Alters Organoide zur Erforschung der Parkinson-Krankheit

Die Parkinson-Krankheit (PK) ist die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung und betrifft weltweit etwa 10 Millionen Menschen. Menschen mit PK leiden an einer Degeneration von Nervenzellen, die den Neurotransmitter Dopamin produzieren, der besonders für ein normales Bewegungsverhalten wichtig ist. Gegenwärtig gibt es keine Heilung für diese Krankheit, sondern nur symptomatische Behandlungen. Die pathologischen Kennzeichen der PK sind intrazelluläre Einschlüsse von Proteinen, die als Lewy-Körper bezeichnet werden und überwiegend aus aggregierten Formen eines Proteins mit dem Namen alpha-Synuclein bestehen. In einem kleinen Prozentsatz der Patienten wurden einzelne Mutationen identifiziert, welche offensichtlich ursächlich für die Krankheit sind - die Mehrzahl der Fälle ist jedoch sporadisch. Eine Reihe von Studien hat gezeigt, dass Altern und Neuroinflammation wichtige Risikofaktoren für den Beginn der PK sind. Ein tiefes Verständnis der Mechanismen der Neuronendegeneration und der PK-Entstehung sind jedoch nach wie vor unklar. Dies ist hauptsächlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass es sehr schwierig ist, die Krankheit im menschlichen Gehirn zu untersuchen und Tiermodelle rekapitulieren die menschliche Physiologie nur unzureichend. Daher ist ein humanes Modell, das mehr adäquate Krankheitsmerkmalerekapitulierenkann,dringend erforderlich. In der aktuellen Studie werden wir in-vitro-Modelle für den Menschen aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC) von PK-Patienten mit genetischem und sporadischem Hintergrund erstellen. Wir werden diese Modelle verwenden, um die Beziehungzwischen den Hauptrisikofaktoren der PK zu untersuchen: Alterung, Neuroinflammation und alpha-Synuclein. Zu diesem Zweck werden drei verschiedene in-vitro-Modelle von menschlichen Gehirnen erstellt, die als Organoide(Mini-Gehirne) bezeichnet werden.Organoide sinddreidimensionale Zellkulturprodukte, welche die Fähigkeit der Zellen nutzen, sich selbst in Gewebeverbänden zu organisieren. Dies schafft eine Mikroumgebung, welche die Organstruktur und -funktion im lebenden Organismus nachahmt. Um das Fortschreiten der PK besser darzustellen, werden wir in allen Modellen ein vorzeitiges Altern induzieren, indem wir ein Protein namens Progerin überexprimieren. In der Analyse werden modernste zell- und molekularbiologische Techniken, Bildgebung, sowie Transkriptom und Proteom-Analysen durchgeführt. Durch die Bewertung der von uns vorgeschlagenen neuen PK-in-vitro-Modelle in Kombination mit einer umfangreichen Zell- und Molekularanalyse erwarten wir neue PK-Biomarker, welche die Vorhersage der Entwicklung der Erkrankung in frühen Stadien ermöglichen. Darüber hinaus wird unsere Analyse Schlüsselelemente der Entstehung der PK aufzeigen, die dazu beitragen, die Krankheit besser zu verstehen und neue Medikamente zu entwickeln, welche die PK verhindern oder heilen.