Badanie pokazuje, że model Alzheimera w kubku może przyspieszyć opracowywanie leków

Dziesięć lat temu naukowcy wprowadzili nowy model badania choroby Alzheimera zwany Alzheimer's in a dish. Model ten wykorzystuje kultury dojrzałych komórek mózgowych zawieszonych w żelu, aby odtworzyć zmiany zachodzące w ludzkim mózgu w ciągu 10 do 13 lat w ciągu zaledwie sześciu tygodni. Ale czy ten model naprawdę odtwarza zmiany zachodzące u pacjentów? W nowym badaniu naukowcy z Mass General Brigham and Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) opracowali algorytm, aby obiektywnie ocenić, jak dokładnie modele Alzheimer's odzwierciedlają zmiany funkcjonalne i genetyczne w mózgach pacjentów. Wyniki opublikowane w czasopiśmie Neuron potwierdziły kluczowe podobieństwa, udowadniając, że model Alzheimer's in a dish może być używany do przyspieszenia oceny i rozwoju nowych leków.

Potwierdzenie skuteczności modelu

„Naszym celem jest znalezienie najlepszego modelu, który najdokładniej odzwierciedla to, co dzieje się w mózgach pacjentów z chorobą Alzheimera. Opracowaliśmy ten model 3D 10 lat temu, a teraz mamy dane, które sugerują, że może on przyspieszyć odkrywanie leków” — powiedział współautor badania dr Do Young Kim z Massachusetts General Hospital Department of Neurology.

Łączymy siły w walce z chorobą Alzheimera

Badanie było możliwe dzięki współpracy naukowców z dziedziny neuronauki i nauk systemowych, której celem było udoskonalenie metod leczenia choroby Alzheimera (AD). Przez dziesięciolecia głównym problemem badań nad AD były ograniczenia modeli mysich, które nie odtwarzają blaszek amyloidowych i innych charakterystycznych cech choroby występujących u ludzi.

„Stoimy przed fundamentalnym wyzwaniem: zrozumieniem, które wzorce naprawdę oddają złożoność choroby Alzheimera w ludzkim mózgu” – powiedział współautor badania dr Winston Hyde z BIDMC. „Przenosząc uwagę z pojedynczych genów na ścieżki biologiczne, stworzyliśmy system, który zmienia sposób, w jaki podchodzimy do odkrywania i testowania leków”.

Nowa platforma algorytmiczna

Naukowcy opracowali innowacyjną platformę analizy aktywności szlaku (IPAA), aby określić, które modele najlepiej odzwierciedlają zmiany funkcjonalne w AD i zidentyfikować kluczowe ścieżki dla rozwoju leków. W badaniu zidentyfikowali 83 dysregulowane ścieżki biologiczne wspólne dla próbek mózgu od zmarłych pacjentów z AD i modeli komórkowych 3D.

Jedną z badanych ścieżek jako dowód koncepcji była p38 MAPK (kinaza białkowa aktywowana mitogenem). Korzystając z inhibitora p38 MAPK, który wcześniej nie był testowany u pacjentów z AD, naukowcy byli w stanie znacząco zmniejszyć zmiany patologiczne AD w modelu laboratoryjnym, co podkreśla jego potencjał w badaniach klinicznych.

Skalowanie i przyspieszanie rozwoju leków

Model Alzheimer's in a Dish wraz z algorytmem IPAA pozwolił badaczom testować wiele leków jednocześnie. Setki zatwierdzonych leków i związków naturalnych zostały już przetestowane, co otwiera drzwi do badań klinicznych.

„Mamy teraz system, który nie tylko pozwala nam szybko testować nowe leki, ale także przewidywać, które z nich będą najskuteczniejsze” — powiedział dr Rudolph Tanzi, dyrektor McCance Center for Brain Health.

Przyszłość badań

Te postępy przybliżają medycynę do opracowania skutecznych leków na chorobę Alzheimera i przyspieszenia ich wprowadzenia do leczenia pacjentów. Nowe podejścia łączące zaawansowane technologie modelowania i algorytmiczną analitykę obiecują znacząco przyspieszyć walkę z tą złożoną chorobą.

Badanie opublikowano w czasopiśmie Neuron.