MDA Research Update #79

Muscolare Distrofia Associazione - USA
Research e Program Services Department
3/10/99

GENE THERAPY -- CONTROLLING GENETIC EXPRESSION

Quando terapeutici medicazioni sono presi orally o by iniezione, alto e basso livelli della terapeutici agent circolanti nel sangue will varie con il tempo. Livelli elevati della agent sono visto shortly dopo somministrazione, then livelli della agent inizia to decline, reaching i livelli più bassi proprio prior to receiving the next terapeutici dose. In certain Malattie, meglio controllo della alto e basso livelli di una terapeutici agent è altamente desirable so che un più moderate, Livelli terapeutici della agent è circolanti nel sangue over a più lunga periodo of tempo. A alto dose livelli Può cause tossicità problemi, e too basso di una circolanti livelli Può non be sufficientemente terapeutici. Comunque, in alcuni casi, implanted pumps può essere usata to deliver the agent dentro the bloodstream a a uniform livelli con il tempo.

La stessa thinking possono essere applicati to GENE THERAPY come well. It's conosciute che alcuni geni sono Spento o on come può essere richiede da una cellule. Ci sono meccanismi entro the cellule che controllo the expressions of specifico geni, turning them on o off come necessaria. Now, researchers a the University of Pennsylvania hanno sviluppate a metodo to controllo espressione of geni nato to somatica (corpo) cellule da una viral vector in gene Terapia protocols. Tutti geni sono controllata da una specifico promotore la quale, quando il promotore è legato da una "inneschi" molecole o gruppo delle molecole che forma a complessi con il promotore, è the segnale to inizia trascrizione della gene specifico per che promotore. It ha been shown che certain promotores possono essere attivata by specifico sottili molecole. It ha been asked se orale somministrazione della "inneschi" sottili molecole could attivare il promotore e its gene per meglio controllo del gene espressione to maintain Livelli terapeutici della gene's proteina con il tempo. La presenza o assenza of questo inneschi sottili molecole con il promotore turns il gene on o off, rispettivamente, allowing meglio terapeutici controllo del gene espressione.

Gene Terapia researchers sviluppate un adeno-associata virus (AAV) vector portatori il gene erythropoietin (Epo), e un secondo AAV vector contenente il promotore complessi che would controllo the espressione della Epo gene. AAV vectors can solo portano a sottili ammontare del DNA, thus, due vectors erano necessaria portatori the completata combinazione per fare il gene work. Anche, AAV vectors sonon't conosciute da causare ogni immune reazioni e, thus, sono safer in umana applicazione.

Queste vectors erano injected direttamente dentro muscoli scheletrici of entrambi topo e rhesus monkeys. La sottili-molecole farmaci rapamycin, capaci of activating the specifico promotore complessi usata in questo studio, era then dati orally al esame soggetti who erano monitored per the circolanti espressione of Epo. No espressione of Epo era visto fino alla rapamycin era administered. Dopo un somministrazione of rapamycin, i livelli of circolanti Epo rose in una livelli 100 fold sopra normale. It richiede 14 giorni dopo the singolo dose of rapamycin per i livelli of Epo to Ritorno a baseline. ripetuta dosi of rapamycin producevano in una suColorazioneable livelli of Epo, che venne dose dipendente. Persino dopo sei mesi of ripetuta rapamycin somministrazione nel topo model, non c'era decline in livelli of Epo relative al dose of rapamycin. Questa indicates no perdita di vector e geni dovuta a immunogenic o altre fattori. Anche, dopo periodi of ripetuta somministrazione of rapamycin, livelli of Epo would Ritorno a baseline quando rapamycin somministraziUna era fermato. Studi in rhesus monkeys sono indicanti queste stessa Risultano.

Evidence indicates che questo metodo of somatica gene Terapia fornisce un alternative to orale o injectable somministrazione of terapeutici agenti. Ye, X., ed altri. Regolati delivery of terapeutici proteine dopo in vivo cellule somatiche gene trasferitore. Science. 283:88-91:1999.

DMD E EXERCISE -- IMPACT OF BLOOD FLOW

Ricercatori hanno scoprirono a meccanismo che controlli sangue flow to exercising muscoli scheletrici che è mancante in DUCHENNE'S MUSCOLARI DYSTROPHY e suggeriscono che questo mancante meccanismo Può contribuire to La distruzione di muscolo tessuto in questa malattia. Il sangue vasi ai muscoli sono Importantee nel fornire the proper nutrients richiede to maintain l'attività livelli of che Muscoli. Quando a Muscoli è exercising, più nutrients sono richiede e sangue flow must aumento to meet the aumentati demand. Uno meccanismo to aumento the sangue flow è da causare the sangue Vasi to dilate (aumento di diametro). Entrambi neurogenic (sistema nervoso autonomo) e Chimici messengers can modify i livelli of Contrazione o dilatazione of vasi sanguigni, successivamente che colpisce sangue flow. Normalmente, il sistema nervoso autonomo maintains a livelli of Contrazione (tone) della sangue Vasi. In esercizio, questo effetto necessiti essere countered so dilatazione della sangue Vasi Può avvenire to permettono aumentati sangue flow. dall'ossido nitrico (NO) è una sottili molecole che performs questo funzione. Muscoli scheletrici normalmente ha the enzima che producente NO, ossido nitrico sintasi (nNOS), la quale attaches al distrofina complessi a the La membrana muscolare. Esercizio induces attivazione of nNOS, la quale causa un aumento in NO, la quale, a turno, causa the vasi sanguigni to dilate to meet the aumentati demand per nutrients delle Muscoli. In DMD, comunque, distrofina è mancante e questo distrugge the complessi nella quale nNOS normalmente attaches. Anche, the generale livelli of nNOS è ridotta in DMD. Senza NO a compensare per aumentati energia demands durante esercizio, the vasi sanguigni don't dilate e, in effetto, create un deficit nel sangue flow e nutrients al Muscoli. Questa è simile to ischemici lesione, dove sangue flow è interrupted, come quando a coaguli causa a ictus. Ricercatori suggeriscono che questa malattia causa aumentati danneggiamento di the Muscoli, ulteriori contribuisce al problem already causata da the mancanza of distrofina in DMD/BMD. It's suggerita dal questo evidenza che l'aumento sangue flow, possibilmente by manipulating livelli of NO in DMD pazienti durante esercizio, Può lessen the Danneggiamento dovuta a insufficient sangue flow. Thomas, GD, ed altri., Danneggiata metabolica modulazione di una-adrenergic vasostrizione in distrofina-deficienza muscoli scheletrici. Proceedings della National Academy of Sciences. 95:15090-15095:1998. Vedi anche: Bredt, DS. NO muscoli scheletrici derivato relaxing fattore in distrofia muscolare di Duchennee. Proceedings of National Academy of Sciences. 95:14592-14593:1998.

VOCAL CORD E PHARYNGEAL DEBOLEZZE -- Una nuova FORM OF DISTAL MIOPATIA

Ricercatori hanno caratterizzati Una nuova forma of DISTAL MIOPATIA. Miopatia distale sono a gruppo of Malattie nella quale debolezza e Atrofia muscolare inizia nel mani e/o piedi. Entrambi recessiva e dominante forme della malattia sono stati precedentemente descritti. Una nuova autosomica dominante forma con vocal cord e faringeale debolezza ha been identificate in una grossi famiglia, e the loco ha been collegate al cromosoma 5q31. Questa malattia è denominati VCPDM. Nella famiglia studiarono, età of inizio Gammad dal 35 a 57 anni, con un media età of inizio of 47.5 anni. La malattia è solitamente caratterizzati come l'inizio del con debolezza, solitamente nel piedi e ankles, ma it può esseregin nel mani. Debolezza può essere asimmetrichely (solo ad un lato della corpo) ma eventually diviene simmetriche, che colpisce piedi e mani on entrambi sides della corpo. La gastrocnemio (the grossi polpaccio Muscoli) è solitamente risparmiati. La estensore (opens the mani) Muscoli sono solitamente affetti to variabile degrees. Corde vocali e faringeale Debolezza muscolare Può o Può non be presente a inizio. It's Importantee to monitor the decorso of vocal cord e faringeale Debolezza muscolare to distinguish it dal altre distale miopatie. Debolezza della deltoide spalla Muscoli era visto occasionalmente, ma no colpite era visto on muscolatura oculare. Entro the regioni of interesse nel cromosoma 5q31, un gene è pensarono essere a buoni candidate, e it ha been chiamato HSRNASMAP nel europei molecolare Biology Library. Questa gene Codifica una a putative fattore di trascrizione che contiene a bromodomain altamente espresso nei muscoli scheletrici. Feit, H., ed altri. Corde vocali e faringeale debolezza con autosomica dominante distale miopatia: cliniche descrizione e gene localizzazione to 5q31. American Journal of gene umanotica. 63:1732-1742:1998.

PRIMARY SYSTEMIC Carnitina carenza (SCD)

Primari Sistemico La carenza di carnitina (SCD) è un malattia recessiva autosomica caratterizzati by progressive cardiomiopatia, scheletrico miopatia, ipoglicemia e iperammoniemia. SCD ha anche been collegate to sindrome della morte improvvisa infantile (SID). Studi hanno suggerita un difetto nel Carnitina trasporto sistema nella membrana plasmatica in cellule of SCD pazienti e in un modello di topo della malattia chiamate Giovanile visceral steatosis (jvs). Ricercatori clonarono e analizzarono the funzione di una novel trasportatore proteina, OCTN2, che venne shown to hanno the Abilità to trasporto Carnitina in una sodio-dipendente manner. il gene per OCTN2 è chiamate SLC22A5. Una mutazione nel topo gene affetti Carnitina trasporto, e Quattro differenti mutazioni in questo gene erano trovata in umana SCD pazienti dal tre famiglie. Data indicano che perdita di questo gene funzione Risultano in SCD.

Carnitina ha un Importantee ruolo in metabolismo lipidico, Actinag come un obligatory cofattore per beta-ossidazione of acidi grassi by facilitating il trasporto della catena lunga acidi grassi attraverso the mitocondriale interna membrane come acilcarnitina esteri. Come entrambi muscoli scheletrici e cardiaco use acidi grassi come a chiave energia sorgenti, La carenza di carnitina in queste tessuti possono potare a cardiomiopatia, Debolezza muscolare e Reye sindrome. La topo model, jvs, venne mappata e era trovata essere syntenic to umana malattia loco CDSP a 5q31. Ricercatori trovata che OCTN2 trasporta Carnitina con alto specificità e è espresso in aree nella quale Carnitina è physiologically Importantee, tipo la reni, muscoli scheletrici, placenta, cuore e prostate. OCTN2 è anche sodio-ion dipendente in order to funzione maximally.

Risultati indicano che primaria sistemico La carenza di carnitina è causata da the perdita di OCTN2 Trasportatore della carnitina funzione. In entrambi umana e topo, OCTN2 è espresso in reni, dove it possono avere un ruolo nel re-absorption di carnitina dal urine by circolanti sangue to maintain plasma Carnitina livelli. Perdita of OCTN2 funzione in reni Può result in eccessiva perdita di Carnitina dentro the urine, portante to basso Carnitina livelli in plasma. In tessuti tipo la muscoli scheletrici e cardiaco, la quale richiede Carnitina per energia produzione, the mancanza of OCTN2-mediata apporto di carnitina dentro the cellule would cause grave fenotipi, tipo la cardiomiopatia, Debolezza muscolare e Reye sindrome. Localizzazione of questo gene can ora permettono per genetica vagliatura. Nezu, J-I., ed altri. Primari sistemico La carenza di carnitina è causata da mutazioni in un gene codificanti sodio ion-dipendente Trasportatore della carnitina. Nature Genetica. 21:91-94:1999.

NOTES dal AMYOTROPHIC LATERAL SCLEROSIS (SLA) RESEARCH:

Ricercatori hanno determinarono dal studi della transgenic topo model della SOD1 mutante forma of FAMILIARE SLA (FALS) che c'è una rallentamento of trasporto of materials down the assoni visto come iniziale come sei mesi prior to malattia inizio. Certain materials dovrebbe essere trasportata by what è chiamato lenta trasporto meccanismo. Ricercatori suggeriscono che la lenta trasporto della mutante SOD1 da sola Può cause lesione to questo sistema, provocante una rallentamento della movimento of altre materials down the assoni. Tubulina, un Importantee strutturali proteina, è un of il primo essere affetti in questo rallentamento of trasporto. Normale trasporto of materials down the assoni è Importantee per the health e mantenimento della struttura della assoni e its terminus on its bersglio Muscoli. Alcune nervo cellule corpi localizzato nel middle della più bassa back (lumbar midollo spinale) send their assoni ai muscoli della foot, la quale può essere come much come tre piedi away. Assonale trasporto must traverse l'intera lunghezza della assoni. A ritardo nel trasporto of materials con il tempo può provocare la deplezione della Importantee componenti to maintain the health della assoni, la quale può provocare la morte della terminale assoni, causante perdita di Innervazione muscolare e funzione. Williamson, TL e Cleveland, DW. Lentaing of assonali trasporto è una molto iniziale evento nel tossicità of SLA-collegate SOD1 mutantes to neuroni motori. Nature Neuroscience. 2:(1):50-56:1998.

Ricercatori studying spinali cords of SPORADIC SLA (SALS) pazienti trovata un aumento in Alterazioni delle proteine delle composizione 4-hydroxynonenal (HNE), la quale è una produce della membrana lipidi peroxidation. Peroxidation è una Chimici reazione la quale causa danneggiamento di Importantee cellule membrane, che colpisce them entrambi strutturalmente e funzionalmente. Peroxidation è dovuta a aumentati ossidazione (reazioni con ossigeno) by radicali liberi prodotto durante normale metabolica processi. Normalmente, sufficiente antiossidante molecole sono presente to pick up eccesso radicali liberi prima Danneggiamento Può avvenire.

Uno della main composizioni alterato by HNE era trovata essere the astrocytic glutamato trasportatore, EAAT2. Danneggiamento to questo trasportatore sistema ha precedentemente been implicated in glutamato excitoxicity dei neuroni motori come una base per SLA. Data would suggeriscono che lipidi membrane peroxidation seguito da ulteriori Danneggiamento by HNE to trasportatore sistemi gioca un ruolo nel cascade delle cellule morte dei neuroni motori come visto in SLA. Pedersen, WA, ed altri. Proteina modificazione delle lipidi peroxidation produce 4-hydroxynonenal nel spinali cords of amyotrophic lateral sclerosis pazienti. Annals of Neurologia. 44:819-824:1998.

Recent ricerche ha indicano myriad funzioni condotti delle molecole ossido nitrico (NO). Evidence ha shown it agisce come a neurotoxin e, thus, è dangerous to nervo cellule. Ma it's anche visto to actually be a trasmittente of nervose informazioni dal un cellule un altro. It ha anche been trovata che, sotto alcuni conditions, NO è una neuroprotectant aiding in its sopravvivenza in alcuni forme of lesione. Ricercatori hanno trovata che nNOS, the forma neuronale della enzima responsabile per the produzione di NO, è espresso maggiorpartemente in sensorio e autonomic neuroni della CNS che AREN'T damaged in AMYOTROPHIC LATERAL SCLEROSIS (SLA). La presenza of NO in queste cellule può essere a sopravvivenza fattore per queste cellule in pazienti con SLA. Neuroni motori spinali, the cellule destroyed in SLA e SPINAL MUSCOLARI ATROFIA (SMA), don't normalmente espressa nNOS e don't produce their own NO. Nonmotor neuroni (those che send messages fra neuroni to stimulate o inibisce azioni) anche apparire to hanno a protettivi meccanismo contro gli effetti tossici of NO, devono esposizione be too grandi. Comunque, sotto eccessiva glutamato excitotoxicity, it's suggerita che NO possono essere rilasciata dal queste nonmotor neuroni e cause effetti tossici on neuroni motori over un periodo of tempo. La neuroni motori don't apparire to hanno the stessa protettivi meccanismo contro NO. Urushitani, M., ed altri. Meccanismo of selettiva motor neuronale morte dopo esposizione del midollo spinale to glutamato: coinvolgimento of glutamato-indotte ossido nitrico in neuroni motori tossicità e nonmotor neuron protection. Annals of Neurologia. 44:796-807:1998.

Per alcuni tempo ora, researchers hanno identificata a correlazione fra mutante SOD1 e FAMILIARE AMYOTROPHIC LATERAL SCLEROSIS (FALS). Much work ha been conducted on the suggerita ruolo in antioxidation, dove the mutante forma fails to perform questo Importantee protettivi funzione. Now, researchers hanno trovata evidenza che suggerisce altro meccanismo by la quale mutante SOD1 Può cause the morte dei neuroni motori.

Apoptosi, o programmed cellule morte, è identificata come a sistema presente entro tutti cellule e consiste of entrambi pro- e anti-apoptotic geni. Queste fattori seem to act in una balancing fashion fra life e morte della cellule. Comunque, once the balance ha been tipped in favor delle cellule morte, a cascade of biochimiche eventi iniziano la quale essenzialmente dismantles the cellule dal interno out. La stimolo per cellule morte sono variava e, in neuroni motori, excitotoxicity ha been suggerita come un iniziale inducer delle cellule morte.

Ricercatori hanno ora trovata che mutante SOD1 can attivare a molecole chiamate caspasi-1, o ICE, lunga implicated nel cascade delle cellule morte. Attivazione of questo molecole, a turno, sets off a cascade of segmentazione (splitting o cutting apart) di varie molecole entro the cellule, infine portante to cellule morte. Alcune researchers refer to questo cascade come the "final comuni percorso" of programmed cellule morte. In esperimenti, mutante SOD1 cellule erano esposti to xanthine ossidasi, la quale agisce to aumento ossidativa processi, provocante in insult o lesione al cellule. Con questo aumentati stress, caspasi-1 era attivata e the cellule began the cascade to cellule morte.

Ricercatori suggeriscono a due-stage model delle cellule morte dove c'è un inheritable molecolari difetto (mutante SOD1) la quale makes the cellule suscettibile to lesione, come si ha in stress ossidativo. Questa implies che those pazienti con una mutante SOD1 Può richiede un aggiunta insult to fanno scattare cellule morte. Anche, questo suscettibilità può essere età dipendente come well.

It's been suggerita che un numero of ambientali e/o genetica fattori Può combine to stimulate entrance dentro the final comuni percorso delle cellule morte. Quando ci sono a numero of fattori combinante their effetti, it makes it estremamente difficile per determinare ultimate causa delle malattie simili SLA, o per determinare ogni significante correlazione of ogni singolo fattore come a Maggiore contributor to SLA. Pasinelli, p., ed altri. Caspase-1 è attivata in cellule nervose e tessuto con amyotrophic lateral sclerosis-associata mutazioni in copper-zinc superossido dismutase. Proceedings della National Academy of Sciences. 96:(26):15763-15768:1998.

In altro studio coinvolgono caspasi in apoptotic attivazione, researchers trovata che bloccanti caspasi attivazione allows per aumentati sopravvivenza rates of transplants of nervose tessuto in una Parkinson's malattia animal model. iniziale studi indicano che nigral (substantia nigra) neuronale cellule grown in colture in preparation per trapiantata mostrarono un aumentati sopravvivenza rate in colture, quando coltivati con la caspasi inibitore composizione Ac-YVAD-cmk. cellule pretreated con la stessa inibitore prior to attuano trasferitore dentro the encefalo della animal model anche la maggior parterarono a Maggiore sopravvivenza rate of 31 percento to 41 percento, comparata a quelle non trattata (9 percento to 11 percento sopravvivenza rate). Parkinson's malattia colpisce a specifico popolazione dei neuroni in una specifico area della encefalo, la quale, perché delle loro localizzata popolazione, lends da sola to grafting. Malattie tipo la AMYOTROPHIC LATERAL SCLEROSIS (SLA) hanno a much più diffuse distribuzione dei neuroni (entrambi nel encefalo e the midollo spinale) che sono affetti e, come tipo, wouldn't prontamente lend in una grafting tipo of approccio. Comunque, come il rapporto sopra would indicano, there può essere a possibili applicazione to bloccanti caspasi attivazione che Può prevengono the morte of queste neuroni motori per un periodo of tempo. Schierle, GS., ed altri. Caspase inibizione riduce apoptosi e aumenta sopravvivenza of nigral transplants. Nature Medicine. 5:(1):97-100:1999.

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