Ceļš uz progresu ar vecumu saistītu neirodeģeneratīvo slimību preklīniskajos pētījumos: perspektīva uz grauzējiem un no HiPSC iegūtiem modeļiem 1. daļa

Alcheimera slimība (AD) un Parkinsona slimība (PD) ir divas visizplatītākās ar vecumu saistītās neirodeģeneratīvās slimības, un pašlaik nevienai no tām nav efektīvas klīniskas ārstēšanas, neskatoties uz gadu desmitiem ilgajiem klīniskajiem pētījumiem.

Parkinsona slimība ir hronisks, progresējošs neiroloģisks traucējums, kas parasti ietekmē muskuļu kustību un kontroli. Tomēr pētījumi liecina, ka PD pacientiem parasti nav vispārēju kognitīvu traucējumu, kas nozīmē, ka atmiņa parasti netiek ietekmēta.

Daudzi PD pacienti atstāj detalizētus ierakstus un faktisko pagātnes pieredzi, kas liecina, ka viņiem ir laba ilgtermiņa atmiņa. Turklāt daži pētījumi ir arī parādījuši, ka PD pacienti var labāk veikt noteiktus specifiskus atmiņas uzdevumus, piemēram, ilgtermiņa atmiņu, verbālo atmiņu un telpisko un laika orientāciju. Tas ir tāpēc, ka PD pacienti parasti ir vairāk koncentrēti un iegrimuši detaļās.

Tas nenozīmē, ka PD pacientiem vispār nav atmiņas traucējumu. Dažos gadījumos viņiem var būt nedaudz atšķirīgas problēmas ar uzmanību un atmiņu. Piemēram, viņi var izrādīt lielāku uzmanību, apstrādājot lielu informācijas daudzumu, padarot atmiņu un mācīšanos grūtāku. Turklāt dažiem PD pacientiem var rasties īslaicīgas atmiņas problēmas emocionālu problēmu vai sarežģītu uzdevumu dēļ.

Tomēr tas nenozīmē, ka PD noteikti novedīs pie atmiņas zuduma. PD pacienti joprojām var saglabāt atmiņu un kognitīvās spējas, ja viņi saņem savlaicīgu un atbilstošu ārstēšanu un atbalstu. Tas ietver darbu ar ģimeni un medicīnas speciālistiem, lai saņemtu medikamentus un neiroloģiskās veselības aprūpes metodes, piemēram, relaksācijas un elpošanas paņēmienus, lai atvieglotu emocionālas problēmas, tādējādi uzlabojot uzmanību un atmiņu.

Tāpēc mums vajadzētu mudināt PD pacientus mijiedarboties ar apkārtējiem cilvēkiem, dalīties pieredzē, praktizēt atmiņas metodes un atbalstīt viņus, lai viņi aktīvi ārstētu un uzturētu labu fizisko un garīgo veselību. Lai gan PD ir izaicinājums pacientiem, mēs joprojām uzskatām, ka viņi var saglabāt pozitīvu un pārliecinātu attieksmi, izmantojot spēcīgu gribasspēku un vērtīgu atbalstu, stāties pretī dzīves izaicinājumiem un turpināt baudīt dzīves skaistumu. Var redzēt, ka mums ir jāuzlabo atmiņa, un Cistanche var ievērojami uzlabot atmiņu, jo Cistanche ir tradicionālā ķīniešu medicīna ar daudziem unikāliem efektiem, no kuriem viens ir atmiņas uzlabošana. Cistanche iedarbīgumu nodrošina dažādas tajā esošās aktīvās sastāvdaļas, tostarp miecskābe, polisaharīdi, flavonoīdu glikozīdi utt., kas var veicināt smadzeņu veselību daudzos veidos.

Noklikšķiniet uz Zināt veidus, kā uzlabot atmiņu

Nespēja pārvērst preklīniskos atklājumus efektīvā ārstēšanā norāda uz problēmu pašreizējā potenciālo terapeitisko līdzekļu novērtēšanas procesā. Pašlaik AD un PD pētījumiem nav noderīgu dzīvnieku modeļu, kas atspoguļotu visu slimību bioloģiju, jo īpaši biežāk sastopamās ne-Mendeļa formas.

Lai gan lauks turpina meklēt piemērotus grauzēju modeļus, lai izpētītu potenciālos terapeitiskos līdzekļus šīm slimībām, grauzēju modeļi joprojām ir izmantoti galvenokārt preklīniskajos pētījumos.

Šeit mēs iestājamies par paradigmas maiņu uz cilvēka inducētu pluripotentu cilmes šūnu (hiPSC) atvasinātu sistēmu pielietošanu PD un AD modelēšanai un uzlabotu uz cilvēku balstītu modeļu izstrādi traukā zāļu atklāšanai un terapeitisko mērķu preklīniskai novērtēšanai.

Alcheimera slimības (AD) un Parkinsona slimības (PD) slogs

AD un PD ir ar vecumu saistītas neirodeģeneratīvas slimības (NDD), kurām raksturīgas hroniskas neirodeģenerācijas un proteīnu agregācijas patoloģiskas pazīmes.

AD un PD ir divas ar izplatību visvairāk saistītās NDD visā pasaulē, un tās skar attiecīgi 29,8 miljonus cilvēku1 un 6,2 miljonus cilvēku visā pasaulē.2 Vecums ir viens no galvenajiem AD un PD riska faktoriem, un globālie aprēķini liecina, ka AD sastopamības biežums katru reizi dubultojas. 5 gadus līdz 65 gadu vecumam un pēc tam eksponenciāli palielinās līdz 85 gadu vecumam,3 un šī tendence starp pieaugošo vecumu un pieaugošo saslimstības līmeni ir līdzīgi novērojama PD.4

Turklāt, strauji pieaugot iedzīvotāju vecumam, tiek prognozēts, ka globālais saslimstības līmenis ar šīm slimībām nākamajās trīs desmitgadēs dramatiski pieaugs, un tiek lēsts, ka līdz 2050. gadam ASV vien būs gandrīz 14 miljoni AD gadījumu.

Šo slimību hroniskā rakstura un pašreizējo efektīvu ārstēšanas iespēju trūkuma dēļ pacientiem bieži rodas novājinoši simptomi, kuriem nepieciešama pastāvīga aprūpe.

Šīs slimības rada ne tikai ievērojamu ekonomisku slogu, bet arī rada ievērojamu slodzi veselības aprūpes infrastruktūrai. 2019. gadā tika lēsts, ka 2019. gadā kopējās mūža izmaksas vienam pacientam ar demenci bija 357 ASV dolāri000, un kopējais ikgadējais maksājums par ilgtermiņa aprūpi tika lēsts 244 miljardu dolāru apmērā, un tiek lēsts, ka izmaksas pieaugs līdz 1,1 triljons USD līdz 2050. gadam.6 Globālās prognozes liecina, ka saslimstības rādītāji turpinās pieaugt un var apdraudēt esošo veselības aprūpes infrastruktūru.7

Šo problēmu saasina pašreizējais klīniski efektīvu slimību modificējošu terapiju (DMT) trūkums. DMT attīstībai ir nepieciešams uzlabot mūsu izpratni par AD un PD pamatā esošajiem patogēnajiem mehānismiem un cēloņsakarību faktoriem.

Gaidāmās zināšanas no fundamentālās zinātnes AD un PD pētījumiem var kļūt par DMT atklāšanu un atvieglos klīniskos pētījumus.

Pašreizējais AD un PD ārstēšanas statuss

Pašreizējās "zelta standarta" ārstēšanas metodes ir vērstas uz simptomu pārvaldību, nevis pamatslimības ārstniecisku ārstēšanu. Līdz šim AD ārstēšanai ir pieejamas tikai 5 ASV Pārtikas un zāļu pārvaldes (FDA) apstiprinātas zāles, no kurām četras ir holīnesterāzes inhibitori (rivastigmīns, takrīns, galantamīns un donepezils), bet piektais ir N-metil-D-aspartāts. (NMDA) receptoru antagonists (memantīns).8

Turklāt PD pieejamās terapijas mērķis ir mākslīgi papildināt dopamīna (DA) vai kateholamīna neirotransmiterus līdz fizioloģiskam līmenim, faktiski neārstējot vai novēršot šāda veida neironu deģenerāciju.

FDA apstiprinātās PD ārstēšanas metodes ietver DA prekursorus (levodopu[L-DOPA]), DA agonistus (rotigotīnu un ropinirolu), katehola-Ometiltransferāzes (COMT) inhibitorus (entakaponu) un monoamīnoksidāzes B (MAOB) inhibitorus (selegilīnu un rasagilīnu).

Lai gan šie līdzekļi var sniegt zināmu pagaidu atvieglojumu pacientiem, tie ir efektīvi tikai daļai pacientu, laika gaitā kļūst mazāk efektīvi, un, iespējams, vissvarīgākais, tie neko nepalēnina orhalt slimības progresēšanu.

Turpretī izstrādes stadijā esošās zāles, kas paredzētas, lai modificētu patoloģiskos procesus, kas izraisa AD vai PD, un iedarbotos uz slimību pamatā esošajiem patogēnajiem mehānismiem (ti, DMT), iegūst arvien lielāku pētniecības uzmanību un ir ļoti pievilcīgs terapeitiskais līdzeklis.

Neraugoties uz gadiem ilgušajiem plašiem pētījumiem, kuru mērķis ir izstrādāt DMT AD un PD, pašlaik nav klīniski efektīvas ārstēšanas metodes, kas novērstu vai aizkavētu šo slimību rašanos vai apturētu to progresēšanu.11,12

Līdz šim klīniskajos pētījumos ir novērtēts vairāk nekā 1,000 iespējamās terapijas līdzeklis, un vairāk nekā 99% līdzekļu tika novērtēti 413 klīniskajos pētījumos laikā no 2002. līdz 2012. gadam, kā rezultātā rezultāti ir neapmierinoši.8 Šis augstais neveiksmju rādītājs atspoguļo nepilnības izpratnē par slimības etioloģiju. šīs slimības, un tas arī liecina par nepiemērotu slimību modeļu izmantošanu preklīniskajā koncepcijas pierādījuma stadijā.

Pēdējais uzsver nepieciešamību pārskatīt preklīnisko pētījumu plānu un uzlabot slimību modeļus, kas tiek izmantoti jaunu ārstniecības līdzekļu izpētē, lai izveidotu modeļu sistēmu, kas pilnībā vai vismaz labāk apkopo PD un AD pamatā esošo molekulāro procesu būtiskos aspektus.

Neveiksmes AD un PD klīniskajos pētījumos: Aducanumaba mācības

Īpaši augstais DMT neveiksmju līmenis, kas izstrādāts NDD, jo īpaši tiem, kuru mērķis ir AD un PD, skaidri kontrastē ar citām slimībām (piemēram, vēzi), un gandrīz puse no pārbaudītajām terapijām, kas izstrādātas pret vēzi, liecina par ieguvumu pacientiem (https:/ /clinicaltrials.gov/).

Lai gan šī neveiksme ir saistīta ar daudziem narkotiku atklāšanas cauruļvada šo slimību aspektiem, tā galvenokārt izriet no izpratnes trūkuma par bioloģiskajiem procesiem, kas izraisa šīs slimības, kas var būtībā dezinformēt mērķa identifikāciju.

Piemēram, lielākā daļa AD klīnisko pētījumu bija vērsti uz beta-amiloīda (Ab) agregātu un plankumu līmeņa samazināšanu, izmantojot zāles, kas samazina Ab ražošanu un agregāciju un/vai uzlabo tā klīrensu. Diemžēl šādi izmēģinājumi vairākkārt nav spējuši glābt slimības fenotipus, un daudzi izmeklētāji un finansēšanas iestādes tagad atzīst, ka uzmanība ir jāpārvieto uz citiem potenciālajiem vainīgajiem. Preklīnisko slimību modeļu nepilnībām, jo ​​īpaši pašlaik izplatītajiem dzīvnieku modeļiem, ir bijusi liela nozīme maldinošās iespējamās efektivitātes un drošības rezultātu izplatīšanā šo zāļu preklīniskajos pētījumos.

Tas, iespējams, ir vislabākais piemērs uz antivielām balstītā zāļu mērķa Ab, aducanumabā, ko Biogen izstrādāja, izmantojot Neurimmune patentēto Reverse Translational Medicine platformu, kas līdz šim bija visdaudzsološākā AD kandidāta zāle (S1 tabula).

Aducanumabs uzrādīja ievērojamu amiloīda plāksnīšu skaita samazināšanos transgēnu (Tg) AD peļu smadzenēs un uzlaboja klīniskos rezultātus (pozitronu emisijas tomogrāfijas skenēšana amiloīda noteikšanai pēc 1 gada, neiropsihiatriskie novērtējumi, ceturkšņa MRI uzraudzība un šķidruma biomarķieri).

Aducanumaba darbība bija tik daudzsološa, jo īpaši attiecībā uz spēju samazināt amiloidīdu, ka, kamēr norisinājās preklīniskās un agrīnās klīniskās stadijas pētījumi, Biogen vienlaikus veica divus 3. fāzes klīniskos pētījumus (EMERGE un ENGAGE). Tādējādi daudzi pacienti, izmeklētāji un farmācijas ierēdņi bija ļoti vīlušies, kad 2019. gadā EMERGE un ENGAGE pētījumos tā nespēja saglabāt savu terapeitisko efektivitāti. Turklāt tika atklāts, ka Ab, visticamāk, nav klīniski nozīmīgs terapeitiskais mērķis, lai izveidotu efektīvu ADMT.

Tomēr Biogen apgalvo, ka EMERGE izmēģinājumā bija daži pozitīvi ieguvumi, kas pamudināja uzņēmumu 2020. gada jūlijā pieteikties regulējumam aducanumabam Amerikas Savienotajās Valstīs.

Dažādas papildu terapijas, kuru mērķis ir samazināt Ab, ir līdzīgas ilgstošai nespējai pārvērsties pozitīvos klīniskos iznākumos. 2016. gadā Eli Lilly anti-Ab antivielu zāles solanezumabs nespēja pārsniegt placebo ieguvumus 3. fāzes pētījumā, kurā piedalījās 2100 pacienti (S1 tabula).

Narkotiku gigants Merck izmantoja atšķirīgu pieeju, lai apkarotu Ab cilvēkiem ar novēlotu AD (LOAD), mērķējot uz theb-sekretāzes 1 enzīmu (BACE) ar inhibitoru verubecestatu (MK8931).

Pēc veiksmīgiem preklīniskajiem un 1. fāzes klīniskajiem pētījumiem Merck 2012. gadā uzsāka MK-8931 2./3. fāzes izmēģinājumu, lai pabeigtu izmēģinājumu 2019. gada beigās. Tomēr Merck 2017. gada sākumā galu galā atcēla šo izmēģinājumu, jo neatkarīgs pētījums atklāja, ka tas ir " praktiski nekādu izredžu" strādāt, un otrs mēģinājums ārstēt agrākās AD stadijas arī tika atcelts 2018. gada sākumā. 2014. gadā AstraZeneca un Eli Lilly paziņoja par vienošanos par perorāla BACE inhibitora lanabecestata (AZD3293) kooperāciju.

Pēc ļoti daudzsološajiem preklīniskajiem un 1. fāzes klīniskajiem pētījumiem 2014. gada beigās sākās 2./3. fāzes lanabestāta klīniskais pētījums, taču tas tika apturēts 2018. gada beigās pirms plānotā noslēguma līdzīgu neefektīvu klīnisko iznākumu dēļ.

Džonsona un Džonsona BACE inhibitors atabecestats, kas paredzēts, lai palēninātu kognitīvās funkcijas samazināšanos cilvēkiem, kuriem ir risks saslimt ar AD, tika pārdots arī 2018. gadā, kad pētījuma dalībnieku vidū palielinājās aknu enzīmu līmenis, kas ir neparedzēta blakusparādība. 557 dalībnieki šajā izmēģinājumā joprojām tiek izsekoti kā daļa no drošības uzraudzības.

Turklāt BACE inhibitoriem var būt nozīmīga blakusparādība, kas saistīta ar kustību koordinācijas traucējumiem, jo ​​BACE enzīmi, īpaši BACE1, ir nepieciešami pareizai muskuļu vārpstu darbībai.

Neskatoties uz to, BACE1 knockout pelēm nav patoloģisku iznākumu un tās ir pilnīgi veselas. Tomēr jāatzīmē brīdinājums, ka visas anti-Ab terapijas ir plaši pārbaudītas pacientu grupās, kas cieš no sporādiskas AD (sAD) un LOAD, un vēl nav veikti terapeitiski pētījumi pacientiem ar retāk sastopamām, agrīnām ģimenes formām.

Turklāt problēmas, tostarp slikts pētījuma plānojums, nepareiza LOAD atbilstība konkrētai narkotikai, ierobežota galapunkta mērījumu statistiskā jauda un nepiemērotu dalībnieku iekļaušana, var veicināt neveiksmes, kas saistītas ar LOAD klīniskajiem pētījumiem.14 Daudzus no šiem brīdinājumiem varētu apiet, uzlabojot citādi. nepietiekams un/vai nepilnīgs iespējamo DMT preklīniskais novērtējums.

Lai gan veiksmīgu zāļu izstrādi AD-PD spektra slimībām neapšaubāmi kavē pašreizējais izpratnes trūkums par cēloņiem un agrīniem procesiem, kas izraisa slimības sākšanos, šajā pārskatā galvenā uzmanība pievērsta preklīnisko pētījumu trūkumiem slimību modeļu sistēmu kontekstā. \

Mēs sniedzam pārskatu par pašreizējām in vitro un in vivo sistēmām AD un PD modelēšanai preklīniskajos pētījumos, izceļam to priekšrocības un ierobežojumus un apspriežam vajadzību pēc uzlabotiem modeļiem veiksmīgu DMT izstrādei.

Saskaņā ar šo perspektīvu šis pārskats atbalsta rūpīgu un pārdomātu pāreju no ar vecumu saistītu NDD dzīvnieku modeļiem un uz cilvēka izraisītiem pluripotentu cilmes šūnu (hiPSC) modeļiem, lai atvieglotu preklīniskos pētījumus ar uzlabotu paredzamo DMT paredzamību. Visbeidzot, mēs sniedzam atjauninātu pašreizējo hiPSC tehnoloģiju novērtējumu un izpētām hiPSC modeļu nākotnes virzienus.

In vivo modeļi: PD un AD dzīvnieku modeļu pašreizējais stāvoklisPārskats par in vivo modelēšanas pieejām

AD un PD pētījumos ir izmantoti dažādi paraugorganismi, sākot no vienkāršiem bezmugurkaulniekiem, piemēram, C. elegans, līdz augstākas kārtas zīdītājiem, piemēram, primātiem, kas nav cilvēkveidīgie primāti.9,15

Vienkārši bezmugurkaulnieku modeļi ir spēcīgs ietvars jaunu farmakoloģisko un ģenētisko intervences stratēģiju novērtēšanai, piedāvājot zemo izmaksu priekšrocības un iespēju paralēli pārbaudīt simtiem potenciāli ārstniecisku savienojumu; tomēr bezmugurkaulnieku nervu sistēma nav pietiekami sarežģīta, lai modelētu reģionam raksturīgo neirodeģenerāciju, kas novērota AD un PD, un bezmugurkaulnieki nespēj uzrādīt ar slimībām saistītus uzvedības traucējumus.

Kā tādus bezmugurkaulniekus parasti izmanto, lai pārbaudītu jauno savienojumu sākotnējo dzīvotspēju, lai iedarbotos uz slimību nozīmīgiem ceļiem, un tie, kas ir atzīti par efektīviem, pāriet uz zīdītājiem balstītiem modeļiem drošības profilēšanai un terapeitiskās efektivitātes novērtēšanai.

Primārie dzīvnieku modeļi, ko izmanto šajā preklīniskās pārbaudes posmā, ir peles un žurkas, un šo ar grauzējiem balstīto pētījumu eksperimentālie rezultāti bieži vien kalpo par pamatu, lai noteiktu, vai potenciālā terapija virzīsies uz cilvēku klīniskajiem pētījumiem. Neskatoties uz gadu desmitiem ilgušiem potenciāli daudzsološiem preklīniskajiem pētījumiem ar grauzējiem, pašlaik nav efektīvu DMT AD un PD.

Grauzēji piedāvā vairākas iespējas modelēt NDD. Vissvarīgākais ir tas, ka grauzēji ir pilnīgi organismi ar novecojošām smadzenēm, un viņu nervu sistēma uzrāda vispārēju hierarhisku organizāciju, kas ir līdzīga tai, kas novērota cilvēkiem.

Konkrēti, anatomiski atšķirīgas melnās krāsas (SN) klātbūtne, kas nodrošina DA, lai atbalstītu striatālās motoriskās sistēmas darbību, ir būtiska PD uzvedības formodelēšanai10, turpretim uz priekšsmadzenēm balstīta bazālā holīnerģiskā sistēma, kas nodrošina acetilholīnu hipokampam (HP) un garoza, lai atbalstītu mācīšanos un atmiņu, ir būtiska AD modelēšanai.16

Vēl viena grauzēju nervu sistēmas galvenā iezīme ir spēja izpausties šūnu patoloģijām, kas novērotas AD un PD, proti, nepareizi salocīti proteīnu agregāti, kas veido intracelulārus un ārpusšūnu ieslēgumus, kas kopā pazīstami kā proteopātijas.17

Analogas neironu arhitektūras un šūnu ceļu klātbūtne kopā padara grauzējus par pievilcīgu modeli ar slimību saistīto procesu pētīšanai funkcionālo neironu ķēžu un sarežģītas uzvedības kontekstā. Turklāt grauzēji piedāvā vairākas ekonomiskas un eksperimentālas priekšrocības salīdzinājumā ar augstākās kārtas zīdītājiem, piemēram, primātiem, kas nav cilvēkveidīgie primāti. Precīzāk, grauzēju pētījumi ir salīdzinoši lētāki, tiem ir īsāks laika grafiks un ir nepieciešams mazāk apstiprinājumu.

Tomēr, neskatoties uz spēju zināmā mērā parādīt šīs anatomiskās un patoloģiskās pazīmes, AD un PD grauzēju modeļi, kas vienlaikus apkopo visas klīniskās un patoloģiskās pazīmes, vēl nav izstrādāti.

Desmitiem ilgi veiktie pētījumi ir atklājuši, ka mehānismi, kas izraisa slimības pazīmes grauzēju modeļos, ne vienmēr ir līdzīgi mehānismiem, kas saistīti ar dabā sastopamām slimībām cilvēkiem.18,19

Šis ierobežojums, iespējams, ir saistīts ar faktu, ka grauzēji nedzīvo pietiekami ilgi, lai dabiski attīstītu ar vecumu saistītus NDD, un līdz ar to šīs pazīmes ir eksperimentāli jāizraisa ievērojami saspiestos laika periodos, kas atšķiras no tā, kā tās izpaužas cilvēku populācijās.

Tāpat laboratorijas dzīvnieki nav pakļauti vides faktoriem gadu desmitiem, piemēram, cilvēki. Uz grauzējiem balstītus AD un PD modeļus var plaši iedalīt divās klasēs, pamatojoties uz metodi, ko izmanto, lai izraisītu ar slimībām saistītus fenotipus: transgēnu un ķīmisku toksīnu modeļi.

AD transgēnie modeļi

AD cēlonis ir slikti izprotams; tomēr AD pacientiem pastāvīgi tiek novērotas vairākas patoloģiskas pazīmes. Patoloģiskas pazīmes molekulārā līmenī ir ārpusšūnu senils plankumi, kas sastāv no nešķīstošiem Ab peptīdiem un intraneironālie neirofibrilārie tangiņi (NFT), kas galvenokārt sastāv no ar mikrotubuliem saistīta proteīna tau, kas ir kļuvis hiperfosforilēts.20,21

Šie šūnu fenotipi izraisa plaši izplatītu neironu zudumu difūzos smadzeņu reģionos, tostarp HP, smadzeņu garozā, cigulālajā daļā, talāmā, amigdalā, bazālajos ganglijos un dažās smadzeņu stumbra daļās.

Neironaldeath izraisa kognitīvus un uzvedības traucējumus, jo īpaši atmiņas deficītu. Tādējādi ideālam AD dzīvnieku modelim būtu šīs molekulārās un šūnu patoloģiskās pazīmes un tas izraisītu kognitīvos traucējumus atmiņā un citās uzvedībās.

Ģimenes jeb autosomāli dominējošā AD forma rodas no amiloīda prekursora proteīna (APP), presenilīna 1 (PSEN1) vai presenilīna 2 (PSEN2) gēnu mutācijām, kurām visiem ir nozīme Ab metabolismā. ārpusšūnu plāksnīšu pamatkomponents.19

Līdz šim ir izstrādāti gandrīz 200 AD peles modeļi (ALZFORUMResearch modeļu datu bāze; https://www.alzforum.org/researchmodels), un visizplatītākās manipulācijas ir vērstas uz APPor PSEN1 gēniem.23 AD transgēnie modeļi, kuros ir šādas mutācijas, piedāvā pētniekiem iespēju inducēt klīniskās pazīmes, manipulējot ar gēniem, kas saistīti ar ar ģimeni saistītu slimības formu (1. tabula); tomēr šī AD forma veido mazāk nekā 1% no visiem klīniskajiem gadījumiem, un šo gēnu iesaistīšanās līmenis tajos, kas ir biežāk sastopamā, sporādiskā forma, joprojām nav skaidrs.24

Lielākā daļa šo modeļu ir balstīti uz amiloīda hipotēzes aspektiem, kuru galvenais mērķis ir radīt Ab peptīdu novirzes uzkrāšanos, lai reproducētu AD raksturīgās ekstracelulārās plāksnes.

Modeļiem, kas balstīti uz punktu mutācijām un APP vai PSEN pārmērīgu ekspresiju, ir daži mācīšanās un atmiņas trūkumi, un vairākas modeļu paaudzes uzlaboja spēju modelēt senils aplikuma veidošanos (1. tabula).

Tomēr praktiski neviens no šiem modeļiem nevar reproducēt NFT uzkrāšanos, un neirodeģenerācijas fenotips parasti ir pieticīgs ar neironu zuduma modeli, kas atšķiras no AD.25–27. Citi ADtransgēno peļu modeļu ģenerēšanas centieni ir vērsti uz cilvēka MAPT ekspresiju. , gēns, kas kodē tau, kas ir NFT primārā sastāvdaļa.28

Kopumā šie modeļi parādīja, ka manipulācijas ar MAPT gēnu var paātrināt tau hiperfosforilāciju un agregāciju, kā rezultātā veidojas NFT, kas izraisa klīniski nozīmīgu neironu zuduma modeli; tomēr šie modeļi nespēj reproducēt Ab uzkrāšanos un plāksnīšu veidošanos29 (1. tabula).

Tādējādi transgēnie modeļi, kuru pamatā ir manipulācijas ar AD saistītajiem gēniem, līdz šim nav spējuši vienlaikus reproducēt galvenās AD raksturīgās iezīmes, un to atbilstība sporādiskām slimības formām joprojām ir neskaidra. Turklāt šo modeļu nozīme ir ierobežota arī mutēto transgēnu pārmērīgas ekspresijas dēļ, kas neatspoguļo fizioloģiskos līmeņus.

Genoma mēroga asociācijas pētījumi (GWAS) ir atklājuši vairāk nekā 25 dažādus ģenētiskus lokus, kas saistīti ar LOAD, slimības primārās sporādiskas formas, attīstības risku; tomēr neviens no iepriekš uzskaitītajiem ar ģimeni saistītajiem gēniem, kas saistīti ar Ab metabolismu, nav identificēts kā tāds, kas radītu risku LOAD attīstībai. Apolipoproteīns E (APOE) ir spēcīgākais un visvairāk reproducējams ģenētiskais riska faktors LOAD.53

APOE gēns rada trīs APOE alēļu variantus: e2, e3 un e4, ko definē divi SNP: rs429358 un rs7412.54 Kopš tā sākotnējās atklāšanas APOE ir plaši pētījušas vairākas grupas; tomēr vēl ir jānosaka tā faktiskā loma veselības jomā un mehāniski skaidrojumi par tās novirzēm saistībā ar AD.

Ir izstrādāti vairāki APOE transgēni modeļi, lai izpētītu mijiedarbību starp APOE un autosomāli dominējošiem saistītiem gēniem, piemēram, APP (1. Iepriekš ir pierādīts, ka cilvēka APOE ievadīšana atliek Ab nogulsnēšanos transgēnās pelēs, kas ekspresē ģimenes AD (FAD) mutācijas (fAD-Tg peles), tostarp 5xfAD-Tg pelēm, kas pārmērīgi ekspresē mutantu cilvēka Ab(A4) prekursoru proteīnu 695 (APP) ar Zviedrijas (K670N, M671L), Floridas (I716V) un Londonas (V717I) fAD mutācijas, papildus cilvēka PSEN1, kas satur divas fAD mutācijas M146L un L286V.55

Svarīgi, ka šie modeļi izveido eksperimentālu saikni starp APOE un ar ģimeni saistītiem AD gēniem, parādot, ka APOE atšķirīgi regulē vairākus Abaccumulation aspektus.

APOE un MAPT mijiedarbība ir arī bijusi izpētes priekšmets, jo ir pierādīts, ka APOEε4 alēliskā varianta klātbūtne ievērojami saasina tau mediētu neirodeģenerāciju P301S tau transgēnās peles modelī, parādot, ka APOE var ietekmēt arī tau patoģenēzi un neirodeģenerāciju neatkarīgi no Ab patoloģija.37

Kopumā transgēnās AD modelēšanas vēsturiskais fokuss uz autosomāli dominējošām slimības formām, kas veido mazāk nekā 1% AD gadījumu, manipulējot ar ģimeni saistītiem gēniem, padara to atbilstību lielākajai daļai klīnisko pacientu neskaidru.

Kopumā galvenās bažas saistībā ar pašreizējiem AD transgēnajiem modeļiem ir iesaistīto gēnu skaits un sarežģītība, kā arī skaidras izpratnes trūkums par to lomu slimības etioloģijā, tāpēc ir grūti zināt, kā un kad manipulēt ar šiem mērķiem, lai precīzi reproducētu AD patoloģijas, kas tiek atspoguļots. Pašreizējā nespējā izveidot vēsturisku modeli, kas vienlaikus atveido visas raksturīgās slimības klīniskās pazīmes, kas izpaužas cilvēkiem.

Daudzi no transgēnajiem AD modeļiem ir sekmīgi neatkarīgi pārmērīgi ekspresējot Ab peptīdus vai tau proteīnus un attiecīgi veidojot senilu plāksnes vai NFT, taču praktiski līdz šim nomodeļi var reproducēt abas šīs pazīmes paralēli56, daudz mazāk ticami reproducē novērotos neironalozes modeļus. un pēc tam sekojoši uzvedības traucējumi.

For more information:1950477648nn@gamil.com