Amyotrofische laterale sclerose (ALS) en fronto-temporale dementie (FTD) zijn neurodegeneratieve ziekten die vroeger als apart werden gezien, maar nu worden begrepen als onderdeel van hetzelfde spectrum, met overlappende genetische oorzaken zoals mutaties in het C9orf72-gen. Terwijl ALS de motorische zenuwen aantast en verlamming veroorzaakt, beïnvloedt FTD gedrag en taal, en bij beide ziektes hoopt het eiwit TAR DNA-bindend eiwit 43 (TDP-43) zich op, wat leidt tot schade aan de hersenen.
Functies TDP-43 TDP-43 heeft meerdere cruciale functies in de cel. TDP-43 is betrokken bij het maken van RNA, als vervolgens TDP-43 niet meer functioneert heeft dat als gevolg dat er allemaal foute stukjes RNA in de cel neerslaan. Een andere functie van TDP-43 is dat het condensaten (een soort drupjes) vormt en dat het in die drupjes eiwitten en RNA door de cel transporteert. De verschillende functies van TDP-43 zien we ook terug in de vorm en locatie van de eiwitstapelingen. TDP-43-stapeling wordt gedetecteerd na het overlijden in het hersenweefsel, en op dit moment ontbreken er biomarkers om de aanwezigheid van de TDP-43 eiwitstapelingen tijdens het leven te identificeren. Om betere zorg en vooruitzichten voor de patiënten te bieden, zijn biomarkers nodig om uitsluitsel te geven en het verloop van de ziekte vast te stellen.
Huid Recent onderzoek laat zien dat TDP-43-mislocalisatie en aggregatie niet beperkt blijven tot het centrale zenuwstelsel (CZS), maar ook perifere weefsels kunnen aantasten. In data verzameld in ons lab, laten we de aanwezigheid van dat een voorstadium van TDP-43-aggregatie, de TDP-43 condensaten, in de huid van donoren met ALS en FTD, zien. Dit hebben we gevisualiseerd met een TDP-43-aptameer, kan worden waargenomen bij donoren met onderliggende TDP-43-pathologie in de hersenen, wat uitstekende mogelijkheden biedt voor het gebruik van de TDP-43 condensaten als biomarkers. In dit werk streven we ernaar om TDP-43 aptameer te testen als specifieke biomarkers en een verband te leggen tussen de eiwitophopingen in de hersenen en de aanwezigheid van TDP-43 condensaten in de huid.
Inzicht temporale voortgang Opmerkelijk is dat er geen TDP-43-eitwitstapeling wordt waargenomen in de huid, maar de foute stukjes RNA zijn al aanwezig. Dit betekent dat, zelfs voordat eiwitstapeling van TDP-43 plaatsvindt, TDP-43 niet goed werkt en de effecten kunnen in de huid kan worden gedetecteerd. In de recente literatuur richt het meeste werk zich op de foute stukjes RNA in de hersenen, maar wij stellen dat we foute stukjes RNA ook in de huid kunnen detecteren, wat inzicht geeft in de temporele voortgang van de ziekte. In dit voorstel streven we er ook naar markers te identificeren die ons in staat om nog een vroegere diagnose te maken door gebruik te maken van de aanwezigheid van de foute stukjes RNA in de huid.
Diagnostische inzichten Tot slot biedt de identificatie van de TDP-43 condensaten ook een unieke mogelijkheid om de componenten van de condensaten te identificeren. We zullen eiwit-RNA- en eiwit-eiwit-interactie-pull-down assay gebruiken om te bepalen of er een specifiek product aanwezig is in de TDP-43 condensaten. Daarom willen we de verschillende producten identificeren die aanwezig zijn in TDP-43 structuren vóór aggregatie bij ALS- en FTD-patiënten, om beter te begrijpen wat bijdraagt aan de vorming van TDP-43 ophopingen in het centrale zenuwstelsel. Over het geheel genomen biedt dit project diagnostische inzichten en heeft het potentieel om de eerste in vivo biomarker van TDP-43-aggregatie in de hersenen te zijn. We zullen de unieke eigenschappen van TDP-43 in de huid benutten om de inhoud van de pre-aggregaten te identificeren.
Aanvrager project: Universiteit van Amsterdam