Een enorm nieuw genbewerkingsproject is erop gericht de ziekte van Alzheimer te verpletteren

Als het gaat om de ziekte van Alzheimer versus wetenschap, is de wetenschap aan de verliezende kant.

Alzheimer is wreed op de meest verraderlijke manier. De stoornis sluipt omhoog in sommige ouder wordende hersenen, vreet geleidelijk aan hun vermogen om te denken en te redeneren weg, waardoor hun greep op herinneringen en de werkelijkheid afneemt. Terwijl de wereldbevolking vergrijst, steekt de ziekte van Alzheimer in een schokkend tempo de kop op. En ondanks tientallen jaren van onderzoek hebben we geen behandeling, laat staan ​​een remedie.

Een te grote domper? De National Institutes of Health (NIH) is het daarmee eens. In een van de meest ambitieuze projecten in de biologie roept de NIH Alzheimer- en stamcelonderzoekers bijeen om samen te komen het grootste genoombewerkingsproject ooit bedacht.

Het idee is simpel: tientallen jaren van onderzoek hebben bepaalde genen gevonden die de kans op Alzheimer en andere vormen van dementie lijken te vergroten. De aantallen lopen over de honderden. Uitzoeken hoe elk een ander verbindt of beïnvloedt - als dat al het geval is - kost jaren van onderzoek in individuele laboratoria. Wat als wetenschappers zich verenigen, gebruik maken van een gedeelde hulpbron en gezamenlijk de zaak oplossen waarom de ziekte van Alzheimer überhaupt voorkomt?

Het geheime wapen van het initiatief zijn geïnduceerde pluripotente stamcellen of iPSC's. Net als de meeste stamcellen, hebben ze het vermogen om in alles te transformeren - een cellulaire geest, als je wilt. iPSC's worden herboren uit gewone volwassen cellen, zoals huidcellen. Wanneer ze echter in een hersencel worden getransformeerd, dragen ze de originele genen van hun donor, wat betekent dat ze de genetische erfenis van de oorspronkelijke persoon herbergen, bijvoorbeeld zijn of haar kans om in de eerste plaats Alzheimer te krijgen. Wat als we Alzheimer-gerelateerde genen introduceren in deze herboren stamcellen, en kijken hoe ze zich gedragen?

Door deze iPSC's te bestuderen, kunnen we mogelijk aanwijzingen volgen die leiden tot de genetische oorzaken van Alzheimer en andere vormen van dementie – de weg vrijmakend voor gentherapieën om ze in de kiem te smoren.

Het iPSC Neurodegeneratieve Disease Initiative (iNDI) gaat precies dat doen. Het project heeft tot doel "onderzoek te stimuleren, te versnellen en te ondersteunen dat zal leiden tot de ontwikkeling van verbeterde behandelingen en preventie voor deze ziekten", aldus de NIH. zei. Alle resulterende datasets zullen openlijk online worden gedeeld, zodat iedereen deze kan ontginnen en interpreteren.

In gewone taal? Laten we al onze nieuwe biotech-supersterren gooien - met CRISPR in de voorhoede - in een gezamenlijke inspanning tegen de ziekte van Alzheimer, om eindelijk de overhand te krijgen. Het is een 'Avengers, assemble'-moment tegen een van onze sterkste vijanden - een die probeert onze eigen geest van binnenuit te vernietigen.

The Silent Enemy

De ziekte van Alzheimer werd voor het eerst erkend in de vroege jaren 1900. Sindsdien hebben wetenschappers ernaar gestreefd de oorzaak te vinden die ervoor zorgt dat de hersenen wegkwijnen.

Het meest prominente idee vandaag is de amyloïdehypothese. Stel je een horrorfilm voor in een spookhuis met geesten die geleidelijk intenser worden in hun rondspoken. Dat is de amyloïde horror - een eiwit dat zich geleidelijk maar geruisloos opbouwt in een neuron, 'het huis', en het uiteindelijk van zijn normale functie ontdoet en leidt tot de dood van alles binnenin. Latere studies vonden ook andere giftige eiwitten die buiten het neuron-'huis' rondhangen en die geleidelijk de moleculaire huurders binnenin vergiftigen.

Decennialang hebben wetenschappers gedacht dat de beste aanpak om deze geesten te verslaan een "exorcisme" was, dat wil zeggen, om van deze giftige eiwitten af ​​te komen. Maar in proces na proces faalden ze. Het faalpercentage voor de behandeling van Alzheimer - tot nu toe 100 procent - heeft ertoe geleid dat sommigen de behandelingsinspanningen een 'kerkhof van dromen' noemen.

Het is vrij duidelijk dat we nieuwe ideeën nodig hebben.

Voer CRISPR in

Een paar jaar geleden kwamen twee hotshots de stad binnenwandelen. Een daarvan is CRISPR, de wonderkind-genetische scherpschutter die een of twee (of meer) genen kan wegknippen, invoegen of verwisselen. De andere zijn iPSC's, geïnduceerde pluripotente stamcellen, die door een chemisch bad worden "herboren" uit volwassen cellen.

De twee samen kunnen Dementie 2.0 nabootsen in een gerecht.

Met behulp van CRISPR kunnen wetenschappers bijvoorbeeld eenvoudig genen inbrengen die verband houden met de ziekte van Alzheimer, of de bescherming ervan, in een iPSC - hetzij van een gezonde donor, hetzij van iemand met een hoog risico op dementie, en observeren wat er gebeurt. Een hersencel is als een zoemend grootstedelijk gebied, waar eiwitten en andere moleculen rond suizen. Het toevoegen van een dosis pro-Alzheimer-genen zou bijvoorbeeld het verkeer met smurrie kunnen blokkeren, waardoor wetenschappers erachter kunnen komen hoe die genen in het grotere Alzheimer-beeld passen. Voor de filmliefhebbers die er zijn, is het alsof je in een cel een gen toevoegt voor Godzilla en een ander voor King Kong. Je weet dat beide dingen kunnen verpesten, maar alleen door te kijken wat er in een cel gebeurt, kun je het zeker weten.

Individuele laboratoria hebben de aanpak geprobeerd sinds iPSC's werden uitgevonden, maar er is een probleem. Omdat iPSC's de genetische "baseline" van een persoon erven, wordt het voor wetenschappers in verschillende laboratoria erg moeilijk om te beoordelen of een gen de ziekte van Alzheimer veroorzaakt, of dat het gewoon een toevalstreffer was vanwege de specifieke genetische samenstelling van de donor.

Het nieuwe iNDI-plan lijkt alles te standaardiseren. Met behulp van CRISPR voegen ze meer dan 100 genen toe die verband houden met de ziekte van Alzheimer en aanverwante vormen van dementie in iPSC's van een grote verscheidenheid aan etnisch diverse gezonde donoren. Het resultaat is een enorm genoom-engineeringproject, dat leidt tot een hele bibliotheek van gekloonde cellen die mutaties dragen die kunnen leiden tot de ziekte van Alzheimer.

Met andere woorden, laten we in plaats van cellen van mensen met Alzheimer te bestuderen, proberen normale, gezonde hersencellen Alzheimer te geven door ze te injecteren met genen die kunnen bijdragen aan de aandoening. Als je genen ziet als softwarecode, dan is het mogelijk om via genbewerking code in te voegen die mogelijk de ziekte van Alzheimer in die cellen drijft. Voer het programma uit en je kunt zien hoe de neuronen zich gedragen.

Het project verloopt in twee fasen. De eerste richt zich op massa-engineering van cellen die zijn bewerkt met CRISPR. De tweede is het grondig analyseren van deze resulterende cellen: bijvoorbeeld hun genetica, hoe hun genen worden geactiveerd, wat voor soort eiwitten ze dragen, hoe die eiwitten op elkaar inwerken, enzovoort.

"Door ziekteverwekkende mutaties te ontwikkelen in een reeks goed gekarakteriseerde, genetisch diverse iPSC's, is het project ontworpen om reproduceerbaarheid van gegevens in laboratoria te garanderen en om het effect van natuurlijke variatie bij dementie te onderzoeken," zei Dr. Bill Skarnes, directeur cellulaire engineering bij het Jackson Laboratory, en een leider van het project.

Een hamer tegen de ziekte van Alzheimer

iNDI is het soort initiatief dat alleen mogelijk is met onze recente biotech-boost. Het bouwen van honderden cellen die verband houden met de ziekte van Alzheimer - en delen met wetenschappers over de hele wereld - was slechts twee decennia geleden een utopie.

Voor alle duidelijkheid: het project genereert niet alleen individuele cellen. Het gebruikt CRISPR om cellijnen te maken, of hele lijnen van cellen met het Alzheimer-gen die kunnen worden doorgegeven aan de volgende generatie. En dat is hun kracht: ze kunnen worden gedeeld met laboratoria over de hele wereld, om genen verder aan te scherpen die de grootste impact op de aandoening kunnen hebben. Fase twee van iNDI is zelfs nog krachtiger, omdat het in de innerlijke werking van deze cellen graaft om een ​​"cheatcode" te genereren - een blad van hoe hun genen en eiwitten zich gedragen.

Samen doet het project het harde werk om een ​​universum van Alzheimer-gerelateerde cellen op te bouwen, elk uitgerust met een gen dat invloed kan hebben op dementie. "Dit soort integratieve analyses zullen waarschijnlijk leiden tot interessante en bruikbare ontdekkingen die geen enkele benadering afzonderlijk zou kunnen leren", schreven de auteurs. Het biedt de "beste kans om de ziekte van Alzheimer en aanverwante ziekten echt te begrijpen", en "veelbelovende behandelingsmogelijkheden".

Krediet van het beeld: Gerd Altmann oppompen van Pixabay

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