De weg naar vooruitgang in preklinisch onderzoek naar leeftijdsgebonden neurodegeneratieve ziekten: een perspectief op knaagdier- en HiPSC-afgeleide modellen deel 1

De ziekte van Alzheimer (AD) en de ziekte van Parkinson (PD) zijn de twee meest voorkomende leeftijdsgebonden neurodegeneratieve ziekten, en op dit moment bestaat er voor geen van beide een effectieve klinische behandeling, ondanks tientallen jaren van klinische onderzoeken.

De ziekte van Parkinson is een chronische, progressieve neurologische aandoening die doorgaans de spierbeweging en -controle beïnvloedt. Studies hebben echter aangetoond dat Parkinson-patiënten doorgaans geen algemene cognitieve stoornissen hebben, wat betekent dat het geheugen doorgaans niet wordt beïnvloed.

Veel Parkinson-patiënten laten gedetailleerde gegevens en feitelijke ervaringen uit hun verleden achter, wat erop wijst dat ze een goed langetermijngeheugen hebben. Bovendien hebben sommige onderzoeken ook aangetoond dat Parkinson-patiënten mogelijk beter presteren in bepaalde specifieke geheugentaken, zoals langetermijngeheugen, verbaal geheugen en ruimtelijke en temporele oriëntatie. Dit komt omdat Parkinson-patiënten doorgaans meer gefocust zijn en zich verdiepen in details.

Dit wil niet zeggen dat Parkinson-patiënten helemaal geen geheugenproblemen ervaren. In sommige gevallen kunnen ze enigszins verschillende problemen hebben met aandacht en geheugen. Ze kunnen bijvoorbeeld een grotere afleidbaarheid vertonen bij het verwerken van grote hoeveelheden informatie, waardoor het geheugen en het leren uitdagender worden. Bovendien kunnen sommige Parkinson-patiënten last hebben van kortetermijngeheugenproblemen als gevolg van emotionele problemen of complexe taken.

Toch betekent dit niet dat Parkinson noodzakelijkerwijs tot geheugenverlies zal leiden. Parkinson-patiënten kunnen hun geheugen en cognitieve vaardigheden nog steeds behouden als ze tijdige en passende behandeling en ondersteuning krijgen. Dit omvat het werken met familie en medische professionals om medicatie en neurologische gezondheidszorgtechnieken te ontvangen, zoals ontspannings- en ademhalingstechnieken om emotionele problemen te verlichten, waardoor de aandacht en het geheugen worden verbeterd.

Daarom moeten we Parkinson-patiënten aanmoedigen om met mensen om hen heen te communiceren, ervaringen uit te wisselen, geheugentechnieken te oefenen en hen te ondersteunen bij het actief behandelen en behouden van een goede fysieke en mentale gezondheid. Hoewel Parkinson een uitdaging is voor patiënten, geloven we nog steeds dat ze door sterke wilskracht en waardevolle steun een positieve en zelfverzekerde houding kunnen behouden, de uitdagingen van het leven kunnen aangaan en kunnen blijven genieten van de schoonheid van het leven. Het is duidelijk dat we het geheugen moeten verbeteren, en Cistanche kan het geheugen aanzienlijk verbeteren, omdat Cistanche een traditioneel Chinees medicijn is met veel unieke effecten, waaronder het verbeteren van het geheugen. De werkzaamheid van Cistanche komt voort uit de verschillende actieve ingrediënten die het bevat, waaronder looizuur, polysachariden, flavonoïde glycosiden, enz., die op veel manieren de gezondheid van de hersenen kunnen bevorderen.

Klik op Manieren kennen om het geheugen te verbeteren

Het onvermogen om preklinische bevindingen te vertalen in effectieve behandelingen duidt op een probleem in de huidige evaluatiepijplijn voor potentiële therapieën. Op dit moment zijn er geen bruikbare diermodellen voor AD- en PD-onderzoek die de gehele biologie van de ziekten weerspiegelen, in het bijzonder de meer algemene niet-Mendeliaanse vormen.

Terwijl het veld blijft zoeken naar geschikte knaagdiermodellen voor het onderzoeken van mogelijke therapieën voor deze ziekten, worden knaagdiermodellen nog steeds voornamelijk gebruikt voor preklinische onderzoeken.

Hier pleiten we voor een paradigmaverschuiving in de richting van de toepassing van door mensen geïnduceerde pluripotente stamcellen (hiPSC)-afgeleide systemen voor PD- en AD-modellering en de ontwikkeling van verbeterde op mensen gebaseerde modellen in een schaal voor de ontdekking van geneesmiddelen en preklinische beoordeling van therapeutische doelen.

De last van de ziekte van Alzheimer (AD) en de ziekte van Parkinson (PD)

AD en PD zijn leeftijdsgebonden neurodegeneratieve ziekten (NDD's) die worden gekenmerkt door pathologische kenmerken van chronische neurodegeneratie en eiwitaggregaties.

AD en PD zijn wereldwijd de twee meest voorkomende leeftijdsgerelateerde NDD's, die naar schatting respectievelijk 29,8 miljoen mensen1 en 6,2 miljoen mensen wereldwijd treffen.2 Leeftijd is een van de belangrijkste risicofactoren voor AD en PD, waarbij mondiale schattingen aantonen dat de incidentie van AD elke dag verdubbelt. 5 jaar tot de leeftijd van 65 jaar en neemt vervolgens exponentieel toe tot de leeftijd van 85 jaar,3 en deze trend tussen het ouder worden en toenemende incidentiecijfers wordt op soortgelijke wijze waargenomen bij de ziekte van Parkinson.4

Bovendien wordt verwacht dat, met de snel toenemende vergrijzing van de bevolking, de mondiale incidentie van deze ziekten de komende dertig jaar dramatisch zal stijgen, waarbij alleen al in de Verenigde Staten in 2050 naar schatting bijna 14 miljoen AD-gevallen zullen zijn.5

Vanwege de chronische aard en het huidige gebrek aan effectieve behandelingsopties voor deze ziekten, blijven patiënten vaak achter met slopende symptomen die voortdurende zorg vereisen.

Deze ziekten vormen niet alleen een aanzienlijke economische last, maar leggen ook een aanzienlijke druk op de gezondheidszorginfrastructuur. In 2019 werden de totale levenslange zorgkosten voor een alleenstaande patiënt met dementie geschat op $357,000, en de totale jaarlijkse betalingen voor langdurige zorg werden geschat op $244 miljard, een kosten die naar verwachting zal stijgen tot 1,1 biljoen dollar in 2050.6 Mondiale projecties suggereren dat de incidentiecijfers zullen blijven stijgen en de bestaande gezondheidszorginfrastructuur dreigen te overweldigen.7

Dit probleem wordt verergerd door het huidige gebrek aan klinisch effectieve ziektemodificerende therapieën (DMT’s). De ontwikkeling van DMT's vereist een vooruitgang in ons begrip van de onderliggende pathogene mechanismen en de oorzakelijke factoren van Alzheimer en Parkinson.

De komende kennis uit het fundamentele wetenschappelijke AD- en Parkinson-onderzoek kan potentieel een vertaling zijn in de ontdekking van DMT's en zal klinische onderzoeken vergemakkelijken.

De huidige status van AD- en PD-behandeling

De huidige ‘gouden standaard’-behandelingen zijn gericht op het verbeteren van de symptoombeheersing in plaats van op curatieve behandelingen voor de onderliggende ziekte. Tot op heden zijn er slechts vijf door de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) goedgekeurde geneesmiddelen beschikbaar voor AD, waarvan vier cholinesteraseremmers (rivastigmine, tacrine, galantamine en donepezil), waarvan de vijfde een N-methyl-D-aspartaat is. (NMDA)-receptorantagonist (memantine).8

Bovendien zijn de beschikbare therapieën voor de ziekte van Parkinson gericht op het kunstmatig aanvullen van dopamine (DA) of catecholamine-neurotransmitters tot fysiologische niveaus, zonder de degeneratie van dit soort neuronen feitelijk te behandelen of te voorkomen.

Door de FDA goedgekeurde PD-behandelingen omvatten DA-voorlopers (levodopa [L-DOPA]), DA-agonisten (rotigotine en ropinirol), catechol-Omethyltransferase (COMT)-remmers (entacapone) en monoamineoxidase B (MAOB)-remmers (selegiline en rasagiline).9

Hoewel deze middelen een zekere mate van tijdelijke verlichting voor patiënten kunnen bieden, zijn ze slechts effectief bij een subgroep van patiënten, worden ze na verloop van tijd minder effectief en, misschien wel het allerbelangrijkste, doen ze niets om de ziekteprogressie te vertragen of te stoppen.10

Geneesmiddelen die in ontwikkeling zijn en die bedoeld zijn om de pathologische processen die leiden tot AD of PD te wijzigen en in te werken op de onderliggende pathogene mechanismen van de ziekten (dat wil zeggen DMT's), krijgen daarentegen steeds meer onderzoeksfocus en vertegenwoordigen een zeer aantrekkelijke therapeutische weg.

Ondanks jarenlang uitgebreid onderzoek gericht op de ontwikkeling van DMT’s voor de ziekte van Alzheimer en de ziekte van Parkinson, zijn er momenteel geen klinisch effectieve behandelingen die het ontstaan ​​van deze ziekten voorkomen, vertragen of de voortgang ervan stoppen.11,12

Tot op heden zijn meer dan 1,{1}} vermeende therapieën beoordeeld in klinische onderzoeken, waarbij meer dan 99% van de middelen tussen 2002 en 2012 in 413 klinische onderzoeken zijn geëvalueerd, wat tot onbevredigende resultaten heeft geleid.8 Dit hoge percentage mislukkingen weerspiegelt de lacunes in het begrip van de etiologie van deze ziekten en is ook indicatief voor het gebruik van ongeschikte ziektemodellen in de preklinische proof-of-concept-fase.

Dit laatste benadrukt de noodzaak om het ontwerp van preklinische onderzoeken te herzien en om de ziektemodellen die worden gebruikt bij het onderzoek naar nieuwe therapeutische middelen te verbeteren in de richting van een modelsysteem dat cruciale aspecten van de onderliggende moleculaire processen van Parkinson en Alzheimer volledig, of op zijn minst beter, recapituleert.

Tegenslagen in klinische onderzoeken naar AD en PD: lessen uit Aducanumab

Het extreem hoge percentage mislukkingen van DMT ontwikkeld voor NDD's, vooral die gericht op AD en Parkinson, staat in duidelijk contrast met andere ziekten (bijvoorbeeld kanker), waarbij bijna de helft van de geteste therapieën ontwikkeld voor kankers voordeel bij patiënten aantoont (https:/ /clinicaltrials.gov/).

Hoewel dit falen wordt toegeschreven aan veel aspecten van de pijplijn voor de ontwikkeling van geneesmiddelen voor deze ziekten, komt het voornamelijk voort uit een gebrek aan inzicht in de biologische processen die tot deze ziekten leiden, wat de identificatie van doelwitten fundamenteel verkeerd kan informeren.

Het merendeel van de klinische onderzoeken bij AD is bijvoorbeeld gericht op het verlagen van de niveaus van bèta-amyloïde (Ab) aggregaten en plaques met behulp van geneesmiddelen die de productie en aggregatie van Ab verminderen en/of de klaring ervan verbeteren. Helaas zijn dergelijke onderzoeken er herhaaldelijk niet in geslaagd de fenotypes van de ziekte te redden, en veel onderzoekers en financieringsinstanties erkennen nu dat de focus moet worden verlegd naar andere potentiële boosdoeners. Onvolkomenheden in preklinische ziektemodellen, met name de momenteel gangbare diermodellen, hebben een belangrijke rol gespeeld bij het propageren van de misleidende vermeende werkzaamheids- en veiligheidsresultaten in het preklinische onderzoek naar deze geneesmiddelen.

Dit wordt misschien het best geïllustreerd in het op antilichamen gebaseerde medicijn-targeting Ab, aducanumab, ontwikkeld door Biogen met behulp van het eigen Reverse Translational Medicine-platform van Neurimmune, dat tot voor kort het meest veelbelovende kandidaat-medicijn voor AD was (Tabel S1).

Aducanumab vertoonde een aanzienlijke vermindering van het aantal amyloïde plaques aanwezig in de hersenen van transgene (Tg) AD-muizen en verbeterde klinische resultaten (positronemissietomografiescans voor amyloïde na 1 jaar, neuropsychiatrische beoordelingen, driemaandelijkse MRI-surveillance en vloeistofbiomarkers).13

De prestaties van aducanumab waren zo veelbelovend, vooral wat betreft het vermogen om amyloïde te verminderen, dat terwijl preklinische en vroege klinische onderzoeken gaande waren, Biogen tegelijkertijd twee fase 3 klinische onderzoeken uitvoerde (EMERGE en ENGAGE). Veel patiënten, onderzoekers en farmaceutische functionarissen waren dus enorm teleurgesteld toen het er niet in slaagde zijn therapeutische werkzaamheid te behouden in de EMERGE- en ENGAGE-onderzoeken in 2019. Bovendien onthulde het dat Ab waarschijnlijk geen klinisch relevant therapeutisch doelwit is voor het creëren van een effectieve DMT voor AD.

Niettemin beweert Biogen dat er enkele positieve voordelen waren in de EMERGE-studie, die het bedrijf ertoe aanzette in juli 2020 goedkeuring aan te vragen voor aducanumab in de Verenigde Staten.

Bij diverse aanvullende therapieën gericht op het terugdringen van Ab is het op soortgelijke wijze nog steeds niet gelukt om zich in positieve klinische uitkomsten te vertalen. In 2016 slaagde Eli Lilly's anti-Ab-antilichaammedicijn, solanezumab, er niet in om de voordelen van placebo te overtreffen in een fase 3-onderzoek met 2.100 patiënten (Tabel S1).

Geneesmiddelengigant Merck gebruikte een andere aanpak om Ab te bestrijden bij mensen met late AD (LOAD) door zich te richten op het b-secretase 1-enzym (BACE) met de remmer verubecestat (MK8931).

Na succesvolle preklinische en klinische fase 1-onderzoeken begon Merck in 2012 met een fase 2/3-studie met MK-8931 om de studie eind 2019 af te ronden. Niettemin annuleerde Merck deze studie uiteindelijk begin 2017 nadat uit een onafhankelijke studie bleek dat deze " vrijwel geen kans" om te werken, en een tweede poging om eerdere stadia van AD te behandelen werd begin 2018 ook geschrapt. In 2014 kondigden AstraZeneca en Eli Lilly een overeenkomst aan om lanabecestat (AZD3293), een orale BACE-remmer, te ontwikkelen.

Na zeer veelbelovende preklinische en fase 1 klinische onderzoeken, startte eind 2014 een fase 2/3 klinische studie met lanabecestat, maar werd eind 2018 vóór de geplande conclusie stopgezet vanwege vergelijkbare ineffectieve klinische resultaten.

De BACE-remmer atabecestat van Johnson & Johnson, ontworpen om de cognitieve achteruitgang te vertragen bij mensen die risico lopen op de ziekte van Alzheimer, werd in 2018 ook opgeschort toen de leverenzymen bij studiedeelnemers piekten, een onbedoelde bijwerking. 557 deelnemers aan deze proef worden nog steeds gevolgd als onderdeel van een veiligheidsfollow-up.

Bovendien kunnen BACE-remmers een significante bijwerking hebben die verband houdt met verminderde motorische coördinatie, omdat BACE-enzymen, met name BACE1, noodzakelijk zijn voor de goede werking van spierspoelen.

Desondanks vertonen BACE1-knock-outmuizen geen pathologische uitkomsten en zijn ze volkomen gezond. Van belang is echter het voorbehoud dat alle anti-Ab-therapieën uitgebreid zijn getest bij patiëntenpopulaties die lijden aan sporadische AD (sAD) en LOAD, zonder dat er nog therapeutische onderzoeken zijn uitgevoerd bij patiënten met de minder vaak voorkomende familiale vormen met vroege aanvang.

Bovendien kunnen problemen als een slecht onderzoeksontwerp, het verkeerde stadium van LOAD dat is afgestemd op een bepaald medicijn, de beperkte statistische kracht van eindpuntmetingen en het opnemen van niet in aanmerking komende deelnemers mogelijk bijdragen aan de mislukkingen die verband houden met klinische LOAD-onderzoeken.14 Veel van deze kanttekeningen zouden kunnen worden omzeild door de verbetering van anderszins onvoldoende en/of onvolledige preklinische beoordeling van vermeende DMT's.

Hoewel succesvolle medicijnontwikkeling voor AD-PD-spectrumziekten ongetwijfeld wordt belemmerd door een huidig ​​gebrek aan inzicht in de oorzaken en vroege processen die tot het begin van de ziekte leiden, richt dit overzicht zich op de tekortkomingen van preklinische onderzoeksstudies in de context van ziektemodelsystemen. \

We geven een overzicht van de huidige in vitro en in vivo systemen voor het modelleren van AD en PD in preklinische studies, benadrukken hun voordelen en beperkingen, en bespreken de behoefte aan verbeterde modellen voor het ontwikkelen van succesvolle DMT's.

In overeenstemming met dit perspectief pleit deze review voor een zorgvuldige en doordachte overgang van diermodellen van leeftijdsgerelateerde NDD’s naar door mensen geïnduceerde pluripotente stamcel (hiPSC)-gebaseerde modellen om preklinische studies met verbeterde voorspellende validiteit voor toekomstige DMT’s mogelijk te maken. Ten slotte bieden we een bijgewerkte beoordeling van de huidige hiPSC-technologieën en verkennen we toekomstige richtingen van hiPSC-modellen.

In vivo modellen: de huidige staat van PD- en AD-diermodellen Een overzicht van in vivo modelleringsbenaderingen

Bij de studie van AD en PD is een verscheidenheid aan modelorganismen gebruikt, variërend van eenvoudige ongewervelde dieren, zoals C. elegans, tot zoogdieren van hogere orde, zoals niet-menselijke primaten.9,15

Eenvoudige ongewervelde modellen bieden een krachtig raamwerk voor het beoordelen van nieuwe farmacologische en genetische interventiestrategieën, en bieden de voordelen van lage kosten en de mogelijkheid om honderden potentieel therapeutische verbindingen parallel te screenen; het zenuwstelsel van ongewervelde dieren is echter niet complex genoeg om de regiospecifieke neurodegeneratie die wordt waargenomen bij AD en PD te modelleren, en ongewervelde dieren zijn niet in staat ziektegerelateerde gedragsstoornissen te vertonen.

Als zodanig worden ongewervelde dieren doorgaans gebruikt voor het testen van de initiële levensvatbaarheid van nieuwe verbindingen om in te werken op ziekterelevante routes, en degenen die effectief blijken te zijn, gaan over op op zoogdieren gebaseerde modellen voor veiligheidsprofilering en beoordeling van de therapeutische werkzaamheid.

De belangrijkste diermodellen die in deze fase van preklinische tests worden gebruikt, zijn muizen en ratten, en experimentele resultaten van deze op knaagdieren gebaseerde onderzoeken dienen vaak als basis om te bepalen of een potentieel therapeutisch middel door zal gaan naar klinische onderzoeken bij mensen. Ondanks decennia van potentieel veelbelovende preklinische onderzoeken bij knaagdieren, zijn er momenteel geen effectieve DMT's voor AD en PD.

Knaagdieren bieden verschillende mogelijkheden om NDD's te modelleren. Het allerbelangrijkste is dat knaagdieren complete organismen zijn met verouderende hersenen, en dat hun zenuwstelsel een algemene hiërarchische organisatie vertoont die vergelijkbaar is met die bij mensen.

In het bijzonder is de aanwezigheid van ananatomisch verschillende substantia nigra (SN) die DA levert ter ondersteuning van de functie van een op het striatum gebaseerd motorsysteem essentieel voor het modelleren van PD-gedrag, terwijl een op de basale voorhersenen gebaseerd cholinergisch systeem dat acetylcholine levert aan de hippocampus (HP) en cortex ter ondersteuning van leren en geheugen is essentieel voor het modelleren van AD.16

Een ander belangrijk kenmerk van het zenuwstelsel van knaagdieren is het vermogen om de cellulaire pathologieën te manifesteren die worden waargenomen bij AD en PD, namelijk verkeerd gevouwen eiwitaggregaten die intra- en extracellulaire insluitsels vormen die gezamenlijk bekend staan ​​als proteopathieën.17

Samen maakt de aanwezigheid van analoge neurale architectuur en cellulaire routes knaagdieren tot een aantrekkelijk model voor het bestuderen van ziekterelevante processen binnen de context van functionele neurale circuits en complex gedrag. Bovendien bieden knaagdieren verschillende economische en experimentele voordelen ten opzichte van zoogdieren van hogere orde, zoals niet-menselijke primaten. Met name onderzoeken bij knaagdieren zijn relatief goedkoper, bestrijken een kortere tijdslijn en vereisen minder goedkeuringen.

Ondanks dat ze het vermogen bezitten om deze anatomische en pathologische kenmerken tot op zekere hoogte weer te geven, moeten AD- en PD-knaagdiermodellen die alle klinische en pathologische kenmerken tegelijkertijd samenvatten, nog worden ontwikkeld.

Tientallen jaren van onderzoek hebben aangetoond dat de mechanismen die ziektekenmerken in knaagdiermodellen aandrijven niet noodzakelijkerwijs hetzelfde zijn als die van natuurlijk voorkomende ziekten bij mensen.18,19

Deze beperking houdt waarschijnlijk verband met het feit dat knaagdieren niet lang genoeg leven om op natuurlijke wijze leeftijdsgebonden NDD's te ontwikkelen, en bijgevolg moeten deze kenmerken experimenteel worden geïnduceerd op aanzienlijk gecomprimeerde tijdschalen, wat niet overeenkomt met hoe ze zich manifesteren in menselijke populaties.

Op dezelfde manier worden proefdieren gedurende tientallen jaren van hun leven niet blootgesteld aan omgevingsfactoren zoals mensen. Op knaagdieren gebaseerde modellen van AD en PD kunnen grofweg in twee klassen worden verdeeld op basis van de methode die wordt gebruikt om ziektegerelateerde fenotypes te induceren: transgene en op chemische toxines gebaseerde modellen.

Transgene modellen van AD

De oorzaak van AD wordt slecht begrepen; er worden echter consequent verschillende pathologische kenmerken waargenomen bij AD-patiënten. Pathologische kenmerken op moleculair niveau zijn onder meer extracellulaire seniele plaques bestaande uit onoplosbare Ab-peptiden en intraneuronale neurofibrillaire tangles (NFT's) die voornamelijk bestaan ​​uit het microtubuli-geassocieerde eiwit tau, dat hypergefosforyleerd is geworden.20,21

Deze cellulaire fenotypen leiden tot wijdverbreid neuronaal verlies in diffuse hersengebieden, waaronder de HP, hersenschors, cingulaire gyrus, thalamus, amygdala, basale ganglia en sommige delen van de hersenstam.22

Neuronale dood veroorzaakt cognitieve en gedragsstoornissen, met name geheugenstoornissen. Een ideaal diermodel voor AD zou dus deze moleculaire en cellulaire pathologische kenmerken vertonen en leiden tot cognitieve stoornissen in het geheugen en ander gedrag.

De familiale, of autosomaal dominante, vorm van AD is het gevolg van mutaties in het amyloïde precursoreiwit (APP), preseniline 1 (PSEN1) of preseniline 2 (PSEN2) genen, die allemaal een rol spelen in het metabolisme van Ab, een kerncomponent van extracellulaire plaques.19

Er zijn tot nu toe bijna 200 AD-muismodellen ontwikkeld (ALZFORUMResearch Models Database; https://www.alzforum.org/researchmodels), waarbij de meest voorkomende manipulaties zich richten op de APP- of PSEN1-genen.23 AD-transgene modellen die dergelijke mutaties dragen, bieden onderzoekers de mogelijkheid om klinische kenmerken door genen te manipuleren die geassocieerd zijn met de familiale vorm van de ziekte (tabel 1); deze vorm van AD is echter verantwoordelijk voor minder dan 1% van alle klinische gevallen, en de mate van betrokkenheid van deze genen bij de veel voorkomende, sporadische vorm blijft onduidelijk.24

De meeste van deze modellen zijn gebaseerd op aspecten van de amyloïdehypothese, met als primair doel het genereren van afwijkende accumulatie van Ab-peptiden om de extracellulaire plaques te reproduceren die kenmerkend zijn voor AD.

Modellen gebaseerd op puntmutaties en overexpressie van APP of PSEN vertonen enkele tekortkomingen op het gebied van leren en geheugen, en verschillende generaties modellen lieten een verbetering zien in het vermogen om seniele plaquevorming te modelleren (Tabel 1).

Vrijwel geen van deze modellen kan echter de accumulatie van NFT's reproduceren, en het fenotype van neurodegeneratie is over het algemeen bescheiden, met een patroon van neuronaal verlies dat verschilt van dat waargenomen in AD.25-27 Andere pogingen om AD-transgene muismodellen te genereren waren gericht op menselijke MAPT-expressie. , het gen dat codeert voor tau, de primaire component van NFT's.28

Gezamenlijk lieten deze modellen zien dat manipulatie van het MAPT-gen de hyperfosforylering en aggregatie van tau kan versnellen, resulterend in NFT-vorming, wat een klinisch relevant patroon van neuronaal verlies veroorzaakt; deze modellen slagen er echter niet in de accumulatie van Ab en de vorming van plaques te reproduceren29 (Tabel 1).

Transgene modellen gebaseerd op manipulatie van AD-geassocieerde genen zijn er dus tot nu toe niet in geslaagd tegelijkertijd de belangrijkste kenmerken van AD te reproduceren, en hun relevantie voor sporadische vormen van de ziekte blijft onduidelijk. Bovendien is de relevantie van deze modellen ook beperkt vanwege de overexpressie van de gemuteerde transgenen, die geen fysiologische niveaus weerspiegelt.

Genoombrede associatiestudies (GWAS's) hebben meer dan 25 verschillende genetische loci aan het licht gebracht die geassocieerd zijn met het risico op het ontwikkelen van LOAD, de primaire sporadische vorm van de ziekte; Van geen van de hierboven genoemde familiaal gekoppelde genen die verband houden met het Ab-metabolisme is echter vastgesteld dat ze een risico met zich meebrengen voor het ontwikkelen van LOAD. Apolipoproteïne E (APOE) is de sterkste en meest reproduceerbare genetische risicofactor voor LOAD.53

Het APOE-gen geeft aanleiding tot drie APOE-allelvarianten: e2, e3 en e4, gedefinieerd door twee SNP's: rs429358 en rs7412.54 Sinds de eerste ontdekking is APOE uitgebreid bestudeerd door meerdere groepen; de feitelijke rol ervan in de gezondheid en de mechanistische verklaringen voor de afwijkende functie ervan in de context van AD moeten echter nog worden vastgesteld.

Er zijn verschillende APOE-transgene modellen ontwikkeld om de interactie tussen APOE en autosomaal dominant gekoppelde genen, zoals APP, te onderzoeken (Tabel 1). Van de introductie van menselijk APOE is eerder aangetoond dat het de afzetting van Ab uitstelt in transgene muizen die familiale AD (FAD) mutaties (fAD-Tg muizen) tot expressie brengen, waaronder 5xfAD-Tg muizen, die het mutante menselijke Ab(A4) voorlopereiwit 695 (APP) tot overexpressie brengen met de Zweedse (K670N,M671L), Florida (I716V) en Londen (V717I) fAD-mutaties, naast menselijk PSEN1 dat de twee fAD-mutaties bevat, M146L en L286V.55

Belangrijk is dat deze modellen een experimenteel verband leggen tussen APOE en familiaal gekoppelde AD-genen door aan te tonen dat APOE op verschillende manieren meerdere aspecten van Abaccumulatie reguleert.

De interactie tussen APOE en MAPT is ook onderwerp van onderzoek geweest, waarbij is aangetoond dat de aanwezigheid van de APOEε4-allelische variant de tau-gemedieerde neurodegeneratie aanzienlijk verergert in een P301S tau-transgeen muismodel, wat aantoont dat APOE ook de pathogenese en neurodegeneratie van tau kan beïnvloeden, onafhankelijk van Ab-pathologie.37

Over het geheel genomen maakt de historische focus van transgene AD-modellering op autosomaal dominante vormen van de ziekte, die minder dan 1% van de AD-gevallen vertegenwoordigen, via manipulatie van familiaal gekoppelde genen, hun relevantie voor de overgrote meerderheid van klinische patiënten onduidelijk.

Alles bij elkaar genomen zijn de voornaamste zorgen met de huidige transgene modellen van AD het aantal en de complexiteit van de betrokken genen en een gebrek aan duidelijk begrip van hun rol in de etiologie van de ziekte, waardoor het moeilijk wordt om te weten hoe en wanneer deze doelwitten moeten worden gemanipuleerd om AD-pathologieën getrouw te reproduceren. in het huidige onvermogen om een ​​bestaand model te genereren dat tegelijkertijd alle kenmerkende klinische kenmerken van de ziekte reproduceert zoals deze zich manifesteren bij menselijke patiënten.

Veel van de transgene AD-modellen zijn succesvol in het onafhankelijk tot overexpressie brengen van Ab-peptiden of tau-eiwitten en de daaropvolgende vorming van respectievelijk seniele plaques of NFT's, maar tot nu toe kunnen vrijwel geen modellen beide kenmerken parallel reproduceren,56 en veel minder getrouw de waargenomen patronen van neuronaal verlies reproduceren. en daaropvolgende gedragsstoornissen als gevolg.

For more information:1950477648nn@gamil.com