Problem opisany w pracy
TDP-43 to białko, które normalnie utrzymuje w ryzach pewne transkrypty RNA. Gdy znika z jądra, jak dzieje się w większości przypadków ALS i w około połowie przypadków otępienia czołowo-skroniowego, neurony nie umierają natychmiast. Badanie opublikowane w Nature 11 listopada donosi, że wchodzą w stan, który autorzy nazywają przeddegeneracyjnym: komórki zachowują kształt i połączenia, ale maszyneria uwalniająca neuroprzekaźniki na synapsie przestaje działać prawidłowo.
To odkrycie ma znaczenie, ponieważ przesuwa cel wcześniej. Jeśli neurony wciąż żyją, ale milczą, istnieje okno, w którym przywrócenie sygnału mogłoby przywrócić funkcję, zamiast prób odbudowy komórek, których już nie ma.
Jeden błąd splicingu odpowiada za większość szkód
Załamanie wynikało w dużej mierze z pojedynczego zdarzenia w genie UNC13A. TDP-43 normalnie blokuje ukryte miejsce splicingowe wewnątrz tego genu. Bez białka komórka odczytuje kryptyczny ekson, a powstałe białko UNC13A jest skrócone i niestabilne. UNC13A jest częścią maszynerii przygotowującej pęcherzyki synaptyczne do fuzji, więc jego utrata wycisza transmisję, zanim pojawi się jakakolwiek śmierć komórek.
Zespół zaprojektował antysensowne oligonukleotydy przełączające splicing – krótkie zmodyfikowane nici DNA, które wiążą RNA i ukrywają kryptyczne miejsce splicingowe. Zastosowane do ludzkich neuronów korowych i ruchowych rdzenia kręgowego oraz do humanizowanego modelu mysiego, cząsteczki skorygowały splicing i podniosły poziom białka UNC13A.
Jak wyglądało przywrócenie funkcji
Pomiary były elektryczne. Leczony neurony odzyskały spontaniczne i wywołane uwalnianie pęcherzyków synaptycznych, prawdopodobieństwo uwalniania na poszczególnych synapsach wróciło w stronę normy, a szersze sieci znów zaczęły wyładowywać się synchronicznie. To funkcje, które u pacjentów zawodzą jako pierwsze, i są mierzalne w szalce, co daje twórcom leków test do pracy.
UNC13A jest już genetycznie potwierdzonym celem: powszechne warianty zwiększające włączanie kryptycznego eksonu podnoszą ryzyko ALS. Kilka programów, w tym wysiłki firm, popycha podobne oligonukleotydy w stronę badań klinicznych. Ta praca dodaje bezpośredni dowód, że naprawa tego jednego miejsca splicingowego wystarcza do przywrócenia transmisji w ludzkich neuronach, przynajmniej w laboratorium.
Co wciąż pozostaje nieznane
Myszy z humanizowanym segmentem genu to nie ludzie z ALS. Badanie nie pokazuje, czy efekt się utrzymuje, czy dociera do neuronów ruchowych w rdzeniu kręgowym w użytecznych dawkach, ani czy zmienia przeżywalność. Dostarczanie pozostaje trudną częścią każdego oligonukleotydu wymierzonego w ośrodkowy układ nerwowy, a odstępy dawkowania u ludzi wciąż są opracowywane. Wynik to mocny argument mechanistyczny, a nie leczenie.