Ein massives neues Gen-Editing-Projekt soll Alzheimer zerstören

Wenn es um Alzheimer im Vergleich zur Wissenschaft geht, ist die Wissenschaft auf der Verliererseite.

Alzheimer ist auf heimtückische Weise grausam. Die Störung schleicht sich in einigen alternden Gehirnen ein und frisst allmählich ihre Denk- und Vernunftfähigkeit auf, wodurch sie den Überblick über Erinnerungen und die Realität verlieren. Mit zunehmendem Alter der Weltbevölkerung erhebt Alzheimer mit schockierender Geschwindigkeit seinen hässlichen Kopf. Und trotz jahrzehntelanger Forschung haben wir keine Behandlung - ganz zu schweigen von einer Heilung.

Zu viel Wermutstropfen? Die National Institutes of Health (NIH) stimmen dem zu. Im eines der ehrgeizigsten Projekte In der Biologie bringt das NIH Alzheimer- und Stammzellforscher zusammen das größte Genom-Editing-Projekt jemals gedacht.

Die Idee ist einfach: Jahrzehntelange Forschung hat bestimmte Gene gefunden, die die Wahrscheinlichkeit von Alzheimer und anderen Demenzerkrankungen zu erhöhen scheinen. Die Zahlen reichen über Hunderte. Um herauszufinden, wie jeder einen anderen verbindet oder beeinflusst - wenn überhaupt -, sind jahrelange Forschungen in einzelnen Labors erforderlich. Was ist, wenn sich Wissenschaftler zusammenschließen, eine gemeinsame Ressource nutzen und gemeinsam den Fall lösen, warum Alzheimer überhaupt auftritt?

Die Geheimwaffe der Initiative sind induzierte pluripotente Stammzellen oder iPSCs. Ähnlich wie die meisten Stammzellen können sie sich in alles verwandeln - ein zellulärer Geist, wenn Sie so wollen. iPSCs werden aus normalen adulten Zellen wie Hautzellen wiedergeboren. Wenn sie jedoch in eine Gehirnzelle umgewandelt werden, tragen sie die ursprünglichen Gene ihres Spenders, was bedeutet, dass sie das genetische Erbe der ursprünglichen Person beherbergen - zum Beispiel ihre Chance, überhaupt an Alzheimer zu erkranken. Was ist, wenn wir Alzheimer-verwandte Gene in diese wiedergeborenen Stammzellen einführen und beobachten, wie sie sich verhalten?

Durch die Untersuchung dieser iPSCs können wir möglicherweise Hinweisen folgen, die zu den genetischen Ursachen von führen Alzheimer und andere Demenzerkrankungen - ebnen den Weg für Gentherapien, um sie im Keim zu ersticken.

Die iPSC Neurodegenerative Disease Initiative (iNDI) wird genau das tun. Das Projekt zielt darauf ab, "die Forschung zu stimulieren, zu beschleunigen und zu unterstützen, die zur Entwicklung verbesserter Behandlungen und Präventionen für diese Krankheiten führen wird", so das NIH sagte. Alle resultierenden Datensätze werden online offen geteilt, damit jeder sie abbauen und interpretieren kann.

Im Klartext? Lassen Sie uns alle unsere neuen Biotech-Superstars werfen - mit CRISPR an vorderster Front - in einer konzertierten Anstrengung gegen Alzheimer, um endlich die Oberhand zu gewinnen. Es ist ein Moment der „Rächer, versammle dich“ gegenüber einem unserer härtesten Feinde - einem, der versucht, unseren eigenen Geist von innen heraus zu zerstören.

Der stille Feind

Die Alzheimer-Krankheit wurde erstmals in den frühen 1900er Jahren erkannt. Seitdem haben Wissenschaftler versucht, die Ursache zu finden, die ein Gehirn verschwendet.

Die bekannteste Idee ist heute die Amyloid-Hypothese. Stellen Sie sich einen Horrorfilm in einem Spukhaus mit Geistern vor, deren Spuk allmählich zunimmt. Das ist der Amyloid-Horror - ein Protein, das sich allmählich, aber lautlos in einem Neuron, dem „Haus“, aufbaut, es schließlich seiner normalen Funktion beraubt und zum Tod von irgendetwas im Inneren führt. Nachfolgende Studien fanden auch andere toxische Proteine, die außerhalb des Neuronenhauses herumhängen und die molekularen Mieter im Inneren allmählich vergiften.

Seit Jahrzehnten glauben Wissenschaftler, dass der beste Ansatz, um diese Geister zu besiegen, ein „Exorzismus“ ist - das heißt, diese giftigen Proteine ​​loszuwerden. Doch in einem Prozess nach dem anderen scheiterten sie. Die Misserfolgsrate bei der Alzheimer-Behandlung - bisher 100 Prozent - hat einige dazu veranlasst, die Behandlungsbemühungen als „Friedhof der Träume“ zu bezeichnen.

Es ist ziemlich offensichtlich, dass wir neue Ideen brauchen.

Geben Sie CRISPR ein

Vor einigen Jahren schlenderten zwei Hotshots in die Stadt. Eines davon ist CRISPR, der genetische Scharfschütze des Wunderkinds, der ein oder zwei Gene (oder mehr) ausschneiden, einfügen oder austauschen kann. Das andere sind iPSCs, induzierte pluripotente Stammzellen, die durch ein chemisches Bad aus adulten Zellen „wiedergeboren“ werden.

Die beiden zusammen können Demenz 2.0 in einer Schüssel emulieren.

Mit CRISPR können Wissenschaftler beispielsweise auf einfache Weise Gene, die mit Alzheimer oder seinem Schutz zusammenhängen, in ein iPSC einfügen - entweder von einem gesunden Spender oder von jemandem mit einem hohen Demenzrisiko - und beobachten, was passiert. Eine Gehirnzelle ist wie eine summende Metropolregion, in der Proteine ​​und andere Moleküle herumflitzen. Das Hinzufügen einer Dosis von Pro-Alzheimer-Genen könnte beispielsweise den Verkehr mit Gunk blockieren und Wissenschaftler dazu veranlassen, herauszufinden, wie diese Gene in das größere Alzheimer-Bild passen. Für die Filmfans da draußen ist es, als würde man einer Zelle ein Gen für Godzilla und ein anderes für King Kong hinzufügen. Sie wissen, dass beide Dinge durcheinander bringen können, aber nur wenn Sie beobachten, was in einer Zelle passiert, können Sie sicher wissen.

Einzelne Labore haben den Ansatz seit der Erfindung der iPSCs ausprobiert, aber es gibt ein Problem. Da iPSCs die genetische „Basislinie“ einer Person erben, ist es für Wissenschaftler in verschiedenen Labors sehr schwierig zu bewerten, ob ein Gen Alzheimer verursacht oder ob es aufgrund des besonderen Erbguts des Spenders nur ein Zufall war.

Der neue iNDI-Plan soll alles standardisieren. Mithilfe von CRISPR werden mehr als 100 Gene, die mit Alzheimer und verwandten Demenzerkrankungen in Verbindung stehen, von einer Vielzahl ethnisch unterschiedlicher gesunder Spender in iPSCs aufgenommen. Das Ergebnis ist ein riesiges Genom-Engineering-Projekt, das zu einer ganzen Bibliothek geklonter Zellen führt, die Mutationen tragen, die zu Alzheimer führen könnten.

Mit anderen Worten, anstatt Zellen von Menschen mit Alzheimer zu untersuchen, versuchen wir, normalen, gesunden Gehirnzellen Alzheimer zu geben, indem wir ihnen Gene injizieren, die zur Störung beitragen könnten. Wenn Sie Gene als Softwarecode betrachten, können Sie Code einfügen, der möglicherweise Alzheimer durch Genbearbeitung in diese Zellen treibt. Führen Sie das Programm aus, und Sie können beobachten, wie sich die Neuronen verhalten.

Das Projekt besteht aus zwei Phasen. Die erste konzentriert sich auf mit CRISPR bearbeitete Massentechnikzellen. Die zweite ist die gründliche Analyse dieser resultierenden Zellen: zum Beispiel ihre Genetik, wie ihre Gene aktiviert werden, welche Arten von Proteinen sie tragen, wie diese Proteine ​​interagieren und so weiter.

"Durch die Entwicklung krankheitsverursachender Mutationen in einer Reihe gut charakterisierter, genetisch unterschiedlicher iPSCs soll das Projekt die Reproduzierbarkeit von Daten in verschiedenen Labors sicherstellen und die Auswirkungen natürlicher Variationen bei Demenz untersuchen." sagte Dr. Bill Skarnes, Direktor für Zellulartechnik am Jackson Laboratory und Projektleiter.

Ein Hammer gegen Alzheimer

iNDI ist eine Initiative, die nur mit unserem jüngsten Biotech-Schub möglich ist. Noch vor zwei Jahrzehnten war es ein Wunschtraum, Hunderte von Alzheimer-verwandten Zellen zu konstruieren - und mit Wissenschaftlern weltweit zu teilen.

Das Projekt generiert nicht nur einzelne Zellen. Es verwendet CRISPR, um Zelllinien oder ganze Linien von Zellen mit dem Alzheimer-Gen herzustellen, die an die nächste Generation weitergegeben werden können. Und das ist ihre Stärke: Sie können mit Labors auf der ganzen Welt geteilt werden, um die Gene weiter zu vertiefen, die den größten Einfluss auf die Störung haben könnten. Die zweite Phase von iNDI ist insofern noch leistungsfähiger, als sie sich in das Innenleben dieser Zellen einfügt, um einen „Cheat-Code“ zu generieren - ein Blatt, wie sich ihre Gene und Proteine ​​verhalten.

Gemeinsam leistet das Projekt die harte Arbeit, ein Universum von Alzheimer-verwandten Zellen aufzubauen, die jeweils mit einem Gen ausgestattet sind, das einen Einfluss auf die Demenz haben könnte. "Diese Art von integrativen Analysen führt wahrscheinlich zu interessanten und umsetzbaren Entdeckungen, die kein Ansatz isoliert lernen könnte", schrieben die Autoren. Es bietet die "beste Chance, Alzheimer und verwandte Krankheiten wirklich zu verstehen" und "vielversprechende Behandlungsmöglichkeiten".

Bild-Kredit: Gerd Altmann für Pixabay

Quelle: https://singularityhub.com/2021/04/13/a-massive-new-gene-editing-project-is-out-to-crush-alzheimers/