Geen supermodel maar een super model!

Lena

Kwaspen

In dit onderzoek hebben we temperamentvolle zwarte muizen gebruikt. Deze zijn gebruikt niet omdat ze zo mooi zijn, maar omdat ze het ideale model zijn om de functie van LEDGF in verschillende hersenregio’s te bestuderen. In dit muismodel wordt plaatselijk in de hersenen het eiwit LEDGF verwijderd.

LEDGF? Wat!?

De werkpaarden van onze cellen zijn eiwitten, verschillende eiwitten vervullen verschillende functies in het lichaam. Hoe beter we de functie en samenwerking tussen eiwitten verstaan, hoe beter en sneller we therapieën voor ongeneeslijke ziektes kunnen ontwikkelen. LEDGF is een afkorting voor “lens epithelium-derived growth factor” en dit eiwit kan samenwerken met andere eiwitten, waaronder MeCP2. MeCP2 staat voor “Methyl CpG binding protein” en dit eiwit regelt de productie van andere eiwitten, die dan verdere functies in het lichaam vervullen.

“LOX P-Cre” oftwel knippen in het DNA met behulp van virussen

Om LEDGF te verwijderen uit de hersenen worden “black 6” muizen gebruikt van acht weken oud. De dieren hebben rond de DNA-code van LEDGF een speciale “LOX P-regio”. Het enzym Cre werkt als een schaar en knipt doorheen deze LOX P-regio. Om dit enzym binnen te brengen zijn de specifieke hersenregio’s geïnjecteerd met een onschuldig virus zodat dit enzym vrijzet en LEDGF verwijderd wordt. Na vier weken worden de hersenen onderzocht op hoe goed LEDGF is verwijderd en welke invloed dat heeft op de hoeveelheid aanwezige MeCP2. De gebruikte virussen zijn ontwikkeld dat het enzym “Cre” enkel in neuronen wordt vrijgezet. Dit model maakt het mogelijk om enkel het effect in neuronen te verkrijgen, zonder dat andere celtypes in de hersenen beïnvloed wordt.

“De gebruikte virussen zijn zo ontwikkeld dat het enzym “Cre” enkel in neuronen wordt vrijgezet.”

Hersenregio’s met of zonder dopamine

De gekozen hersenregio’s kunnen opgedeeld worden in 2 groepen afhankelijk door de aan- of afwezigheid van “dopaminerge neuronen”. Neuronen zijn de overgrote meerderheid van onze hersencellen en sommigen daarvan produceren dopamine. De dopaminerge neuronen zijn enkel aanwezig in de ventral tegmental area en substantia nigra. De substantia nigra bekend omdat bij Parkinsonpatiënten de dopaminerge neuronen in dit gebied aftakelen. De andere groep zijn de hersenregio’s zonder dopaminerge neuronen: de hippocampus, de cortex en de het striatum.

“Neuronen zijn de overgrote meerderheid van onze hersencellen en sommigen daarvan produceren dopamine.”

En nu, werkt het?

Het is verbazingwekkend dat elke hersenregio die we injecteerde met virussen, de hoeveelheid aanwezige LEDGF daalde. Dit wil zeggen dat elke geteste regio vatbaar is voor deze techniek en bovendien sterven de neuronen niet af door deze injecties.

Verder weten we dat LEDGF bindt aan MeCP2. Dus als LEDGF er niet meer is, kan dit grote gevolgen hebben voor de hoeveelheid MeCP2. Daarom is de hoeveelheid MeCP2 ook gemeten in deze geïnjecteerde regio’s. Uit het resultaat van dit onderzoek blijkt dat er onderlinge verschillen tussen de hersenzones zijn wat de reductie van MeCP2 betreft. Verder onderzoek kan uitwijzen waarom verschillende hersenregio’s verschillend reageren op de behandeling.

Allemaal mooi en wel, maar wat kunnen we er mee?...

Ik hoor je al denken, wat kunnen we hiermee?… Het succesvol gebruik van dit muismodel heeft verschillende mogelijkheden. Het wordt nu mogelijk om het gedrag van een muis te meten die geen LEDGF meer heeft in een bepaalde hersenregio, zodat de functie van LEDGF in die zone bepaald kan worden. Deze methode werkt specifiek op neuronen en dat geeft als voordeel dat het gemeten effect specifiek van de neuronen is.

Omdat LEDGF MeCP2 beïnvloedt, kan dit muismodel gebruikt worden om de interactie tussen deze twee eiwitten beter te onderzoeken in de verschillende hersenzones. Uiteindelijk zou dit model kunnen bijdragen tot de ontwikkeling van geneesmiddelen om Rett syndroom te kunnen behandelen. Rett syndroom is een ontwikkelingsstoornis dat vooral bij meisjes voorkomt vanaf zes maanden en MeCP2 is een sleuteleiwit in deze aandoening. Deze patiëntjes ontwikkelen symptomen zoals vertraagde groei, verlies van gecoördineerde bewegingen, mentale achterstand, verlies van bruikbare handbewegingen en epileptisch aanvallen.

Dit muismodel kan ook bijdragen tot het beter begrijpen van LINE‑1. LINE-1 of 'long interspersed element 1', is een stukje DNA dat zichzelf 'kopieert en plakt' in ander DNA, vergelijkbaar met het invoegen van tekst in een tekstdocument. Dit 'kopiëren en plakken' vormt geen probleem, zolang de 'LINE-1 tekst' maar niet inmengt met andere bruikbare tekst, waardoor deze onleesbaar wordt. Als dit gebeurt, dan kan het DNA verstoord worden en kunnen ziektes ontstaan, zoals: kanker, auto‑immuunziektes, stofwisselings-, genetische- en neurologische aandoeningen. Het is geweten dat MeCP2 het “kopiëren en plakken” van LINE‑1 verhindert. In de toekomst kan dit model eventueel onderzoeken of de vernietiging van LEDGF en de reductie van MeCP2 invloed heeft op dit “kopieer en plak” evenement.