Parkin-geenin puutteen apinamalli paljastaa uusia mekanismeja ja terapeuttisia tavoitteita Parkinsonin taudille

Prisys Biotech on erikoistunutei--kädellisten (NHP) tautien mallit, Prisys Biotech tarjoaa kattavia ratkaisuja farmakologian ja tehokkuuden tutkimuksiin, turvallisuusarviointeihin, biomarkkeritutkimukseen ja mekanismikonseptien validointiin. Ainutlaatuiset eläinmallimme, mukaan lukien NHP-koirapohjaiset mallit, parantavat merkittävästi biolääketieteen translaatiotutkimuksen ennustettavuutta ja vähentävät kliinisten sovellusten epäonnistumisen riskiä.

Parkinsonin tauti (PD)on toiseksi yleisin hermostoa rappeuttava sairaus maailmanlaajuisesti, ja sitä esiintyy noin 2 %:ssa yli 65-vuotiaista väestöstä. Sille on ominaista mustekuvion dopamiinihermosolujen rappeutuminen ja -synukleiiniproteiinin patologinen kertyminen. Noin 10 % PD-tapauksista johtuu geneettisistä mutaatioista, erityisesti PINK1- ja Parkin-geeneissä. Laajat in vitro -tutkimukset ovat osoittaneet, että PINK1 aktivoi Parkinin edistäen vaurioituneiden mitokondrioiden puhdistumaa ja suojaamalla hermosoluja. Fysiologisissa olosuhteissa ei kuitenkaan ole todisteita in vivo, eivätkä olemassa olevat eläinmallit pysty jäljittelemään PD:n hermostoa rappeuttavia ominaisuuksia, mikä rajoittaa PINK1- ja Parkin-toimintojen tutkimusta.

Journal of Clinical Investigation (IF=13.3) julkaisi 15. lokakuuta 2024 tutkimuspaperin "Parkinin puutos aiheuttaa hermoston rappeutumista ja patologisen -synukleiinin kertymistäapinan mallit." Tutkimusryhmä rakensi Parkin-geenin -puutteellisen apinamallin käyttämällä geeninmuokkaustekniikkaa, ja identifioi Parkinin fosforylaation keskeiseksi tekijäksi Parkinsonin taudin patogeneesissä ja tarjosi uusia näkemyksiä taudin mekanismista ja mahdollisista hoitomenetelmistä.

• Ensimmäinen kädellinen Parkin Gene Knockout -malli: Ensimmäistä kertaa kädellisille (apinoille) rakennettiin Parkin-geenin -puutteellinen malli, joka osoitti neurodegeneraatiota substantia nigrassa ja pS129- --synukleiinin kertymistä, joka on samanlainen kuin ihmisen PD. Aiemmat hiiri- ja sikamallit, joilla oli Parkinin puutos, eivät osoittaneet merkittävää neurodegeneraatiota, mikä korosti kädellisten mallien ainutlaatuisuutta ja tarpeellisuutta PD-tutkimuksessa.

• In vivo -todisteet Parkinin fosforylaatiosta: Tutkimus osoitti, että Parkinin PINK1-välitteinen fosforylaatio S65:ssä on ratkaisevan tärkeää hermosolujen suojaukselle, mikä vähentää myrkyllisten synukleiinien kertymistä. Tämä on ensimmäinen in vivo todiste PINK1:n ja Parkinin fosforylaation välisestä suhteesta, mikä korostaa Parkinin fosforylaation merkitystä neuronien eloonjäämisessä ja PD-patogeneesissä.

• Terapeuttinen potentiaali: Tutkimus vahvisti, että villin -tyypin Parkinin yli-ilmentyminen AAV:tä käyttämällä voi tehokkaasti vähentää myrkyllisen pS129- -synukleiinin kertymistä, mikä viittaa siihen, että Parkinin aktiivisuuden lisääminen voisi olla mahdollinen Parkinsonin taudin hoitostrategia.

Ikä-riippuvainen neurodegeneraatio Parkin-geenissä-puutteellisissa apinoissa:
CRISPR/Cas9-teknologian avulla rakennettiin Parkinin geeni{1}}puutteellisia eri-ikäisiä apinamalleja. Tutkimuksessa havaittiin, että Parkinin puutos ei vaikuttanut merkittävästi hermosolujen eloonjäämiseen aivojen varhaisen kehityksen aikana, mutta johti iän myötä substantia nigran dopamiinihermosolujen merkittävään rappeutumiseen ja kuolemaan sekä dopamiinisynteesin vähentymiseen striatumissa. Tämä jäljitteli onnistuneesti PD:n tärkeimpiä patologisia piirteitä, mikä erosi jyrkästi Parkinin knockout-hiiri- ja sikamalleista, jotka eivät osoittaneet merkittävää neurodegeneraatiota.

PINK1:n ja Parkinin fosforylaation välinen suhde:
Aiemmissa in vitro -tutkimuksissa havaittiin, että PINK1 fosforyloi Parkinin Ser65:ssä, mutta fysiologisissa olosuhteissa ei ollut in vivo -todisteita. Tässä tutkimuksessa havaittiin, että PINK1-geenin poisto vähensi merkittävästi fosforyloitua Parkinin (pS65-Parkin) ilmentymistä ja johti Lewyn kappaleiden muodostumiseen pS129- -synukleiinin kertymisestä.

Parkinin fosforylaation rooli:
Tutkimuksessa havaittiin, että ikääntymisen myötä Parkinin fosforylaatiotasot laskivat merkittävästi pS129- -syn:n kertymiseen asti. Ikääntyvien apinoiden substantia nigrassa Parkin-proteiinin liukenemattomuus lisääntyi ja oksidatiivisten stressituotteiden (esim. yH2AX ja 8-OhdG) korkeammat tasot nopeuttaen entisestään pS129- -syn:n kertymistä. Tämä viittaa siihen, että ikääntyminen voi olla tärkeä tekijä Parkinin fosforylaation vaimentamisessa, mikä välittää aivojen toimintahäiriöitä. Lisätulokset osoittivat, että Parkinin S65-fosforylaatio on ratkaisevan tärkeää PINK1-riippuvaisen hermosolujen suojauksen kannalta. Villityypin PINK1:n ja Parkinin yli-ilmentyminen lisäsi Parkinin fosforylaatiotasoja vähentäen patologista synukleiinin kertymistä ikääntyneiden apinoiden aivoissa, kun taas Parkin-mutanteissa (S65A), joita PINK1 ei pysty fosforyloimaan, ei ollut tätä vaikutusta.

Tämä tutkimus tarjoaa ensimmäisen in vivo todisteen siitä, että PINK1-kinaasi voi fosforyloida Parkinin fysiologisissa olosuhteissa ja että Parkinin vähentynyt fosforylaatio liittyy pS129- -synukleiinin kertymiseen. Parkinin fosforylaatiotasojen tehostaminen vähentää merkittävästi pS129- --synukleiinin myrkyllistä kertymistä, mikä tarjoaa tehokkaan hermosuojan. Tämä tarjoaa uusia molekyylimekanismeja PD-potilaille, joilla on samanlaisia ​​fenotyyppejä omaavia PINK1- ja Parkin-mutaatioita, ja viittaa siihen, että Parkinin aktiivisuuden lisääminen voisi olla mahdollinen Parkinsonin taudin terapeuttinen strategia.

AAV-toimitusmenetelmä tässä tutkimuksessa:

• Koeeläimet: Makakiapinat
• Serotyyppi: AAV9
• Promoottori: CMV, U6
• Injektiomenetelmä: Stereotaktinen injektio prefrontaaliseen aivokuoreen, aivojuovioon tai mustaaineeseen
• Injektioannos: Virustiitteri 1 x 10^13 vg/ml, injektiotilavuus 5-10 μL
• Havaintoaika: 2-3 kuukautta tartunnan jälkeen

Prisys Biotech tarjoaacynomolgus-apinoiden PD-tautimallitjaMRI{0}}ohjattu lääkkeiden jakelualustatukemaan Parkinsonin taudin tutkimusta ja geeniterapiatutkimuksia. Saat lisätietojaota meihin yhteyttä. Laaja kokemuksemme suureläinfarmakologiasta ja tautien mallintamisesta takaa vankat ja ennakoivat tulokset tutkimustarpeisiisi.