Wissenschaftler erforschen genetische engineering zur Behandlung der Parkinson-Krankheit

Forscher der Sechenov-Universität und der Universität von Pittsburgh beschrieben haben, die vielversprechendsten Strategien in der Anwendung von Gentechnik für die Untersuchung und Behandlung der Parkinson-Krankheit. Diese Methode könnte enthüllen die Rolle, die verschiedene zelluläre Prozesse bei der progression der Krankheit, führen zu neuen Medikamenten und Therapien, und bestimmen Sie deren Wirksamkeit mithilfe von tierischen krankheitsmodellen. Die Studie wurde veröffentlicht in Freies Radikal-Biologie und Medizin.

Parkinson-Krankheit ist eine neurodegenerative Erkrankung, begleitet von einer Vielzahl von motorischen und kognitiven Beeinträchtigungen. Es entwickelt sich meist bei älteren Menschen nach dem Alter von 55 bis 60. Parkinson-Symptome beginnen in der Regel allmählich und wird noch schlimmer im Laufe der Zeit. Als die Krankheit fortschreitet, können Menschen haben Schwierigkeiten bei der Kontrolle Ihrer Bewegungen, laufen und sprechen, und für sich selbst zu sorgen. Obwohl es keine Heilung für die Parkinson-Krankheit, Medikamente, chirurgische Behandlung und andere Therapien können oft lindern einige der Symptome.

Die Krankheit ist gekennzeichnet durch den Verlust von 50 bis 70 Prozent der dopaminergen Neuronen, D. H. Nervenzellen, die Synthese der neurotransmitter Dopamin. Ein weiteres Kennzeichen ist das Vorhandensein von Lewy-Körper—oligomere-Ablagerungen eines proteins namens alpha-synuclein innerhalb der Neuronen.

Wissenschaftler entdeckten mehrere Mechanismen, die scheinen auslösen und verschlimmern die Entwicklung von Parkinson-Krankheit. In fast 10 Prozent aller Fälle, die Krankheit ist genetisch vorherbestimmt ist. Doch in den meisten Fällen, die Krankheit wird angenommen, dass sowohl genetische und solche umweltbedingten Risikofaktoren, wie der Einnahme bestimmter Medikamente, oder die Exposition gegenüber Pestiziden und Herbiziden.

Die Autoren der Studie konzentriert sich auf die möglichen Ursachen der Erkrankung in Zusammenhang stehen, die Oxidations-Reduktions – (redox -) Reaktionen in den Zellen, als auch die Mechanismen des Zelltodes—Apoptose und ferroptosis. Diese Prozesse wurden diskutiert im Rahmen der direkten manipulation (z.B., insertion oder deletion von DNA-Sequenzen) mit dem genetischen material von Lebewesen oder Zellen durch die Anwendung einer neuartigen Genom-editing-Ansatz—CRISPR/Cas9-Technologie.

„Die Parkinson-Krankheit ist die zweit-häufigste neurodegenerative Erkrankung in der Welt, und seine Inzidenz ist Steigend. Die Krankheit wirkt sich auf die Lebensqualität der Patienten und stellt eine erhebliche soziale und wirtschaftliche Belastung für die Gesellschaft. CRISPR ist eine vielversprechende Technologie, eine Strategie zu finden, neue wirksame Therapien bei neurodegenerativen Erkrankungen. Die Technologie gibt den Forschern zahlreiche Möglichkeiten, um knock in-und knock-out ein gen von Interesse zu definieren, die Prozesse und die beteiligten ausgraben ganzer Stoffwechselwege, um das Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen und Ursachen der Erkrankung. Besondere Aufmerksamkeit sollte CRISPR-editing-Anwendungen für die Bildung der Zell-und Tier-Modellen, die vollständig reproduzieren pathologischen Zuständen beobachtet, die bei menschlichen Patienten, bieten Einblicke in die zugrundeliegenden Mechanismen der Erkrankung und gelten für die Wirkstoffentwicklung“, sagt Margarita Artyukhova, co-Autor der Arbeit.

Die erste Gruppe von Mechanismen, die link die Rolle der Mitochondrien bei der Parkinson-Krankheit Pathologie. Mitochondrien bilden reaktive Sauerstoff-Spezies (ROS) spielen eine wichtige Rolle in der Zell-Signalisierung und Homöostase. Schäden an Mitochondrien oder der Unterbrechung Ihrer Arbeit führen kann, die umfangreiche Akkumulation von ROS, die möglicherweise erhebliche Schäden an Zellstrukturen. Weil die Gefahr besteht, dass beschädigte Mitochondrien in der Zelle, die rechtzeitige Beseitigung von geschädigten und gealterten Mitochondrien ist wesentlich für die Aufrechterhaltung der Integrität der Zelle. Dieser Umsatz ist bekannt als mitophagy. Ineffiziente oder übermäßige mitophagy kann zur neurodegeneration.

Frühere Studien haben gezeigt, dass Tiere mit Mutationen in die Gene Kodieren für die PINK1-und Parkin-Proteine essentiell für die mitochondriale Funktion, entwickelt, der mitochondrialen Dysfunktion, Muskel-degeneration und bemerkenswerten Verlust von dopaminergen Neuronen, die typisch für die Parkinson-Krankheit. Ergebnisse aus mehreren Arbeitsgruppen vorgeschlagen, dass die Rolle dieser Proteine könnte viel komplizierter sein und mit anderen Partnern, die dazu beitragen, die Ausführung und die Regelung der mitophagy, damit die Zeit für die Umsetzung der Genom-editing zu manipulieren, wird noch kommen. Es gibt jedoch mehrere andere Proteine und Lipide, die Auswirkungen mitophagy und die mitochondriale Funktion (DJ-1, alpha-synuclein, Fbxo7, und cardiolipin) und CRISPR/Cas9 Suche verwendet werden kann für noch unbekannte Gene und Ihre protein-Produkte involviert in der progression der Erkrankung und Entwicklung. Darüber hinaus generation von Tier-und cellular-Modelle mit verschiedenen Mutationen in den genannten Genen, die helfen, zu definieren, die Rolle der entsprechenden Proteine in der Pathologie und machen Sie Ziele für die drug discovery.

Die zweite Gruppe von zellulären Prozesse ist in Bezug auf die Eisen-Homöostase. Eine bestimmte Menge an Eisen und ROS ist wichtig für ein reibungsloses funktionieren der Zelle, also die Störung dieses Gleichgewichts kann dazu führen, eine Kette von schädlichen und krankhaften Veränderungen, die Einfluss auf entscheidende zelluläre Prozesse. Eisen reichern sich in Gehirn-Gewebe von älteren Menschen und Tiere, insbesondere in den Bereichen des Gehirns, die für Motorische und kognitive Funktionen. Es wurde gezeigt, dass ein hohes Niveau von Eisen in einem dieser Gebiete (substantia nigra) wird begleitet von dem Tod der dopaminergen Neuronen. Darüber hinaus die Interaktion zwischen Dopamin und Eisen fördern die Produktion von toxischen Metaboliten schädigen die Mitochondrien und auslösen der aggregation von alpha-synuclein in den Neuronen. Die Wissenschaftler haben auch untersucht, tau-protein, transferrin, transferrin-rezeptor, ferroportin, und das amyloid-Vorläufer-protein, Proteine, die in der Eisen-import-und export innerhalb der Neuronen. CRISPR/Cas9 könnte helfen Forscher entwickeln Medikamente, die normalisieren-Eisen-Homöostase in den betroffenen Geweben.

Die Dritte Gruppe von Prozessen überprüft in dem Artikel werden die Zelle Tod Programme, Apoptose und ferroptosis. Während der Apoptose, Proteine und die DNA der Zelle gebrochen sind spezielle Enzyme, und die Zelle selbst zerfällt. Ferroptosis folgt die Eisen-abhängige oxidation von bestimmten lipid-Klassen; die Produkte der oxidation sammeln und vergiftet die Zelle. Sowohl Apoptose und ferroptosis spielen Rollen in der Entwicklung von neurologischen Krankheiten, beschleunigt den Tod der dopaminergen Neuronen. In diesem Fall CRISPR/Cas9 nützlich sein wird in detaillierten Studien der Zelltod-Signalwege, die Förderung der Parkinson-Krankheit-verbundenen Verlust von dopaminergen Neuronen sowie bei der Regulierung von bestimmten Enzymen und Proteinen, die beteiligt sind bei der Ausführung dieser Zelle Tod Programme.

Die funktionelle Analyse von Genom, eine leistungsstarke Methode zu erlangen Sie umfassende Informationen über das gesamte Genom, half den Forschern zu erhalten viele dieser Ergebnisse, und hat bereits bewiesen Ihre Effizienz in der Forschung auf Schizophrenie, bipolare Störung und Autismus-Spektrum-Störung. Gepaart mit CRISPR/Cas9, es kann dazu beitragen, das Verständnis der genetischen Grundlagen von Parkinson-Krankheit, Förderung der Erzeugung von einzelnen Zell-und Tier-Modellen sowie Entwicklung neuer Medikamente und Therapieansätze.