Vaikka tämän epäonnistumisen on katsottu johtuvan monista näiden sairauksien lääkekehitysputken näkökohdista, se johtuu ensisijaisesti näihin sairauksiin johtavien biologisten prosessien ymmärtämättömyydestä, mikä voi pohjimmiltaan väärää tietoa kohteen tunnistamisesta.

Esimerkiksi suurin osa AD:n kliinisistä kokeista on pyritty vähentämään beeta-amyloidiaggregaattien (Ab) tasoja ja plakkeja käyttämällä lääkkeitä, jotka vähentävät Ab:n tuotantoa ja aggregaatiota ja/tai parantavat sen puhdistumaa. Valitettavasti tällaiset kokeet eivät ole toistuvasti onnistuneet pelastamaan taudin fenotyyppejä, ja monet tutkijat ja rahoittajat myöntävät nyt, että painopiste on siirrettävä muihin mahdollisiin syyllisiin. Puutteet prekliinisissä sairausmalleissa, erityisesti tällä hetkellä yleisissä eläinmalleissa, ovat olleet tärkeässä roolissa harhaanjohtavien oletettujen teho- ja turvallisuustulosten levittämisessä näiden lääkkeiden prekliinisissä tutkimuksissa.

Tästä on ehkä parhaiten esimerkkinä vasta-ainepohjainen lääkeainekohdistusAb, aducanumab, jonka Biogen on kehittänyt käyttämällä Neurimmunen omaa Reverse Translational Medicine -alustaa, joka oli viime aikoihin asti lupaavin ehdokas AD:lle (taulukko S1).

Aducanumabi vähensi huomattavasti siirtogeenisten (Tg) AD-hiirten aivoissa olevien amyloidiplakkien määrää ja paransi kliinisiä tuloksia (positroniemissiotomografiatutkimukset amyloidille 1 vuoden kohdalla, neuropsykiatriset arvioinnit, neljännesvuosittainen MRI-seuranta ja nestebiomarkkerit).

Aducanumabin tehokkuus oli niin lupaava, erityisesti sen kyky vähentää amyloidia, että vaikka prekliiniset ja varhaisen kliinisen vaiheen tutkimukset olivat käynnissä, Biogen suoritti samanaikaisesti kahta vaiheen 3 kliinistä tutkimusta (EMERGE ja ENGAGE). Siten monet potilaat, tutkijat ja lääkeviranomaiset olivat erittäin pettyneitä, kun se ei onnistunut säilyttämään terapeuttista tehoaan EMERGE- ja ENGAGE-tutkimuksissa vuonna 2019. Lisäksi se paljasti, että Ab ei todennäköisesti ole kliinisesti merkityksellinen terapeuttinen kohde tehokkaan DMT:n luomiseksi AD:lle.

Siitä huolimatta Biogen väittää, että EMERGE-tutkimuksessa oli joitain myönteisiä etuja, jotka saivat yrityksen hakemaan viranomaishyväksyntää aducanumabille Yhdysvalloissa heinäkuussa 2020.

Useat lisälääkkeet, joilla pyritään vähentämään Ab:ta, ovat samalla tavoin kohdatneet jatkuvan epäonnistumisen saavuttaa positiivisia kliinisiä tuloksia. Vuonna 2016 Eli Lillyn anti-Ab-vasta-ainelääke, solanetsumabi, ei ylittänyt lumelääkkeen hyötyjä 2 100 potilaalla suoritetussa vaiheen 3 tutkimuksessa (taulukko S1).

Lääkejätti Merck käytti erilaista lähestymistapaa torjuakseen ab:ta ihmisillä, joilla oli myöhään alkava AD (LOAD), kohdistamalla theb-sekretaasi 1 -entsyymiin (BACE) verubestaatti-inhibiittorilla (MK8931).

Onnistuneiden prekliinisten ja vaiheen 1 kliinisten tutkimusten jälkeen Merck aloitti MK-8931:n vaiheen 2/3 tutkimuksen vuonna 2012 saattaakseen tutkimuksen päätökseen vuoden 2019 lopulla. Merck kuitenkin lopulta peruutti tämän tutkimuksen vuoden 2017 alussa, kun riippumaton tutkimus havaitsi, että sillä oli " käytännössä ei mitään mahdollisuuksia" työskennellä, ja toinen yritys AD:n aikaisempien vaiheiden hoitoon myös romutettiin vuoden 2018 alussa. Vuonna 2014 AstraZeneca ja Eli Lilly ilmoittivat sopimuksesta lanabestaatin (AZD3293), suun kautta otettavan BACE-estäjän, yhteiskehittämisestä.

Erittäin lupaavien prekliinisten ja vaiheen 1 kliinisten tutkimusten jälkeen lanabestaatin vaiheen 2/3 kliininen tutkimus aloitettiin vuoden 2014 lopulla, mutta se keskeytettiin vuoden 2018 lopulla ennen sen suunniteltua päättymistä samanlaisten tehottomien kliinisten tulosten vuoksi.

Johnson & Johnsonin BACE-estäjä atabesestaatti, joka on suunniteltu hidastamaan AD-riskissä olevien ihmisten kognitiivista heikkenemistä, hylättiin myös vuonna 2018, kun maksaentsyymit nousivat tutkimuksen osallistujilla, mikä oli tahaton sivuvaikutus. Tämän kokeen 557 osallistujaa seurataan edelleen osana turvallisuusseurantaa.

Lisäksi BACE-estäjillä voi olla merkittäviä sivuvaikutuksia, jotka liittyvät heikentyneeseen motoriseen koordinaatioon, koska BACE-entsyymit, erityisesti BACE1, ovat välttämättömiä lihaskarojen oikealle toiminnalle.

Siitä huolimatta BACE1knockout-hiirillä ei ole patologisia tuloksia ja ne ovat täysin terveitä. Huomionarvoista on kuitenkin se varoitus, että kaikkia anti-Ab-hoitoja on testattu laajasti potilaspopulaatioissa, jotka kärsivät satunnaisesta AD:sta (sAD) ja LOAD:sta, eikä terapeuttisia tutkimuksia ole vielä tehty potilailla, joilla on vähemmän yleisiä, varhain alkavia, suvun muotoja.

Lisäksi kysymykset, kuten huono tutkimussuunnittelu, LOADin väärä vaihe tietyn lääkkeen kanssa, päätepistemittausten rajallinen tilastollinen teho ja kelpaamattomien osallistujien mukaan ottaminen, voivat mahdollisesti myötävaikuttaa LOAD-kliinisiin tutkimuksiin liittyviin epäonnistumisiin.14 Monet näistä varoituksista voitaisiin kiertää parantamalla muutoin oletetun DMT:n riittämätön ja/tai epätäydellinen prekliininen arviointi.

Vaikka AD-PD-spektrin sairauksien onnistunutta lääkekehitystä epäilemättä haittaa nykyinen ymmärryksen puute syistä ja taudin puhkeamiseen johtavista varhaisista prosesseista, tässä katsauksessa keskitytään prekliinisten tutkimusten puutteisiin sairausmallijärjestelmien kontekstissa. \

Tarjoamme yleiskatsauksen nykyisistä in vitro ja in vivo -järjestelmistä AD:n ja PD:n mallintamiseen prekliinisissä tutkimuksissa, korostamme niiden etuja ja rajoituksia sekä keskustelemme parannettujen mallien tarpeesta onnistuneiden DMT:iden kehittämiseksi.

Tämän näkökulman mukaisesti tämä katsaus puoltaa huolellista ja harkittua siirtymistä pois ikään liittyvien NDD-tautien eläinmalleista kohti ihmisen aiheuttamia pluripotenttisiin kantasoluihin (hiPSC) perustuvia malleja, jotta voidaan helpottaa prekliinisiä tutkimuksia, joilla on parempi ennustava validiteetti mahdollisille DMT:ille. Lopuksi tarjoamme päivitetyn arvion nykyisistä hiPSC-tekniikoista ja tutkimme hiPSC-mallien tulevia suuntia.

In vivo -mallit: PD- ja AD-eläinmallien nykytilaKatsaus in vivo -mallinnusmenetelmiin

AD:n ja PD:n tutkimuksessa on käytetty erilaisia ​​malliorganismeja yksinkertaisista selkärangattomista, kuten C. elegansista, korkeamman luokan nisäkkäisiin, kuten kädellisiin.9,15

Yksinkertaiset selkärangattomat mallit tarjoavat tehokkaan kehyksen uusien farmakologisten ja geneettisten interventiostrategioiden arvioimiseksi, tarjoamalla edut alhaisista kustannuksista ja kyvystä seuloa satoja mahdollisesti terapeuttisia yhdisteitä rinnakkain; Selkärangattomien hermosto ei kuitenkaan ole riittävän monimutkainen mallintamaan AD:ssa ja PD:ssä havaittua aluespesifistä neurodegeneraatiota, eivätkä selkärangattomat pysty osoittamaan sairauteen liittyviä käyttäytymishäiriöitä.

Sellaisenaan selkärangattomia käytetään tyypillisesti testattaessa uusien yhdisteiden alkuperäistä elinkelpoisuutta, jotta ne vaikuttavat taudin kannalta merkittäviin reitteihin, ja ne, joiden havaitaan olevan tehokkaita, siirtyvät nisäkkäisiin perustuviin malleihin turvallisuusprofiloinnissa ja terapeuttisen tehon arvioinnissa.

Tässä prekliinisen testauksen vaiheessa käytetyt ensisijaiset eläinmallit ovat hiiret ja rotat, ja näiden jyrsijöihin perustuvien tutkimusten kokeelliset tulokset toimivat usein perustana määritettäessä, eteneekö mahdollinen hoito ihmisillä suoritettaviin kliinisiin kokeisiin. Huolimatta vuosikymmeniä kestäneistä mahdollisesti lupaavista prekliinisistä jyrsijöillä tehdyistä tutkimuksista, tällä hetkellä ei ole tehokkaita DMT:itä AD:lle ja PD:lle.

Jyrsijät tarjoavat useita mahdollisuuksia NDD:iden mallintamiseen. Mikä tärkeintä, jyrsijät ovat täydellisiä organismeja, joiden aivot ikääntyvät, ja niiden hermostossa on yleinen hierarkkinen organisaatio, joka on samanlainen kuin ihmisillä.

Tarkemmin sanottuna anatomisesti erillisen substantia nigran (SN), joka tarjoaa DA:ta tukemaan aivojuoviopohjaisen motorisen järjestelmän toimintaa, läsnäolo on olennaista PD-käyttäytymisen muodostamiseksi,10 kun taas etuaivopohjainen peruskolinerginen järjestelmä, joka toimittaa asetyylikoliinia hippokampukseen (HP) ja aivokuori, joka tukee oppimista ja muistia, on välttämätön AD.16 mallintamisessa

Toinen jyrsijän hermoston keskeinen piirre on kyky ilmentää AD:ssa ja PD:ssä havaitut solupatologiat, nimittäin väärin laskostuneet proteiiniaggregaatit, jotka muodostavat solunsisäisiä ja ekstrasellulaarisia sulkeumia, jotka tunnetaan yhteisesti proteopatioina.17

Yhdessä analogisen hermoarkkitehtuurin ja solupolkujen läsnäolo tekee jyrsijöistä houkuttelevan mallin taudin kannalta merkittävien prosessien tutkimiseen toiminnallisten hermopiirien ja monimutkaisten käyttäytymismallien yhteydessä. Lisäksi jyrsijät tarjoavat useita taloudellisia ja kokeellisia etuja verrattuna korkeamman asteen nisäkkäisiin, kuten kädellisiin. Erityisesti jyrsijätutkimukset ovat suhteellisen halvempia, niiden aikajana on lyhyempi ja vaatii vähemmän hyväksyntää.

Huolimatta kyvystä näyttää nämä anatomiset ja patologiset piirteet jossain määrin, AD- ja PD-jyrsijämalleja, jotka tiivistävät kaikki kliiniset ja patologiset piirteet samanaikaisesti, ei ole vielä kehitetty.

Vuosikymmeniä jatkunut tutkimus on paljastanut, että mekanismit, jotka ohjaavat sairauden piirteitä jyrsijämalleissa, eivät välttämättä ole yhteisiä ihmisillä luonnossa esiintyvien sairauksien mekanismien kanssa.18,19

Tämä rajoitus liittyy todennäköisesti siihen tosiasiaan, että jyrsijät eivät elä tarpeeksi kauan kehittääkseen luonnollisesti ikään liittyviä NDD:itä, ja näin ollen nämä ominaisuudet on kokeellisesti indusoitava merkittävästi tiivistetyllä aikaskaalalla, mikä on erilaista kuin miten ne ilmenevät ihmispopulaatioissa.

Samoin laboratorioeläimet eivät ole alttiina ympäristötekijöille vuosikymmenien elinkaaren aikana, kuten ihmisetkin. Jyrsijöihin perustuvat AD- ja PD-mallit voidaan jakaa laajalti kahteen luokkaan sairauteen liittyvien fenotyyppien indusoimiseen käytetyn menetelmän perusteella: siirtogeenisiin ja kemiallisiin toksiineihin perustuviin malleihin.

AD:n siirtogeeniset mallit

AD:n syy on huonosti ymmärretty; AD-potilailla havaitaan kuitenkin jatkuvasti useita patologisia piirteitä. Patologisia tunnusmerkkejä molekyylitasolla ovat solunulkoiset seniilit plakit, jotka koostuvat liukenemattomista Ab-peptideistä ja intraneuronaaliset neurofibrillarytanglit (NFT:t), jotka koostuvat pääasiassa mikrotubuluksiin liittyvästä tau-proteiinista, joka on hyperfosforyloitunut.20,21

Nämä solufenotyypit johtavat laajalle levinneeseen hermosolujen katoamiseen diffuuseissa aivoalueilla, mukaan lukien HP, aivokuori, gyrus, talamus, amygdala, tyvihermot ja jotkut aivorungon osat.22

Neuronaalikuolema aiheuttaa kognitiivisia ja käyttäytymishäiriöitä, etenkin muistihäiriöitä. Siten AD:n ihanteellinen eläinmalli osoittaisi näitä molekyyli- ja solupatologisia piirteitä ja johtaisi kognitiivisiin häiriöihin muistissa ja muussa käyttäytymisessä.

Perheellinen eli autosomaalisesti hallitseva AD:n muoto johtuu mutaatioista amyloidin esiasteproteiinissa (APP), preseniliini 1:ssä (PSEN1) tai preseniliini 2:ssa (PSEN2), joilla kaikilla on rooli Ab:n metaboliassa. solunulkoisten plakkien ydinkomponentti.19

Tähän mennessä on kehitetty lähes 200 AD-hiirimallia (ALZFORUMResearch Models Database; https://www.alzforum.org/researchmodels), ja yleisimmät manipulaatiot kohdistuvat APPor PSEN1 -geeneihin.23 AD siirtogeeniset mallit, joissa on tällaisia ​​mutaatioita, tarjoavat tutkijoille mahdollisuuden indusoida kliiniset piirteet manipuloimalla geenejä, jotka liittyvät sairauden perheeseen liittyvään muotoon (taulukko 1); kuitenkin tämä AD:n muoto on alle 1 % kaikista kliinisistä tapauksista, ja näiden geenien osallisuuden laajuus yleisempään, satunnaiseen muotoon jää epäselväksi.24

Useimmat näistä malleista perustuvat amyloidihypoteesin näkökohtiin, joiden ensisijaisena tavoitteena on tuottaa Ab-peptidien poikkeava kertymä AD:lle tyypillisten solunulkoisten plakkien tuottamiseksi.

Pistemutaatioihin ja APP:n tai PSEN:n yli-ilmentymiseen perustuvissa malleissa on joitakin puutteita oppimisessa ja muistissa, ja useiden sukupolvien mallit osoittivat parantumista kyvyssä mallintaa seniilin plakin muodostumista (taulukko 1).

Käytännössä mikään näistä malleista ei kuitenkaan pysty toistamaan NFT:iden kertymistä, ja hermoston rappeumafenotyyppi on yleensä vaatimaton, ja hermosolujen häviämismalli eroaa AD-25–27. Muut yritykset AD-siirtogeenisten hiirimallien luomiseksi ovat keskittyneet ihmisen MAPT-ilmentymiseen. geeni, joka koodaa tau:ta, joka on NFT:n ensisijainen komponentti.28

Yhdessä nämä mallit osoittivat, että MAPT-geenin manipulointi voi kiihdyttää tau:n hyperfosforylaatiota ja aggregaatiota, mikä johtaa NFT:n muodostumiseen, mikä aiheuttaa kliinisesti merkityksellisen hermosolujen menetyksen; nämä mallit eivät kuitenkaan pysty toistamaan Ab:n kertymistä ja plakkien muodostumista29 (taulukko 1).

Siten AD-assosioituneiden geenien manipulointiin perustuvat siirtogeeniset mallit eivät ole toistaiseksi onnistuneet toistamaan samanaikaisesti AD:n tärkeimpiä tunnuspiirteitä, ja niiden merkitys taudin satunnaisille muodoille on edelleen epäselvä. Lisäksi näiden mallien merkitys on rajoitettu myös mutatoituneiden siirtogeenien yli-ilmentymisen vuoksi, mikä ei heijasta fysiologisia tasoja.

Genominlaajuiset assosiaatiotutkimukset (GWAS) ovat paljastaneet yli 25 erilaista geneettistä lokusta, jotka liittyvät riskiin saada LOAD, taudin ensisijainen satunnainen muoto; Kuitenkaan minkään edellä luetelluista Ab-aineenvaihduntaan liittyvistä perheeseen liittyvistä geeneistä ei ole tunnistettu aiheuttavan riskiä LOAD:n kehittymiselle. Apolipoproteiini E (APOE) on vahvin ja toistettavin geneettinen riskitekijä LOAD:lle.53

APOE-geeni synnyttää kolme APOE-alleelista varianttia: e2, e3 ja e4, jotka määritellään kahdella SNP:llä: rs429358 ja rs7412.54 Alkuperäisen löytönsä jälkeen APOE:tä ovat tutkineet laajasti useat ryhmät; kuitenkin sen todellinen rooli terveydessä ja mekaaniset selitykset sen poikkeavalle toiminnalle AD:n yhteydessä on vielä määrittämättä.

Useita APOE-siirtogeenisiä malleja on kehitetty tutkimaan vuorovaikutusta APOE:n ja autosomaalisesti dominanttien kytkeytyneiden geenien, kuten APP:n, välillä (taulukko 1). Ihmisen APOE:n käyttöönoton on aiemmin osoitettu lykkäävän Ab:n kertymistä siirtogeenisissä hiirissä, jotka ilmentävät familiaalisia AD (FAD) -mutaatioita (fAD-Tg-hiiret), mukaan lukien 5xfAD-Tg-hiiret, jotka yli-ilmentävät mutanttia ihmisen Ab(A4)-prekursoriproteiinia 695 (APP) Ruotsin (K670N, M671L), Floridan (I716V) ja Lontoon (V717I) fAD-mutaatiot, lisäksi ihmisen PSEN1, joka sisältää kaksi fAD-mutaatiota, M146L ja L286V.55

Tärkeää on, että nämä mallit muodostavat kokeellisen yhteyden APOE:n ja perheeseen liittyvien AD-geenien välille osoittamalla, että APOE säätelee eri tavalla abaccumulation useita aspekteja.

APOE:n ja MAPT:n välinen vuorovaikutus on myös ollut tutkimuskohde, jolloin APOEε4-alleelisen variantin läsnäolon on osoitettu merkittävästi pahentavan tau-välitteistä hermoston rappeutumista siirtogeenisessä P301S tau -hiirimallissa, mikä osoittaa, että APOE voi myös vaikuttaa tau-patogeneesiin ja hermoston rappeutumiseen riippumatta Ab patologia.37

Kaiken kaikkiaan siirtogeenisen AD-mallinnuksen historiallinen keskittyminen taudin autosomaalisiin hallitseviin muotoihin, jotka edustavat alle 1 % AD-tapauksista, perheeseen liittyvien geenien manipuloinnin kautta tekee niiden merkityksestä suurimmalle osalle kliinisistä potilaista epäselvää.

Kaiken kaikkiaan AD:n nykyisten siirtogeenisten mallien ensisijaiset huolenaiheet ovat mukana olevien geenien lukumäärä ja monimutkaisuus sekä niiden roolin taudin etiologiassa selkeän ymmärryksen puute, minkä vuoksi on vaikea tietää, kuinka tai milloin manipuloida näitä kohteita AD-patologioiden toistamiseksi uskollisesti, mikä näkyy Nykyisessä epäonnistumisessa luoda vakiintunutta mallia, joka toistaa samanaikaisesti kaikki taudin tunnusmerkit sellaisina kuin ne ilmenevät ihmispotilailla.

Monet siirtogeenisistä AD-malleista onnistuvat yliekspressoimaan Ab-peptidejä tai tau-proteiineja itsenäisesti ja muodostamaan myöhempiä seniiliplakkeja tai NFT:itä, mutta tähän mennessä lähes nomomallit voivat toistaa molemmat nämä piirteet rinnakkain,56 paljon vähemmän uskollisesti toistaa havaitut hermosolujen katoamismallit. ja siitä johtuvat käyttäytymishäiriöt.

For more information:1950477648nn@gamil.com