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# Biologia# Neurociência

Novas ideias sobre tratamentos para a doença de Parkinson

Pesquisas exploram a mira no PTBP1 pra gerar neurônios dopaminérgicos pra doença de Parkinson.

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A doença de Parkinson é um transtorno cerebral que causa problemas de movimento. Ela acontece pela perda de certas células do cérebro chamadas NeurôniosDopaminérgicos, que são responsáveis por produzir Dopamina, uma substância química que ajuda a controlar o movimento. À medida que esses neurônios morrem, isso afeta as vias no cérebro que gerenciam o movimento, levando a sintomas como tremores, rigidez e dificuldade com equilíbrio e coordenação.

Os pesquisadores ainda não entendem completamente o que causa a doença de Parkinson, o que torna difícil encontrar uma cura. Alguns fatores que podem aumentar o risco de desenvolver a doença incluem genética e elementos ambientais, mas esses fatores ainda estão sendo estudados. Os tratamentos atuais ajudam principalmente a controlar os sintomas em vez de parar a doença de piorar.

Novas Abordagens para Terapia

Pesquisas recentes têm focado em novas formas de tratar doenças neurodegenerativas, incluindo a doença de Parkinson. Um método promissor envolve usar um tipo de célula chamada astrócitos. Astrócitos são células não neuronais no cérebro que apoiam e protegem os neurônios. Ao contrário dos neurônios, os astrócitos não são prejudicados pela degeneração que ocorre em doenças como a de Parkinson. Quando ativados, os astrócitos podem se transformar em células que têm características semelhantes às células-tronco neurais, que podem produzir vários tipos de neurônios.

Em experimentos, os cientistas conseguiram transformar astrócitos em neurônios em organismos vivos ao alterar genes específicos. Curiosamente, um estudo recente descobriu que ao bloquear uma proteína chamada PTBP1 nos astrócitos, os cientistas podem convertê-los em neurônios dopaminérgicos. Esse método mostrou-se promissor ao restaurar algumas funções em modelos animais da doença de Parkinson, levando a uma melhora no movimento.

No entanto, investigações adicionais levantaram questões sobre se os astrócitos realmente se transformam em neurônios dopaminérgicos após o bloqueio do PTBP1. Alguns estudos sugerem que os neurônios que aparecem após o tratamento podem vir de outros tipos de neurônios, e não dos astrócitos, gerando debates sobre a melhor abordagem para a terapia.

Investigando PTBP1 e Função Neuronal

Enquanto os cientistas continuam a explorar tratamentos, eles decidiram estudar como direcionar o PTBP1 nos neurônios poderia ajudar com os sintomas da doença de Parkinson. Eles usaram uma técnica chamada edição de base de adenina, que permite mudanças precisas no DNA em células específicas. Neste caso, eles tinham como objetivo modificar o gene PTBP1 tanto em neurônios quanto em astrócitos em um modelo de camundongo da doença de Parkinson.

Depois de aplicar essa técnica, os pesquisadores analisaram como isso afetou os neurônios em uma área específica do cérebro conhecida como substância negra, que é importante para o controle do movimento. Eles descobriram que a redução do PTBP1 nos neurônios levou à geração de novas células que produziam dopamina. Essa foi uma descoberta importante, pois indicava uma maneira potencial de substituir os neurônios dopaminérgicos perdidos na doença de Parkinson.

Em seus experimentos, os cientistas criaram lesões cerebrais em camundongos ao introduzir uma substância que destrói neurônios dopaminérgicos. Depois, trataram alguns dos camundongos alterando a expressão de genes nos neurônios que levariam à geração de novas células dopaminérgicas. Após o tratamento, a equipe mediu melhorias nas habilidades de movimento dos camundongos.

Metodologia

Para confirmar a eficácia da edição de base de adenina, os pesquisadores primeiro testaram em outros tipos de células. Eles descobriram que a técnica funcionou bem, especialmente em interromper a expressão do PTBP1 nas células testadas, levando a uma diminuição nos níveis da proteína associada a esse gene. Isso mostrou que a edição de base de adenina poderia ser uma ferramenta poderosa para modificar a expressão gênica.

Os pesquisadores então focaram no objetivo principal: alterar os níveis de PTBP1 nos neurônios da substância negra no modelo de camundongo. Eles criaram uma lesão cerebral e esperaram várias semanas antes de medir os resultados. A quantidade de dopamina foi medida para determinar se as novas células geradas estavam funcionando como neurônios dopaminérgicos.

Observando Mudanças em Modelos de Camundongo

Após o tratamento, a equipe observou que os neurônios alterados pelo PTBP1 na substância negra realmente aumentaram o número de células que produziam dopamina. Isso foi empolgante, pois sugeriu uma nova rota para substituir os neurônios danificados no contexto da doença de Parkinson.

Para entender se essas mudanças afetaram positivamente o movimento, os cientistas realizaram testes comportamentais nos camundongos. Eles mediram movimentos espontâneos e notaram melhorias na capacidade dos animais de realizar tarefas, demonstrando que direcionar o PTBP1 na substância negra poderia ajudar a aliviar alguns sintomas da doença de Parkinson.

No entanto, observações adicionais destacaram que, embora novas células dopaminérgicas tenham sido geradas na substância negra, elas não se conectaram ao estriado, outra área crucial do cérebro envolvida no movimento. Isso levantou questões sobre a capacidade desses novos neurônios dopaminérgicos de restaurar completamente a função.

Focando no Estriado

Dada a falta de conectividade dos novos neurônios com o estriado, os pesquisadores decidiram avaliar se direcionar o PTBP1 diretamente nos neurônios estriatais poderia gerar melhores resultados. Ao entregar o tratamento de edição gênica diretamente no estriado dos modelos de camundongo, eles visavam criar novos neurônios dopaminérgicos onde poderiam ser mais eficazes.

Os resultados foram promissores. Eles descobriram que o direcionamento direto do PTBP1 nos neurônios estriatais levou à geração de novas células dopaminérgicas e ao aumento dos níveis de dopamina naquela área. Isso foi importante, pois restaurar a dopamina no estriado poderia ter um impacto significativo na melhoria da função motora.

Análise Detalhada das Novas Células

Enquanto a equipe continuava seu trabalho, eles queriam caracterizar as novas células dopaminérgicas produzidas no estriado. Ao examinar essas células sob um microscópio, descobriram que, embora a maioria das novas células expressasse marcadores neuronais, algumas não o faziam. Isso indicou uma diversidade entre as novas células, sugerindo que nem todas eram neurônios dopaminérgicos totalmente funcionais.

Para investigar como as novas células dopaminérgicas se formaram, os pesquisadores trataram os camundongos com uma substância que marca a divisão celular. Eles descobriram que as novas células dopaminérgicas não se originaram de células precursoras em divisão, mas sim de neurônios existentes que mudaram suas características. Isso indicou que a redução do PTBP1 permitiu que neurônios maduros adquirissem traços típicos de neurônios dopaminérgicos.

Avaliando a Função Motora

Para medir a eficácia dos tratamentos, testes comportamentais foram novamente implementados. Os pesquisadores descobriram que os camundongos tratados para reduzir o PTBP1 em seus neurônios mostraram melhorias em testes comportamentais sem drogas, como movimentos espontâneos e a capacidade de usar seus membros.

No entanto, os pesquisadores também notaram que as melhorias foram limitadas quando os camundongos foram testados com drogas projetadas para estimular a atividade dopaminérgica. Isso sugeriu que, embora as novas células fossem funcionais, seu impacto geral não era suficiente para replicar os efeitos dos tratamentos tradicionais usados para a doença de Parkinson.

Conclusão e Direções Futuras

Em conclusão, a pesquisa ofereceu insights valiosos sobre o potencial de direcionar o PTBP1 em neurônios para gerar novas células dopaminérgicas. Embora resultados promissores indiquem que a redução do PTBP1 possa aliviar alguns sintomas motores da doença de Parkinson, a falta de caminhos restaurados que se conectem ao estriado sugere a necessidade de mais desenvolvimento.

O estudo destacou a complexidade de gerar tratamentos eficazes para a doença de Parkinson e o papel sutil de vários tipos de células e expressões gênicas no processo. Pesquisas futuras poderiam se concentrar em identificar genes adicionais e métodos para melhorar o reprogramação neuronal e a conectividade, potencialmente levando a estratégias terapêuticas mais robustas para indivíduos com a doença de Parkinson.

À medida que os pesquisadores continuam a buscar maneiras eficazes de tratar essa doença debilitante, combinar técnicas inovadoras como edição gênica com métodos de análise de ponta pode levar a avanços significativos na compreensão e manejo da doença de Parkinson.

Fonte original

Título: Base editing of Ptbp1 in neurons alleviates symptoms in a mouse model for Parkinson's disease

Resumo: Parkinsons disease (PD) is a multifactorial disease caused by irreversible progressive loss of dopaminergic neurons (DANs). Recent studies have reported successful conversion of astrocytes into DANs by repressing polypyrimidine tract binding protein 1 (PTBP1), which led to the rescue of motor symptoms in a chemically-induced mouse model of PD. However, several follow-up studies have questioned the validity of this astrocyte to DAN conversion model. In this study, we devised an adenine base editing strategy to downregulate PTBP1 in astrocytes and neurons in a chemically-induced PD mouse model. While PTBP1 downregulation in astrocytes had no effect, we observed that PTBP1 downregulation in neurons of the substantia nigra pars compacta and striatum resulted in the expression of the DAN marker tyrosine hydroxylase (TH) in non-dividing neurons, which was associated with an increase in striatal dopamine concentrations and a rescue of forelimb akinesia and spontaneous rotations. Phenotypic analysis using multiplexed iterative immunofluorescence imaging further revealed that most of the TH-positive cells in the striatum co-expressed the dopaminergic marker DAT and the pan-neuronal marker NEUN, with the majority of these triple-positive cells being classified as mature GABAergic neurons. Additional research is needed to fully elucidate the molecular mechanisms underlying the expression of the observed markers and understand how the formation of these cells contributes to the rescue of spontaneous motor behaviors. Nevertheless, our findings support a model where neuronal, but not astrocytic, downregulation of PTBP1 can mitigate symptoms in PD mice.

Autores: Gerald Schwank, D. Boeck, M. Wilhelm, J. Mumenthaler, D. F. Carpanese, P. I. Kulcsar, S. d'Aquin, A. Cremonesi, A. Rassi, J. Haberle, T. Patriarchi

Última atualização: 2024-10-08 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.22.586274

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.22.586274.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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