Nieuwe methode om ALS efficiënter te bestuderen

De neurodegeneratieve ziekte ALS veroorzaakt motorneuronendood en verlamming. Lang voor ze afsterven, verliezen de cellen echter het contact met de spieren naarmate hun axonen verschrompelen. Onderzoekers aan het Karolinska Institutet in Zweden hebben nu een nieuwe methode ontwikkeld die ons vermogen om axonen te bestuderen drastisch verbetert, zodat we tot een beter begrip kunnen komen van de pathologische ontwikkeling van ALS. De methode wordt beschreven in het wetenschappelijk tijdschrift Stem Cell Reports.

Alle neuronen hebben vezelachtige projecties die axonen worden genoemd, die bij motorneuronen extreem lang kunnen zijn – tot meer dan een meter – omdat ze zich moeten uitstrekken van het ruggenmerg tot de spieren in de armen en benen. We weten dat bij ALS de motorneuronen 'achterwaarts' afsterven en hun functionaliteit verliezen op de plaats waar de axonen de spier ontmoeten, alvorens gaandeweg te verschrompelen.

Door de aanwezigheid van RNA in een cel te onderzoeken, is het mogelijk te ontdekken welke genen aan- en uitgeschakeld worden, zodat we zicht krijgen op de functie en algemene gesteldheid van de cel. Bij neuronen met lange axonen is er een RNA-buffer in de axonen die hen in staat stelt snel te interageren met hun omgeving -- bv. spiercellen. Wetenschappers zijn zeer geboeid door het onderzoek naar het repertoire van RNA's in motoraxonen van gezonde individuen en ALS-patiënten om een dieper inzicht te verwerven in de ziekteprocessen. Dit is echter erg moeilijk gebleken omdat de hoeveelheid RNA in axonen miniem is. Als slechts één enkel cellichaam zich een weg baant door het axonenstudiemateriaal, zal het dat contamineren met zijn eigen RNA, waardoor het onmogelijk wordt na te gaan hoe het RNA-reservoir van de axonen eruitziet.

"We hebben nu een sterk verbeterde methode ontwikkeld voor deze zogenoemde Axon-seq", zegt Eva Hedlund, geassocieerd professor aan het Departement Neurowetenschappen van het Karolinska Institutet. "Het is een relatief goedkope, eenvoudige en zeer gevoelige methode, die we in detail hebben beschreven in onze studie, zodat ze kan worden gebruikt door andere onderzoekers die geïnteresseerd zijn in de studie van neuronale processen."

Haar onderzoeksgroep heeft de methode gebruikt voor onderzoek op motorneuronen die werden gegenereerd uit stamcellen van muizen en mensen. Hun resultaten tonen dat het reservoir van RNA's in axonen significant verschilt van dat van het cellichaam, wat een nieuwe ontdekking is. De onderzoekers onderzochten ook het transcriptoom van door ALS aangetaste motorneuronen en stelden vast dat in neuronen met de gemuteerde versie van het SOD1-gen die ALS veroorzaakt, het RNA-profiel van de axonen verschilde van dat van gezonde cellen.

"Veel genen waarvan bleek dat ze ontregeld zijn bij ALS zijn nodig voor het normale functioneren van de axonen en hun contact met de spier", zegt Jik Nijssen, doctoraatsstudent en samen met postdoc Julio Aguila Benitez hoofdauteur van de studie. "Veel van deze genen vormen mogelijke doelwitten voor toekomstige therapieën."

Vertaling: Bart De Becker

Bron: ScienceDaily