Jeff CarrollGeschreven door Dr Jeff Carroll Bewerkt door Dr Tamara Maiuri Vertaald door Gerda De Coster

Er duiken nieuwe aanwijzingen op over de normale rol van het gen dat de ziekte van Huntington veroorzaakt. Een recent rapport maakt gebruik van geavanceerde technieken om deze vraag te bestuderen in cellen die in het laboratorium gekweekt worden. We willen helpen om de fascinerende nieuwe wetenschap te onderscheiden van een aantal eng klinkende krantenkoppen.

Coole wetenschap, jammer van de verslaggeving

Heeft u onlangs enkele onheilspellende koppen gezien, zoals “Huntington’s eerste domino” kan al voor de geboorte vallen “en zelfs suggesties dat huntingtineverlagende medicijnen misschien meer kwaad dan goed doen”. Deze verhalen werden getriggerd door de recente publicatie van een intrigerende studie van Ali Brivanlou en collega’s van de Rockefeller University. Bottom line: de wetenschap is interessant, maar heeft niet echt consequenties voor huntingtineverlagende medicijnen die momenteel getest worden bij ZvH-patiënten.

'Neurale rozetten', gekweekt in een petrischaal vertoonden enkele interessante veranderingen wanneer het ZvH-gen was gemuteerd of wanneer er helemaal geen ZvH-gen was.
‘Neurale rozetten’, gekweekt in een petrischaal vertoonden enkele interessante veranderingen wanneer het ZvH-gen was gemuteerd of wanneer er helemaal geen ZvH-gen was.
Foto of beeldvorming: Ruzo et al

Een nieuw hulpmiddel om de ZvH te bestuderen

Brivanlou is een ontwikkelingsbioloog, iemand die onderzoekt hoe een bevruchte eicel zich deelt en tenslotte uitgroeit tot een volledig gevormde volwassene. Ontwikkelingsbiologen bestuderen vaak de aller vroegste stadia van de ontwikkeling door naar cellen te kijken die in het laboratorium zijn gekweekt.

Meer recent heeft het laboratorium van Brivanlou studies gedaan naar het gen dat de ZvH veroorzaakt en naar de eiwitten die gebruik maken van de instructies in dat gen. Zijn laboratorium heeft een grote technische expertise op een paar technologieën die cruciaal zijn voor het begrijpen van deze meest recente resultaten.

Net zoals veel andere laboratoria over de hele wereld, gebruikt het team van Brivanlou een radicaal nieuwe techniek genaamd genoombewerking met CRISPR/Cas9om het DNA van cellen te wijzigen

Verder behoort het laboratorium van Brivanlou tot de besten van de wereld als het gaat om de ontwikkeling van cellen te bestuderen van vroege embryo ’s tot cellen van volwassen dieren. Hij is vooral bekend omdat hij erin slaagde menselijke embryo’s gedurende 13 dagen te laten groeien wat veel langer is dan het vorige record van 9 dagen.

Vroeg in de menselijke ontwikkeling lijken alle cellen erg op elkaar. Wetenschappers noemen deze cellen stamcellen. Naarmate de ontwikkeling vordert, krijgen stamcellen verschillende kenmerken: het worden huidcellen of spiercellen of hersencellen Het bijzondere aan stamcellen is dat ze de mogelijkheid in zich hebben om eender welke soort volwassen cel te worden, als ze maar worden blootgesteld aan de juiste omstandigheden.

De nieuwe studie van het Brivanlou-lab combineert deze technieken door het DNA van zeer vroege, niet-gespecialiseerde menselijke cellen die embryonale stamcellen (of ESC’s) worden genoemd, te wijzigen. Meer specifiek: ze hebben het DNA van deze cellen zodanig gewijzigd dat ze de mutatie hebben nagemaakt die de ZvH veroorzaakt.

Het team van Brivanlou gebruikte genoom-bewerking om verschillende wijzigingen aan te brengen in cellen met een normaal huntington-gen. Eerst hebben ze opzettelijk de CAG-sequentie in het normale ZvH-gen langer gemaakt, net zoals bij mensen die voorbestemd zijn om de ZvH te ontwikkelen. Vervolgens hebben ze het ZvH-gen volledig verwijderd.

Dit zorgde voor een aantal zeer coole hulpmiddelen: stamcellen die genetisch identiek zijn, behalve dat sommige van hen de ZvH-mutatie hebben, sommige een normaal ZvH-gen hebben en sommige helemaal geen ZvH-gen hebben.

Dit is een handig systeem voor het bestuderen van de zeer vroege effecten van het normale huntingtine-eiwit en de mutante versie geproduceerd door de ZvH-mutatie.

Wat vond de studie?

Met behulp van de nieuwe cellen die het team van Brivanlou heeft ontwikkeld wilden zij de allereerste stadia van de hersenontwikkeling bestuderen. Dit gebeurt normaal gesproken diep vanbinnen in het embryo , maar onderzoekers kunnen dit proces nabootsen door cellen te laten groeien in petrischalen in het laboratorium. Deze cellen organiseren zich in structuren die enigszins lijken op de structuren die zich in een vroeg stadium in de hersenen ontwikkelen en die neurale rozetten worden genoemd.

Deze rozetten vertoonden enkele interessante veranderingen wanneer het ZvH-gen was gemuteerd. De vormen waren anders dan deze van cellen zonder de ZvH-mutatie. Interessant is dat vergelijkbare vormveranderingen werden waargenomen in cellen die helemaal geen ZvH-gen hadden. Deze bevinding is bovendien interessant omdat het suggereert dat de dingen die fout gaan in stamcellen wanneer het ZvH-gen gemuteerd is, vergelijkbaar kunnen zijn met wat er misgaat als het gen helemaal ontbreekt.

We weten niet of deze subtiele veranderingen ook plaatsvinden in echte hersenen, omdat daar veel mechanismen zijn om fouten in de ontwikkeling te corrigeren

Terug kijkend naar de individuele cellen in de petrischaal, ontdekte het laboratorium van Brivanlou nog een interessant gegeven. Ze ontdekten dat nieuwe babyhersencellen, neuronen genaamd, niet allemaal normaal deelden als ze de ZvH-mutatie hadden. In ongeveer 7% van de tijd ging het mis bij het proces dat celdeling heet waarbij twee nieuwe cellen van elkaar moet scheiden. Dit proces ging fout waardoor er dubbele cellen ontstonden.

Ook hier werd een vergelijkbaar probleem waargenomen: in cellen die helemaal geen ZvH-gen hadden (ongeveer 5% van de tijd) konden de cellen ook niet volledig delen.

Voor onderzoekers is het fascinerend om de ZvH proberen te doorgronden en het lijkt erop dat in het laboratorium, de stamcellen met de ZvH-mutatie zich gedragen op een vergelijkbare manier als cellen die geen ZvH-gen hebben. Het laboratorium van Brivanlou deed nog wat extra werk om beter te begrijpen welk stadium van de celdeling niet correct verloopt in cellen met ZvH-mutaties of cellen zonder ZvH-gen.

Een rozet met een andere naam … is nog steeds geen brein

De bevindingen die hierboven zijn beschreven, vormen de complete set van bevindingen van het onderzoek. Al het werk werd gedaan in cellen die in een petrischaal in het laboratorium gekweekt werden, hetzij geïsoleerd of in een rozetstructuur.

De wetenschap zelf is cool en heel goed gedaan en werpt belangrijke vragen op over hoeveel van wat we observeren bij de ziekte van Huntington afhangt van subtiele veranderingen die kunnen optreden in het ZvH-brein.

Maar je zult al wel gemerkt hebben dat we je niet hebben verteld dat er iets soortgelijks gebeurt in de hersenen van mensen die de ZvH-mutatie dragen, of zelfs in ZvH-diermodellen zoals muizen of ratten. We hebben je dat niet verteld omdat het geen deel uitmaakt van deze studie, die vragen werden immers niet gesteld. Dus we weten niet eens of deze subtiele veranderingen plaatsvinden in echte hersens, waar er veel mechanismen zijn die fouten in de ontwikkeling kunnen corrigeren.

Ontwikkelt het brein zich normaal in de ZvH?

Zouden we ons zorgen moeten maken dat de ontwikkeling van de hersenen slecht gaat in mensen die de ZvH-mutatie dragen? Op basis van het beste bewijs dat we tot nu toe kennen, denken we van niet. Dit bewijs komt van echte mensen met de ZvH-mutatie, niet van geïsoleerde cellen die in een petrischaal worden gekweekt.

Belangrijk is dat tot nu toe niemand ooit significante veranderingen in de persoonlijkheid, intelligentie of stemming gevonden heeft bij mensen die de ZvH-mutatie dragen en die nog ver van het verwachte ziektebegin staan. Dit betekent dat als de ZvH-mutatie daadwerkelijk tot aanzienlijke problemen leidt tijdens de ontwikkeling van de hersenen, dit zo subtiel is dat het zelfs met de meest gevoelige tests onmogelijk te detecteren is.

Bovendien volgde de TRACK-HD-studie een groot aantal mensen met de ZvH-mutatie gedurende 3 jaar. Gedurende die tijd werden de deelnemers zeer intens onderzocht en werden de hersenen zeer gedetailleerd in kaart gebracht. Eén groep TRACK-HD-vrijwilligers hadden de ZvH-mutatie maar deze waren nog vele jaren vóór het verwachte begin van de symptomen. Hun hersenscans vertellen ons hoe het brein eruit ziet nadat het tijdens de ontwikkeling is blootgesteld aan een gemuteerd ZvH-gen.

Cruciaal was dat de hersenen van die mensen bijna niet verschillen van de hersenen van gezonde controlepersonen die de ZvH-mutatie niet hebben. Zeer gevoelige hersenen afbeeldingonderzoeken onthulden kleine veranderingen diep in de hersenen, maar niet in de regio’s waar Brivanlou afwijkingen in zijn stamcelmodellen vond.

In termen van symptomen had deze groep, nog ver van het verwachte begin geen toename van apathie, geen toename van problematisch gedrag, geen veranderingen in prikkelbaarheid, geen verandering bij het stappen of in de bewegingen, geen veranderingen in emotionele herkenning, geen veranderingen in oogbewegingen of het vermogen om een spier gebogen te houden. Ook hun totale hersenvolume was niet veranderd. Kortom, de hersenen van mensen 10 jaar voor het verwachte begin van de ZvH werken en zien er bijna geheel normaal uit. Bovendien zijn de gerapporteerde verdubbelde cellen van Brivanlou’s team nog nooit gezien in gedoneerde hersenen van ZvH-patiënten.

Het is natuurlijk mogelijk dat er heel subtiele veranderingen zijn in de hersenen van mensen met de ZvH-mutatie die door deze studies worden gemist. Maar het idee dat de ontwikkeling van deze hersenen op de een of andere manier verkeerd is gegaan wordt niet ondersteund door de uitgebreide studies bij echte patiënten.

Er kunnen zich onverwachte problemen voordoen, daarom worden huntingtineverlagende medicijnen nog altijd getest. De klinische studie is ontworpen om mogelijke problemen op te sporen en dienovereenkomstig te reageren.
Er kunnen zich onverwachte problemen voordoen, daarom worden huntingtineverlagende medicijnen nog altijd getest. De klinische studie is ontworpen om mogelijke problemen op te sporen en dienovereenkomstig te reageren.

Moeten we de behandeling van de ZvH anders benaderen?

De meest dramatische interpretatie van dit nieuwe werk uit het Brivanlou-lab is dat de ZvH-mutatie veranderingen in de hersenontwikkeling veroorzaakt die vele jaren later direct tot symptomen van de ZvH leiden. Volgens een artikel gepubliceerd door futurity.org lijkt Brivanlou aan deze interpretatie de voorkeur te geven.

“We moeten onze benadering van de behandeling van de ziekte van Huntington heroverwegen. tegen de tijd dat een patiënt symptomen vertoont, kan het te laat zijn om medicijnen te geven. We moeten teruggaan naar het vroegste moment die de kettingreactie in gang zet die uiteindelijk uitmondt in de ziekte, zodat we nieuwe therapieën op de oorzaken kunnen richten, niet op de gevolgen ”

*Dr Brivanlou heeft sindsdien evenwel bevestigd aan HDBuzz dat hij verkeerd is geciteerd in het Futurity-artikel en al helemaal niet met Futurity heeft gesproken. Zie de opmerking aan het einde van dit artikel. *

Enge dingen!

En toch, onthoud dat er geen van deze effecten is aangetoond in het intacte brein. Zelfs als ze zijn gebeurd, heeft niemand bewezen dat ze een link hebben met de ontwikkeling van de ziekte . Meer onderzoek is nodig om te begrijpen of dit alleen maar een rariteit was dat specifiek is voor dit model of dat het iets is dat de slechte werking van de hersendelen die de ZvH veroorzaken, aanstuurt.

Beter veilig dan sorry?

Moeten we dan jaren wachten om erachter te komen of deze angsten kloppen? Op basis van een zeer groot aantal dierstudies naar huntingtineverlaging denken we van niet.

In deze benaderingen worden geneesmiddelen, die de activiteit van het ZvH-gen verminderen, aan volwassen dieren gegeven. Als de ZvH een ziekte is van veranderde ontwikkeling, zouden deze behandelingen niet werken, het zou dan te laat zijn om te beletten dat de eerste steen omvalt.

Maar keer op keer, experiment na experiment, hebben meerdere laboratoria ontdekt dat het verlagen van de activiteit van het ZvH-gen leidt tot verbeteringen in ZvH-achtige symptomen in diermodellen. Deze studies zijn samengevat in een aantal overzichtsartikelen; lezers die erin geïnteresseerd zijn, kunnen ze vinden in het gedeelte links hierboven. Dit is de volledige rechtvaardiging voor de lopende huntingtineverlagende behandelingen die plaatsvinden in de ZvH.

Kortom, als de ZvH het gevolg is van een afwijkende hersenontwikkeling, dan zou het behandelen van volwassen dieren geen effect hebben. Maar het heeft een enorm gunstig effect. Het idee dat veranderingen in de hersenontwikkeling de belangrijkste oorzaak van de ZvH later in het leven zijn, is gewoon niet waar, althans niet in diermodellen.

Hoe zit het met de suggestie die we hebben gezien in een paar tweedehands rapporten, dat Brivanlou’s werk zou kunnen betekenen dat huntingtineverlaging gevaarlijk is, omdat in het verwijderen van het ZvH-gen in zijn totaliteit in zijn stamcellen, vergelijkbare effecten heeft op het hebben van een mutatie in het gen?

Welnu, de huntingtineverlagende experimenten bij ZvH dieren weerleggen dat ook. Als het verlagen van de hoeveelheid huntingtine gevaarlijk was zoals die rapporten suggereren, zouden de dieren zieker zijn geworden, niet beter. Bovendien zijn huntingtineverlagende medicijnen ook getest bij veel gezonde dieren, waaronder honden, varkens en apen en zijn er geen nadelige effecten gezien. De link naar de beoordelingen van deze studies vind je ook hierboven.

Als de ZvH het gevolg is van een gewijzigde hersenontwikkeling, dan zou het verlagen van huntingtine bij volwassen dieren geen effect hebben. Maar het heeft wel een gunstig effect. Het idee dat veranderingen in de ontwikkeling van de hersenen later in het leven de belangrijkste oorzaak van de ZvH zijn, is gewoon niet waar

Tot slot, zoals gemeld in december,liet een groep magnifieke vrijwilligers ons onlangs zien dat behandeling met een huntingtineverlagende medicijn, IONIS-HTTRx, veilig was gedurende een periode van drie maanden. Diezelfde vrijwilligers beginnen ons nu iets te vertellen over de veiligheid gedurende langere perioden, in een uitbreiding van de HTTRx-studie. En we verwachten zeer binnenkort de bekendmaking van gedetailleerde resultaten van de eerste HTTRx-studie.

Onverwachte problemen kunnen zich voordoen, daarom worden deze medicijnen nog getest. Er zijn een paar studies die het vermelden waard zijn maar we moeten waakzaam blijven. Een daarvan, beschreven in een vorig HDBuzz-stuk, suggereerde dat het volledig verwijderen van huntingtine bij volwassen muizen neurologische en gedragsproblemen zou kunnen veroorzaken.

Een andere studie door de Frisen-groep vond, in tegenstelling tot het oude gezegde dat we geen nieuwe hersencellen kunnen maken, nieuwe neuronen in het striatum (het hersengebied dat normaal wordt aangetast door de ZvH). Verder zijn deze nieuwe neuronen afwezig in vergevorderde stadia van de ZvH. Dit suggereert dat het huntingtine-eiwit een rol kan spelen in de zogenaamde volwassen neurogenese. Als dat zo zou zijn, kunnen we het risico niet negeren dat het verwijderen van huntingtine dit proces kan beïnvloeden.

Kortom, we hebben redenen om voorzichtig te zijn, maar deze nieuwe studie is lang niet zo angstaanjagend als de krantenkoppen je misschien doen geloven. Zoals met elk nieuw geneesmiddel moeten we voorzichtig te werk gaan. De geteste huntingtineverlagende medicijnen zijn dosisafhankelijk en omkeerbaar en zouden, in tegenstelling tot onderzoeken die huntingtine volledig verwijderen, het eiwit nooit volledig verwijderen. Het klinische onderzoek is ontworpen om mogelijke problemen op te sporen en overeenkomstig te reageren.

Wat te onthouden?

Naar de mening van HDBuzz is dit nieuwe werk uit het Brivanlou-lab fascinerend onderzoek. Het laat zien dat in geïsoleerde cellen in een petrischaal overeenkomsten zijn tussen wat gebeurt wanneer het ZvH-gen gemuteerd is en wanneer dat gen afwezig is. Dit roept belangrijke vragen op over wat het normale gen doet en hoe de wisselwerking verloopt tussen de ZvH en deze normale rol.

Maar we denken dat het verkeerd is om deze gegevens te interpreteren als zou de ZvH in wezen een ziekte zijn van gewijzigde hersenontwikkeling. Er is heel weinig steun voor dit idee vanuit de zorgvuldige studies bij echte patiënten, en nog veel meer experimenten zijn vereist voordat zulke uitspraak kunnen worden gedaan. Bovendien is er geen basis om dit werk te gebruiken om te proberen te voorspellen of huntingtineverlaging gunstig of gevaarlijk kan zijn en tot nu toe wijst het onderzoek dat relevant is uit dat het veilig is.

Wetenschap vordert op basis van onverklaarbare feiten en het zoeken van antwoorden daarop. Nieuwe ideeën zijn goed, maar we moeten niet in de verleiding komen er meer in te lezen dan gerechtvaardigd is. In de woorden van Carl Sagan: “Het loont om een open geest te houden, maar niet zo open dat je hersens eruit vallen.”

Update, 27 februari 2018. We hebben Dr Brivanlou benaderd voor zijn commentaar voordat dit artikel gepubliceerd werd, maar hij heeft het begrijpelijk druk gehad. Hij heeft nu een aantal belangrijke punten per e-mail verduidelijkt. Hij zegt dat hij nooit met Futurity heeft gesproken en nooit iets zei over zijn werk dat relevant is voor huntingtineverlagende medicijnen. Hij heeft Futurity gevraagd om een correctie uit te geven. Het advies van Dr. Brivanlou: “Ik ben van mening dat patiënten het advies van hun artsen moeten volgen. Wat ik doe is fundamenteel onderzoek.”

We hebben dit artikel bewerkt om duidelijk te maken dat Dr Brivanlou verkeerd is geciteerd door Futurity en we danken hem voor zijn toelichting.

Medeoprichter van HDBuzz Ed Wild is een onderzoeker van het IONIS HTTRx-programma en lid van de wetenschappelijke adviesraden voor Ionis en Roche. Daarom is dit artikel geschreven door Jeff Carroll. Jeff heeft een langdurige onderzoekssamenwerking met Ionis Pharmaceuticals, die de genoemde huntingtine-verlagende therapie ontwikkelt, maar was niet betrokken bij de HTTRx-studie. Tamara Maiuri heeft geen belangenconflict om te verklaren. Voor meer informatie over het beleid rondom mogelijke belangensconflicten, zie FAQ…