نشان داده شده است که الیگونوکلئوتیدهای آنتی سنس (ASOs) به طور موثر نقایص را در مدل های پیش بالینی سندرم تیموتی، یک اختلال رشد عصبی مرتبط با عوارض و مرگ و میر قابل توجه نجات می دهند. محققان دانشگاه استنفورد یک درمان ASO را توسعه دادند که خطای اتصال را که منجر به بیان یک نوع افزایش عملکرد در زیر واحد یک کانال کلسیمی دارای ولتاژ می شود که به طور گسترده در مغز در حال رشد بیان می شود، تصحیح می کند.
ASO کمبودهای سلولی و عملکردی را که به طور معمول بر نورون‌های قشر مغز در این اختلال رشد عصبی در ارگانوئیدهای قشری و مجموعه‌های پیش‌مغز مشتق شده از بیماران مبتلا به سندرم تیموتی تأثیر می‌گذارد، احیا کرد. این یافته ها به یک مدل in vivo ترجمه شد، که در آن ارگانوئیدهای قشر مشتق از سلول های بنیادی انسان کاشته شده و در مغز موش ادغام شدند. این آزمایش‌ها یک استراتژی جدید نجات ژنتیکی را برای یک اختلال عصبی ویرانگر نشان می‌دهد.
این مقاله پژوهشی، «رویکرد درمانی الیگونوکلئوتیدی آنتی سنس برای سندرم تیموتی” منتشر شد در طبیعت.
یک نوع افزایش عملکرد متصل به هم
سندرم تیموتی نوع 1 بر چندین سیستم اندام تأثیر می گذارد و یکی از شایع ترین علل ژنتیکی اختلال طیف اوتیسم و صرع است. اختلال رشد عصبی ناشی از یک نوع غیرمعنای افزایش عملکرد در CACNA1C، یک زیرواحد از کانال کلسیمی با ولتاژ-دردار نوع L CaV1.2 است که به طور گسترده در سیستم عصبی در حال رشد و بزرگسالان بیان می‌شود. انواع رایج CACNA1C همچنین به شدت با سایر اختلالات عصبی روانپزشکی مانند اسکیزوفرنی، اختلال دوقطبی و اختلال نقص توجه و بیش فعالی مرتبط است.
نورون‌های بیماران مبتلا به سندرم تیموتی نوع 1 دارای سطوح قابل‌توجهی بالاتر از شکل اتصال CACNA1C با اگزون 8A در مقایسه با نورون‌های کنترل هستند. پیوند CACNA1C در موش ها و انسان ها از نظر تکاملی تنظیم می شود و در طول توسعه اولیه، استفاده از اگزون را از اگزون 8A به 8 تغییر می دهد. نشان داده شده است که گنجاندن هر یک از این اگزون های متصل به هم منحصر به فرد منجر به ایزوفرم های کانال با خواص الکتروفیزیولوژیکی مشابه می شود. این یافته ها نشان می دهد که کاهش گنجاندن ایزوفرم 8A CACNA1C می تواند یک استراتژی درمانی برای سندرم تیموتی نوع 1 باشد.
پتانسیل پیش بالینی ASOs برای سندرم تیموتی
ASO ها اولیگونوکلئوتیدهای کوتاهی هستند که می توانند به RNA های هدف متصل شوند، تخریب سیتوپلاسمی RNA های هدف را فعال کنند یا اتصال RNA های پیش از پیام رسان را در داخل سلول تنظیم کنند. چندین ASO که پیوند را هدف قرار می دهند، از آزمایشگاه به کلینیک به عنوان گزینه های درمانی پیشرفت کرده اند، از جمله آنهایی که برای آتروفی عضلانی نخاعی و دیستروفی عضلانی دوشن هستند.
Xiaoyu Chen، PhD، و Fikri Birey، PhD، یک مداخله مبتنی بر ASO برای کاهش ورود اگزون-8A در سلول های عصبی از سه فرد مبتلا به سندرم تیموتی نوع 1 ایجاد کردند.
پس از شناسایی ASOهایی که به روشی وابسته به دوز و زمان از اتصال اگزون 8a جلوگیری می کنند، محققان دانشگاه استنفورد ASOهای نامزد را بر روی نورون های قشر انسان در فرهنگ های دو بعدی یا سه بعدی که از بیماران مبتلا به سندرم تیموتی نوع 1 مشتق شده بودند، آزمایش کردند. این امر هم غیرفعال شدن تاخیری کانال و هم نقص در افزایش کلسیم ناشی از دپلاریزاسیون را نجات داد. سوئیچ با واسطه ASO از CACNA1C اگزون 8A به 8 با موفقیت نقایص موجود در ارگانوئیدهای قشر مشتق شده از بیمار و مهاجرت در مجموعه های جلو مغز را نجات داد.
چن و بیری از یک مدل پیوند که اخیراً در آزمایشگاه سرجیو پی پاشکا، MD، برای آزمایش اثربخشی درمان ASO استفاده شده است، استفاده کردند. زنده. در این مجموعه، ارگانوئیدهای قشری مشتق از سلول‌های بنیادی انسان به قشر حسی تنی موش‌های آتیمیک تازه متولد شده پیوند می‌شوند، جایی که آنها رشد می‌کنند و انواع سلول‌های بالغ را توسعه می‌دهند که در مدارهای حسی و انگیزشی ادغام می‌شوند. چن، بیری و همکارانش از آزمایشگاه پاسکا کشف کردند که تزریق داخل نخاعی یک ASO به موش‌های پیوند شده با اندام‌های قشری سندرم تیموتی انسانی نوع 1 منجر به کاهش شدید اگزون-8A شد. این با نجات نقص کلسیم ناشی از دپلاریزاسیون و مورفولوژی دندریتیک وابسته به فعالیت نابجا همراه بود.
این مطالعات نشان می‌دهد که چگونه یک رویکرد مبتنی بر مدل سلول‌های بنیادی چندسطحی، in vivo و in vitro می‌تواند استراتژی‌هایی را برای معکوس کردن پاتوفیزیولوژی عصبی مرتبط با بیماری شناسایی کند. هنگامی که این مطالعات با هم جمع شوند، یک استراتژی جدید نجات ژنتیکی برای یک اختلال رشد عصبی ویرانگر را نشان می دهد.