Η ασθένεια προκαλείται από μια μετάλλαξη στο γονίδιο hd το οποίο κωδικοποιεί την πρωτεΐνη χαντικτίνη (htt). Τα μεταλλαγμένα αλληλόμορφα έχουν περισσότερα από το φυσιολογικό επαναλαμβανόμενα τρινουκλεοτίδια CAG και η επέκταση των επαναλήψεων CAG έχει σαν αποτέλεσμα την παραγωγή μιας πρωτεΐνης με εκτεταμένη πολυγλουταμινική περιοχή. Το γονίδιο hd χαρτογραφείται στο μικρό βραχίονα του χρωμοσώματος 4 (πιο συγκεκριμένα στην θέση 4p16.3) και αποτελείται από 67 εξώνια ενώ η αντίστοιχη πρωτεΐνη, η χαντικτίνη, αποτελείται από 3144 αμινοξέα. Τα φυσιολογικά αλληλόμορφα αποτελούνται από 10-29 επαναλαμβανόμενες τριπλέτες CAG που κωδικοποιούν κατάλοιπα γλουταμίνης. Αντιθέτως στους πάσχοντες από HD έχουν εντοπισθεί από 36 έως και 121 επαναλήψεις CAG (με μέσο όρο τις 44). Ο αριθμός των επαναλήψεων σχετίζεται αντιστρόφως ανάλογα με την ηλικία εκδήλωσης της νόσου. Ακόμη η πρόοδος της ασθένειας είναι ταχύτερη στους ασθενείς που φέρουν μεγάλο αριθμό CAG επαναλήψεων (Kremer et al., 1994).
Αρκετές ερευνητικές ομάδες υποστηρίζουν ότι η χορεία του Huntington οφείλεται στο γεγονός ότι η επέκταση των CAG τριπλετών προσδίδει στην πρωτεΐνη htt νέες καταστρεπτικές ιδιότητες και άρα η εν λόγω μετάλλαξη θα πρέπει να κατατάσσεται στις gain of function μεταλλάξεις. Κάποιοι από τους προτεινόμενους μηχανισμούς που καλούνται να εξηγήσουν αυτήν την υπόθεση είναι η συσσωμάτωση πρωτεϊνών, η διαταραχή της ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης, η μιτοχονδριακή δυσλειτουργία και η διαταραχή της αυτοφαγίας και της λειτουργίας του πρωτεασώματος (Imarisio et al., 2008).
Αν και πολύ λίγα είναι γνωστά σχετικά με τις φυσιολογικές λειτουργίες της htt προτείνεται ότι έχει αντι-αποπτωτική δράση, ότι παίζει σημαντικό ρόλο στην εμβρυϊκή ανάπτυξη (και μάλιστα στα πρώιμα στάδια αυτής πριν την οργανογένεση), καθώς και ότι συμβάλλει στη ρύθμιση της μεταγραφής και της συναπτικής δραστηριότητας των νευρώνων. Φαίνεται επομένως ότι η εν λόγω πρωτεΐνη παίζει σημαντικό ρόλο στη φυσιολογία των νευρώνων και στην ανάπτυξη. Βασιζόμενοι σε αυτό κάποιοι ερευνητές προτείνουν ότι στην περίπτωση της HD η μετάλλαξη του hd (ή ΙΤ15) γονιδίου ανήκει στις loss of function περιπτώσεις και άρα ότι είναι η απώλεια κάποιων απαραίτητων για το κύτταρο λειτουργιών της htt που ευθύνεται για την νευροπαθοφυσιολογία της νόσου και όχι τόσο η απόκτηση τοξικών ιδιοτήτων από την πρωτεΐνη. Υπάρχουν πειραματικά δεδομένα που υποδεικνύουν τόσο τη μία όσο και την άλλη υπόθεση, υποδηλώνοντας με τον τρόπο αυτό ότι η εκτεταμένη πολυγλουταμινική περιοχή επηρεάζει πολλές πλευρές της βιολογίας της πρωτεΐνης htt (Caviston and Holzbaur, 2009).
Μια άμεση θεραπευτική προσέγγιση που εξετάζεται στην περίπτωση της HD είναι η καταστολή της έκφρασης του μεταλλαγμένου hd γονιδίου εκμεταλλευόμενοι το φαινόμενο της παρεμβολής του RNA (RNA interference). Η χρήση μικρών παρεμβαλλόμενων RNA (siRNA) μπορεί να καταστείλει τη συσσώρευση της τοξικής μεταλλαγμένης htt. Το αρχικό πρόβλημα που έπρεπε να αντιμετωπιστεί ήταν η ανικανότητα των siRNAs να διακρίνουν μεταξύ των φυσιολογικών μεταγράφων και αυτών που φέρουν τις εκτεταμένες CAG επαναλήψεις. Δεδομένης της σημαντικής λειτουργίας της htt πρωτεΐνης για την εμβρυϊκή ανάπτυξη αλλά και για την κυτταρική επιβίωση στην ενήλικο ζωή, η ταυτόχρονη αποσιώπηση και του μεταλλαγμένου και του φυσιολογικού αλληλομόρφου απεδείχθη ότι έχει καταστροφικά αποτελέσματα (Pfister and Zamore, 2009).
Έτσι 2 νέες μελέτες (Lombardi et al., 2009; Pfister et al., 2009) επικεντρώθηκαν στην ανίχνευση SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) που διακρίνουν το φυσιολογικό από το μεταλλαγμένο γονίδιο, ενώ μια άλλη ερευνητική ομάδα (Zhang et al., 2009) ανακάλυψε μια μικροέλλειψη στο σχετιζόμενο με την HD αλληλόμορφο, η οποία είναι απούσα στο φυσιολογικό αλληλόμορφο (Pfister and Zamore, 2009).
Με τον τρόπο αυτό βρέθηκαν πολλοί πολυμορφισμοί στην κωδική περιοχή του γονιδίου όπως και στην 3’ μη μεταφραζόμενη περιοχή καθώς και η μικροέλλειψη Δ2642 στο εξώνιο 58 του μεταλλαγμένου γονιδίου. Τα siRNAs που σχεδιάστηκαν εν συνεχεία μπορούσαν με αποτελεσματικό τρόπο να καταστείλουν την έκφραση μόνο των μεταγραφικών προϊόντων του μεταλλαγμένου αλληλομόρφου. Το μεγαλύτερο ποσοστό των ασθενών είναι ετερόζυγοι για τουλάχιστον έναν από όλους αυτούς τους πολυμορφισμούς. Ακόμη, στην περίπτωση που δεν ήταν δυνατό να σχεδιαστεί siRNA που να διακρίνει αποτελεσματικά τα 2 μετάγραφα, χρησιμοποιούνταν siRNAs που στόχευαν εκλεκτικά σε δύο πολυμορφισμούς (Pfister and Zamore, 2009).
Πιο αναλυτικά, βρέθηκε από μελέτες σε κυτταρικές σειρές ινοβλαστών ότι η αποσιώπηση του μεταλλαγμένου αλληλομόρφου που έφερε τη μικροέλλειψη Δ2642 είχε πολύ ευεργετικά αποτελέσματα σε ό,τι αφορά την επιβίωση των νευρώνων ενώ η αποσιώπηση και του φυσιολογικού και του μεταλλαγμένου αλληλομόρφου είχε σαν αποτέλεσμα την ενεργοποίηση της κασπάσης 3 και κατ’ επέκταση τον κυτταρικό θάνατο. Η εν λόγω μικροέλλειψη υπολογίζεται ότι ανευρίσκεται στο 40-50% των πασχόντων από HD. Από τις μελέτες άλλων ερευνητικών ομάδων εντοπίστηκαν 3 SNPs που ανευρίσκονται στο 75% περίπου των ασθενών και για τη στόχευση των μεταλλαγμένων αλληλομόρφων που φέρουν τους πολυμορφισμούς αυτούς σχεδιάστηκαν 5 siRNAs. H ανάπτυξη νέων και περισσότερο ευαίσθητων τεχνικών για την ανίχνευση των πολυμορφισμών όπως επίσης και η μελέτη μεγαλύτερου εύρους δειγμάτων θα φανεί μελλοντικά πολύ χρήσιμη για τη θεραπευτική εφαρμογή του RNAi στην περίπτωση της HD (Pfister and Zamore, 2009).
Ωστόσο, πριν καταστεί δυνατή η θεραπευτική εφαρμογή του RNAi θα πρέπει να απαντηθούν ορισμένα ερωτήματα. Αρχικά, θα πρέπει να αποκλειστεί η ανεπιθύμητη αποσιώπηση γονιδίων με αλληλουχίες μερικώς συμπληρωματικές με αυτές των siRNAs αλλά και η ενεργοποίηση του ανοσοποιητικού συστήματος. Ακόμη θα πρέπει να εξεταστεί η πιθανότητα ανταγωνισμού για την παρεμβολή του RNA μεταξύ των συνθετικών siRNAs και των ήδη υπαρχόντων στα κύτταρα (αφού το συγκεκριμένο φαινόμενο αποτελεί έναν φυσιολογικό μηχανισμό ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης). Ακόμη η ασφάλεια και η αποτελεσματικότητα μιας τέτοιας θεραπευτικής προσέγγισης εξαρτάται και από την επιλογή του κατάλληλου φορέα αλλά και της κατάλληλης μεθόδου μεταφοράς των siRNAs. Χωρίς αμφιβολία η περαιτέρω μελέτη αυτής της διαδικασίας αλλά και η αντιμετώπιση των προαναφερθέντων προβλημάτων θα ανοίξει τον δρόμο για έναν νέο τρόπο αντιμετώπισης ασθενειών όπως η HD (Pfister and Zamore, 2009).
Ενδεικτική Βιβλιογραφία:
1. Engelsen, B.: Neurotransmitter glutamate: its clinical importance. (1986). Acta Neurol Scand, 74, 337–355
2. Kumar, P., Kalonia, H. and Kumar, A. Huntington’s disease: pathogenesis to animal models. (2010). Pharmacol. Rep., 62, 1-14
3. Kremer, B., Goldberg, P., Andrew, S.E., Theilmann, J., Telenius, H., Zeisler, J. and Squitieri, F. A worldwide study of the Huntington’s disease mutation. The sensitivity and specificity of measuring CAG repeats. (1994). N. Engl. J. Med., 330, 1401–1406
4. Imarisio, S., Carmichael, J., Korolchuk, V., Chen, C.W., Saiki, S., Rose, C., Krishna, G., Davies,
J.E., Ttofi, E., Underwood, B.R. and Rubinsztein, D.C. Huntington’s disease: from pathology and genetics to
potential therapies. (2008). Biochem. J. 412, 191–209
5. Lombardi, M.S., Jaspers, L., Spronkmans, C., Gellera, C., Taroni, F., Maria, E.D., Donato,
S.D. and Kaemmerer, W.F. A majority of Huntington’s disease patients may be treatable by individualized
allele-specific RNA interference. (2009). Exp Neurol 2009;217:312–319
6. Pfister, E.L. and Zamore, P.D. Huntington’s disease: Silencing a brutal killer. (2009). Exp. Neurol.
220, 2, 226–229
7. Pfister, E.L., Kennington, L., Straubhaar, J., Wagh, S., Liu, W., DiFiglia, M., Landwehrmeyer, B.,
Vonsattel, J.P., Zamore, P.D. and Aronin, N. Five siRNAs Targeting Three SNPs May Provide Therapy for
Three-Quarters of Huntington’s Disease Patients. (2009). Curr. Biol., 19, 774–778
8. Zhang, Y., Engelman, J. and Friedlander, R.M. Allele-specific silencing of mutant Huntington’s
disease gene. (2009). J. Neurochem., 108, 82–90
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου