C93 Antioxiderende geneesmiddelen onthullen het potentieel voor patiëntstratificatie bij ALS

27-11-2019

MNDA-SYMPOSIUM PERTH: PRESENTATIES 19 DEC.

Sessie 8A: Ziektemodellen

Laura Ferraiuolo

Achtergrond: De geneeskunde laat de veralgemenende aanpak zo stilaan varen en spitst zich in de plaats daarvan hoe langer hoe meer toe op de manier waarop individuele genetische kenmerken de behandelingsrespons bepalen. Therapeutische benaderingen tot ALS zijn altijd al moeilijk gebleken. Dit is te wijten aan de ontzaglijke genetische en fenotypische heterogeniteit van de ziekte. We hebben een rechtstreeks herprogrammeringsprotocol ontwikkeld om neuronen en astrocyten te produceren die de epigenetische kenmerken van de donoren behouden en die de voornaamste kenmerken van de ALS-pathologie reproduceren, waaronder astrocyte toxiciteit. Een binnen de onderneming uitgevoerde hogedoorvoerscreening van geneesmiddelen heeft samenstellingen met een patiëntspecifiek neuroprotectief profiel geïdentificeerd.

Doelstellingen: Het doel van deze studie was het ontcijferen van transcriptionele handtekeningen die een onderscheid maken tussen verschillende patiëntresponders die elk op een bepaalde manier op een geneesmiddel reageren. Verder onderzocht de studie de respons op een geneesmiddel op cellulair niveau.

Methodes: We genereerden astrocyten uit drie onaangetaste individuen, 3 C9ORF72-, 3 SOD1- en 3 sALS-patiënten om de actiemodi te identificeren van Riluzol en twee recent geïdentificeerde samenstellingen. Een combinatie van immunofluroscente benaderingen, functionele studies om de glutamate behandeling en de mitochondriale functie te beoordelen, alsook RNA-sequencing van polygeadenyleerde RNA’s werd ingeschakeld om patiëntspecifieke pathogene kenmerken en geneesmiddelenresponsen te identificeren.

Resultaten: Immunokleuring en functionele studies toonden aan dat astrocyten die werden afgeleid van SOD1-patiënten over het algemeen significant hogere niveaus van misgevouwen SOD1-aggregaten vertonen, terwijl C9ORF72 significant hogere niveaus van p62-puncta vertoont. SOD1-astrocyten vertonen een gefragmenteerd mitochondriaal netwerk terwijl er bij C9ORF72 eerder sprake is van gefuseerde mitochondria. Bovendien vertonen C9ORF72-astrocyten significante schade in de glutamaatopname. Het is interessant dat sALS-astrocyten een mix van kenmerken vertonen, waaronder accumulatie van p62, SOD1-misvouwing en TDP43-kernverlies en cytoplasmische aggregatie. Trajectanalyse van de RNA-sequentiegegevens toonde een grote upregulatie aan van pro-inflammatoire trajecten in SOD1-astrocyten terwijl C9ORF72-trajecten schade vertoonden aan het RNA-metabolisme en -transport. Verdere functionele en transcriptionele analyse die rekening houdt met de geneesmiddelenrespons, ongeacht het patiëntgenotype, identificeerde specifieke functionele en transcriptionele kenmerken die ons in staat stelden geneesmiddelenresponders te identificeren voor Riluzol en twee bijkomende samenstellingen die werden geïdentificeerd in deze studie. Bovendien identificeerden we specifieke genhandtekeningen van patiëntresponders op een bepaald geneesmiddel dat een complete ommekeer demonstreerde na behandeling met het geneesmiddel. Dezelfde genhandtekening is afwezig bij controlegevallen alsook bij patiënten die niet-responder zijn op een specifieke samenstelling, wat aangeeft dat het geneesmiddel ageert op een groep van transcripten die specifieke mechanismen identificeert die beschadigd zijn in één groep patiënten en niet in een andere.

Discussie en conclusies: Met behulp van van patiënten afgeleide cellen heeft deze studie pathologische en transcriptionele patiëntspecifieke kenmerken geïdentificeerd, waarvan er sommige  genotypegedreven zijn terwijl andere idiosyncratisch zijn, die een groot potentieel hebben voor patiëntstratificatie en precisiegeneeskundebenaderingen.

Vertaling: Bart De Becker

Bron: Abstract Book symposium Perth