Onderzoek

Er zijn 3 onderzoeksrichtingen die CTH wil gaan financieren, hieronder vindt u een korte beschrijving van de verschillende richtingen.


de aanmaak van het schadelijke huntingtine eiwit stoppen.

Willeke van Roon-Mom, LUMC, Leiden

https://www.lumc.nl/org/humane-genetica/research/r...

De Ziekte van Huntington wordt gekenmerkt door de ophoping en klontering van het mutante huntingtin eiwit in de hersenen. Dit is het gevolg van een mutatie in het gen (DNA) dat codeert voor dit eiwit. Door de verlenging van de CAG-repeat in het gen krijgt het huntingtin eiwit een verlenging van een reeks glutamine (Q) aminozuren, en wanneer dit de grens van 35-36 Q’s overschrijdt gaat het eiwit klonteren. Hoe langer deze reeks van Q aminozuren (poly-Q), hoe eerder de gendrager ziek zal worden.

De blauwdruk voor alle eiwitten ligt opgeslagen in het DNA. Het DNA is een soort kookboek. Bij de ziekte van Huntington zit er een fout in de blauwdruk van het huntingtin eiwit. Het DNA wordt afgelezen en er wordt een boodschap molecuul gemaakt en dit boodschapmolecuul heet RNA. Dit RNA wordt dan weer afgelezen en zo wordt een eiwit gemaakt. Als je de ziekte van Huntington hebt, dan wordt zowel het gewone huntingtin eiwit als het schadelijke huntingtin eiwit aangemaakt in de hersenen. Het gewone huntingtin eiwit heeft een heleboel belangrijke functies in de hersencellen. Het schadelijke huntingtin schopt een heleboel van deze belangrijke functies door de war. En niet alleen dat, het zorgt er ook voor dat hele andere eiwitten ook hun eigen functies binnen de hersencellen niet meer kunnen doen.

Mijn groep bestudeert welke functies in hersencellen niet meer goed uitgevoerd kunnen worden doordat het schadelijke huntingtin eiwit gemaakt wordt. Ook kijken we of we bijvoorbeeld in bloed van Huntington patiënten ook kunnen meten welke functies niet meer goed uitgevoerd worden. Als er een therapie getest gaat worden in Huntington patiënten, zouden we dan in het bloed kunnen kijken of de therapie ervoor zorgt dat deze functies weer hersteld worden.

Mijn groep heeft zich gespecialiseerd in het ontwikkelen van antisense oligonucleotide therapieën die ervoor zorgen dat de RNA boodschapmoleculen veranderd worden of niet meer tot eiwit gemaakt worden. Zo kan er voorkomen worden dat er schadelijke huntingtin eiwit gemaakt wordt, of kan het eiwit minder schadelijk gemaakt worden. De komende jaren zou ik graag drie onderzoekslijnen in mijn groep willen uitvoeren:

  1. We hebben zelf, en in samenwerking met het Leidse Biotechnologie bedrijf Biomarin, al verschillende moleculen ontwikkeld waarvan we weten dat ze heel goed de aanmaak van het schadelijke huntingtin eiwit voorkomen, of die het huntingtin RNA veranderen zodat het huntingtin eiwit minder schadelijk is. In de komende jaren willen we deze moleculen verder testen zodat grote farmaceutische bedrijven deze moleculen door kunnen ontwikkelen en ze toegepast kunnen worden in de kliniek en getest kunnen worden in patiënten.
  2. Om de afbraak van het huntingtin boodschap molecuul te versnellen gaan we onderzoeken of er eiwitten aan het schadelijke huntingtin boodschap molecuul binden en die ervoor zorgen dat het sneller afgebroken wordt, zodat de hersencellen geen tijd meer hebben om er een eiwit van te maken. Of zijn er eiwitten die binden op het huntingtin DNA (de blauwdruk) die ervoor kunnen zorgen dat het boodschap molecuul niet meer gemaakt wordt? Zo ontdekken we misschien nieuwe moleculen die we als therapie kunnen ontwikkelen.
  3. De meeste therapieën worden ontwikkeld in cellen die gekweekt worden in het laboratorium. Voor hersenaandoeningen als de ziekte van Huntington is het moeilijk om goede kweekmodellen te vinden omdat hersencellen heel gecompliceerd zijn, en je geen cellen uit volwassen hersenen kunt kweken. Nieuwe technologische ontwikkelingen maken het mogelijk om hersencellen na te maken uit huidcellen. Huidcellen van Huntington patiënten zijn wel makkelijk te kweken. Met behulp van een moleculair trucje krijgen de gekweekte huidcellen een soort identiteitscrisis en gaan ze zich gedragen als hersencellen (neuronale geïnduceerde pluripotente cellen). Wij willen deze cellen gebruiken om nieuwe therapieën in te testen, omdat deze cellen het meeste lijken op hersencellen van Huntington patiënten. We gaan een aantal testen ontwikkelen waarmee we kunnen meten of deze cellen de ziekte van Huntington krijgen, zodat we kunnen meten of een medicijn werkt of niet.


Het klonteren van de eiwitten voorkomen.

Harrie Kampinga , UMCG/RuG, Groningen

http://www.rug.nl/staff/h.h.kampinga/

De Ziekte van Huntington wordt veroorzaakt een verlenging van een CAG-repeat (stukje DNA) in het huntingtin gen. Hierdoor krijgt het huntingtin eiwit een verlenging van een reeks aminozuren (glutamines, afgekort Q), waardoor het eiwit een grote kans heeft om te gaan klonteren in hersencellen. Hoe langer deze Q-reeks van aminozuren, hoe groter de kans op klontering en hoe eerder de gendrager ziek zal worden. Dit duidt er dus op dat de klontering aan de basis staat van de ziekte en dat voorkoming van deze klontering dus een mogelijke therapeutische optie is.

Alle cellen hebben enzymen die de kwaliteit van eiwitten controleren en ongewenste klontering tegengaan: chaperone eiwitten. Mijn groep bestudeert de rol van de verschillende chaperones al sinds jaren en heeft onderzocht waarom dit systeem bij het mutante huntingtin eiwit klaarblijkelijk faalt, en of chaperones dit systeem zodanig te activeren zijn dat de klontering van het mutante huntingtin eiwit kan worden tegengaan. Hierbij hebben wij een chaperone ontdekt met de naam DNAJB6 dat dit bijzonder goed kan. Recentelijk hebben we aangetoond dat, door met genetische manipulatie de concentratie van DNAJB6 in hersenen van muizen te verhogen, de aanvang van ziekte aanzienlijk kan worden uitgesteld. We weten inmiddels ook nauwkeurig hoe en waarom juist DNAJB6 zo goed werkt om juist klontering van eiwitten zoals het mutante huntingtin eiwit tegen te gaan.

Gebruikmakend van deze kennis willen wij de volgende jaren twee onderzoekslijnen beginnen:

  1. Zoeken naar mogelijkheden om de concentratie van DNAJB6 in hersencellen omhoog te brengen door:
    1. De regulatie van het gen beter te begrijpen (elk gen heeft een set volume knoppen, waarmee cellen meer of minder van het eiwit gaan maken).
    2. Zogenaamde “compounds” screens uit te voeren waarin we zoeken naar stofjes (toekomstige te ontwikkelen naar medicijnen) die de volume knoppen van het DNAJB6 gen op VOL kunnen zetten zodat de hersencellen meer DNAJB6 gaan maken. Hiertoe hebben we al samenwerkingen met bedrijven.
  2. Het werkzame deel van de chaperone DNAJB6 inbouwen in een therapeutisch toedienbaar molecuul. Dit klinkt eenvoudig, maar is complex en vereist o.a.:
    1. Verdere inzicht in de structuur (vorm) van dit werkzame deel.
    2. Het inpassen van die werkzame structuur in een ander molecuul zonder dat de werkzaamheid verloren gaat en zodanig dat het bij toediening stabiel blijft en ook in de hersenen terecht komt.


de afbraak van klonterende eiwitten verbeteren.

Eric Reits, AMC, Amsterdam

www.amc.nl/Reitsgroup

De Ziekte van Huntington wordt gekenmerkt door de ophoping en klontering van het mutante huntingtin eiwit in de hersenen. Dit is het gevolg van een mutatie in het gen (DNA) dat codeert voor dit eiwit. Door de verlenging van de CAG-repeat in het gen krijgt het huntingtin eiwit een verlenging van een reeks glutamine (Q) aminozuren, en wanneer dit de grens van 35-36 Q’s overschrijdt gaat het eiwit klonteren. Hoe langer deze reeks van Q aminozuren (poly-Q), hoe eerder de gendrager ziek zal worden.

Lang werd gedacht dat de eiwit-afbrekende enzymen in onze cellen moeite hadden om het mutante huntingtin eiwit af te breken. Deze enzymen (of vuilnismannen) zouden vast komen te zitten in de ontstane klonteringen, en moeite hebben om de poly-Q reeks af te breken. Mijn groep heeft de afgelopen jaren laten zien dat dit niet het geval is. De vuilnismannen blijven actief, en hebben geen moeite met de poly-Q reeks. Waarom krijgt het mutante huntingtin eiwit dan de kans om op te hopen en te gaan klonteren? En waarom alleen in bepaalde hersencellen?

We willen dat de komende jaren graag gaan onderzoeken, en hebben vier onderzoekslijnen die we graag uit willen voeren:

  1. We hebben recent ontdekt dat door de mutatie in het huntingtin eiwit het eiwit niet meer goed herkend wordt door de vuilnismannen. Eiwitten moeten eerst ‘bestickerd’ worden voor ze afgebroken worden, en er zijn veel enzymen in onze cellen die constant bekijken welke eiwitten oud of misvormd zijn en dan afgebroken moeten worden.Onze experimenten laat zien dat door de lange poly-Q reeks het mutante huntingtin eiwit niet goed herkend wordt. We willen de bestickering bestuderen (hoe wordt het goede huntingtin eiwit bestickerd en afgebroken, en wat gaat er verkeerd qua bestickering bij het mutante huntingtin eiwit?), en we willen de betrokken enzymen bestuderen en activeren, om zo herkenning en ook afbraak te verbeteren.
  2. Aanpassingen van de vuilnismannen. Uit ons onderzoek blijkt dat de vuilnismannen allerlei veranderingen kunnen ondergaan, ook gedurende de progressie van de ziekte. In de aangedane delen van de hersenen worden de vuilnismannen anders aangepast in vergelijking met de vuilnismannen in de hersendelen waar geen eiwitklontering plaats vindt. Zijn de aanpassingen van de vuilnismannen in niet-aangedane delen van de hersenen beschermend? Het mutante huntington zit ook in deze hersencellen maar wordt kennelijk efficiënter opgeruimd. Door dit te achterhalen willen we de vuilnismannen in de aangetaste hersendelen bijsturen.
  3. Al onze lichaamscellen maken het mutante huntingtin eiwit maar sommige cellen kunnen het eiwit efficiënter herkennen en afbreken. Sommige soorten hersencellen hebben veel klonteringen, andere soorten hersencellen juist weinig. En als we kijken hoe snel deze cellen het mutante huntingtin kunnen afbreken, zien we dezelfde verschillen terug, met een hoge afbraaksnelheid in die hersencellen die juist weinig klontering tonen. Wat is hun geheim? Is de herkenning van het mutante huntingtin beter, of zijn de vuilnismannen actiever?
  4. In samenwerking met een groot farmaceutisch bedrijf (CISTIM) testen we momenteel 300.000 bestaande medicijnen op een ontworpen cellijn waarin het mutante huntingtin eiwit wordt aangemaakt. Zijn er medicijnen die de ophoping tegengaan? Zijn deze specifiek genoeg (de afbraak van andere eiwitten moet niet veranderen)? Kandidaten die hieraan voldoen zullen worden onderzocht op hun werkingsmechanisme. Activeren ze vuilnismannen of chaperones, of andere (en onbekende) manieren? Zo kunnen we bestaande medicijnen testen, en geschikte kandidaten verder verbeteren tot een specifiek medicijn voor Huntington.

Door deze 4 onderzoekslijnen willen we de mechanismes achterhalen en die vervolgens kunnen manipuleren om zo tot een genezende therapie voor de ziekte van Huntington te komen.