Verhelderende bevindingen in bloedcellen van patiënten met de ziekte van Huntington
Niveaus van het huntingtine-eiwit kunnen direct in bloed worden gemeten – zou dit nuttig kunnen zijn voor gen-silencing studies?
Nu gen-silencing therapieën op weg zijn naar de kliniek, is er een nieuwe vraag gerezen – hoe weten we of ze werken? Hoe kunnen we zien of de hoeveelheid huntingtine-eiwit bij mensen is verlaagd? Nieuw werk uit Londen en Basel toont aan dat het huntingtine-eiwit detecteerbaar is in bloedmonsters, en dat de niveaus ervan veranderen tijdens het verloop van de ZvH.
Waarom is meten zo belangrijk?
Een van de meest fundamentele ideeën in de wetenschap is dat we iets moeten kunnen meten voordat we het kunnen bestuderen. Hoe weten we of een medicijn werkt? We geven het aan een groep mensen, geven een andere zeer vergelijkbare groep mensen een suikerpil (“placebo”) en meten vervolgens een symptoom bij beide groepen mensen. Het medicijn is effectief als mensen die het medicijn kregen het beter doen dan degenen die placebo kregen.
Studies zoals PREDICT-HD, TRACK-HD en anderen hebben ons enorm veel verteld over wat er gebeurt met mensen tijdens het verloop van de ZvH. We zijn in wezen klaar om sets van symptomen te kiezen zodat we kunnen meten of nieuwe medicijnen effectief zijn of niet.
Maar op een dieper niveau – een wetenschapper zou zeggen op moleculair niveau – hoe weten we dat een medicijn werkt op de manier waarop we denken dat het zou moeten? In sommige gevallen kunnen we de werking van medicijnen daadwerkelijk direct meten.
Zo gebruiken vele miljoenen mensen medicijnen genaamd statines die hartaanvallen voorkomen door het cholesterolgehalte in het bloed te verlagen. We kunnen zien dat een statine werkt, zonder te wachten op hartaanvallen, door simpelweg de cholesterolniveaus in het bloed te meten.
Elke ZvH-patiënt draagt dezelfde mutatie in zijn of haar DNA – een genetische stotter bij het einde van een gen dat we het ZvH-gen noemen. Genen worden door cellen gebruikt als blauwdrukken om eiwitten te maken – de machines die het meeste belangrijke werk in onze cellen doen. Het ZvH-gen vertelt het lichaam dus hoe het een eiwit moet maken dat we enigszins verwarrend ‘huntingtine’ noemen.
Een van de meest opwindende ZvH-therapieën aan de horizon is gen-silencing, dat tot doel heeft de niveaus van het ZvH-eiwit (huntingtine) in de hersenen van mensen die de ZvH-mutatie dragen te verlagen. Omdat we weten dat elke persoon die ZvH heeft een mutatie in hetzelfde gen heeft, is het gemakkelijk voor te stellen dat deze aanpak effectief zou zijn.
Maar hoe weten we of de medicijnen die we ontwerpen om het ZvH-gen te silencen daadwerkelijk werken? Bij muizen en andere organismen kunnen we gewoon hersenmonsters nemen van dieren nadat ze zijn gestorven en de niveaus van het huntingtine-eiwit meten met standaard laboratoriumtechnieken.
Maar er is geen manier waarop we hersenweefsel kunnen bemonsteren van mensen die deelnemen aan een gen-silencing studie. Het zou ideaal zijn als we de niveaus van het huntingtine-eiwit konden meten in monsters die gemakkelijk te verzamelen zijn, zoals bloed.
Een groep wetenschappers onder leiding van Prof. Sarah Tabrizi aan University College London en Dr. Andreas Weiss bij het farmaceutische bedrijf Novartis besloot een techniek te gebruiken die bij Novartis is ontwikkeld om het ZvH-eiwit te meten in het bloed van vrijwilligers in de TRACK-HD studie.
Nieuwe techniek maakt nieuwe vragen mogelijk
Het team gebruikte een zeer gevoelige techniek genaamd “Time Resolved Fluorescence Resonance Energy Transfer” of TR-FRET. De techniek gebruikt een paar antilichamen – dit zijn eiwitten die aan een ander specifiek eiwit plakken – om huntingtine te labelen.
De technische details zijn extreem ingewikkeld, maar het basisidee is dat wanneer je een van de antilichamen met een bepaalde frequentie licht beschijnt, het het andere antilichaam ertoe brengt licht van een andere frequentie uit te zenden. De intensiteit van deze andere frequentie licht vertelt ons hoeveel huntingtine-eiwit er aanwezig is. Het voordeel van deze aanpak is dat het zeer gevoelig is, waardoor het team de niveaus van huntingtine-eiwit kan meten uit zeer kleine volumes biologische monsters, zoals bloed.
Het team van Tabrizi is al lange tijd geïnteresseerd in de activering van het immuunsysteem bij de ZvH. Ze hebben werk gepubliceerd dat aantoont dat het immuunsysteem van ZvH-patiënten hyperactief lijkt te zijn. Dit klinkt misschien als een goede zaak, maar wetenschappers weten dat te veel activering van het immuunsysteem slecht kan zijn – en zelfs dingen in de hersenen kan beïnvloeden.
Gezien deze interesse en het vermogen om het huntingtine-eiwit uit kleine monsters te meten, besloot het team te meten hoeveel huntingtine-eiwit er was in verschillende soorten cellen in het bloed van ZvH-patiënten. Omdat het immuunsysteem grotendeels bestaat uit cellen die in het bloed circuleren, redeneerden ze dat het meten van huntingtine-niveaus daar nuttig zou kunnen zijn.
Wat hebben ze gevonden?
Wat ze vonden is interessant, en een beetje verwarrend. In verschillende soorten immuuncellen vonden ze dat de algehele niveaus van het huntingtine-eiwit onveranderd bleven naarmate de ZvH vorderde. Dit is een nuttige demonstratie van hun techniek, en toont aan dat ze de niveaus van het huntingtine-eiwit nauwkeurig kunnen meten in cellen uit kleine bloedmonsters.
Het team gebruikte vervolgens verschillende antilichamen in hun metingen, zodat ze alleen de gemuteerde vorm van het huntingtine-eiwit herkenden. Onthoud dat de overgrote meerderheid van ZvH-patiënten (en alle deelnemers aan deze studie) twee soorten huntingtine-eiwit hebben – normaal en gemuteerd.
Toen ze alleen de gemuteerde vorm van het ZvH-eiwit maten, zag het team verhoogde signalen bij mensen die al langer ZvH-symptomen vertoonden. Het lijkt er dus op dat mensen met meer gevorderde ZvH meer gemuteerd huntingtine in hun immuuncellen in het bloed hebben. Deze bevinding is een beetje verrassend, maar moeten we ons zorgen maken om te begrijpen wat er aan de hand is?
Hersenen/lichaam verbindingen
Hier komt de kracht van observationele studies om de hoek kijken. Omdat het team de vrijwilligers die deze bloedmonsters gaven heeft onderzocht, konden ze zoeken naar correlaties tussen wat er in hun bloed gebeurde en hoe goed de mensen het deden in termen van ZvH-symptomen.
Wat ze vonden is dat hogere niveaus van gemuteerd huntingtine-eiwit in de immuuncellen in het bloed duidelijk gekoppeld waren aan een hogere last van symptomen, en ook geassocieerd waren met toenemende hersenatrofie. Dus, wat er ook de verhoogde niveaus van gemuteerd huntingtine-eiwit in bloedcellen veroorzaakt, het is waarschijnlijk de moeite waard om te begrijpen en zou ons iets belangrijks kunnen vertellen.
Vervolgexperimenten suggereren dat wat zich eigenlijk zou kunnen ophopen in de bloedcellen van ZvH-patiënten, korte fragmenten van het grotere huntingtine-eiwit zijn. Eerder werk van een aantal laboratoria onthult dat het huntingtine-eiwit in kleine stukjes wordt gesneden, en dat deze kleine stukjes mogelijk bijzonder giftig zijn voor de cel.
Hoe is dit nuttig?
Dit werk is wetenschappelijk intrigerend omdat het suggereert dat er ophoping en fragmentatie van het huntingtine-eiwit zou kunnen zijn in de immuuncellen in het bloed van ZvH-patiënten. Er zijn nog steeds enkele mysteries – wat doet het normale huntingtine-eiwit in deze immuuncellen? Is de ophoping van gemuteerd huntingtine-eiwit gerelateerd aan de verhoogde activering van het immuunsysteem bij ZvH-patiënten?
Wat betreft onmiddellijk voordeel, toont deze studie aan dat het praktisch is om de niveaus van normaal en gemuteerd huntingtine-eiwit te meten uit zeer kleine monsters, wat een belangrijke technische vooruitgang is die vele toepassingen zal hebben in ZvH-onderzoek. Bovendien zou deze techniek kunnen worden gebruikt om niveaus van gemuteerd huntingtine-eiwit in het bloed te volgen, wat een nuttig hulpmiddel zou kunnen zijn voor wetenschappers die medicijnstudies ontwerpen – vooral die gericht zijn op gen-silencing.
Een zeer opwindende mogelijkheid die verder moet worden onderzocht, is of de niveaus van gemuteerd huntingtine-eiwit in het bloed de niveaus van gemuteerd huntingtine in de hersenen weerspiegelen – biedt dit in wezen een venster op wat er in de hersenen gebeurt? Als dat zo is, dan zou dit een zeer nuttige maatstaf kunnen zijn om te bepalen of therapieën die gericht zijn op het verlagen van de niveaus van het gemuteerde huntingtine-eiwit in de hersenen daadwerkelijk werken.
Meer informatie
Voor meer informatie over ons openbaarmakingsbeleid, zie onze FAQ…
