Clara Dyck Website

Der ganze erste Tag der BDSRA Familienkonferenz in Kansas City enthielt Updates von Wissenschaftlern, deren Arbeiten zum Verständnis des Einflusses von NCL auf das Gehirn führen sollen. Die Vorträge wurden in zwei Veranstaltungen unterteilt. Die erste konzentrierte sich auf einen Rückblick über die Fortschritte bei den verschieden Formen von NCL und auf die Lehren, die aus den zur Verfügung stehenden Modellen gezogen werden konnten. Danach wurden erste Schritte zur Entwicklung von Therapien diskutiert.

David Pearce (University of Rochester) gab einen generellen Überblick über das, was wir über die verschiedenen Formen von NCL gelernt haben.
Die verschiedenen Formen sind das Ergebnis von Mutationen oder Veränderungen des genetischen Materials, welches die Informationen für die Produktion einer Reihe verschiedener Proteine steuert, eines für jede Form der Krankheit. Stetige Fortschritte gibt es bei dem Verständnis der normalen Funktion dieser Proteine und wie diese durch die Mutationen verändert werden. Nichtsdestotrotz, dies ist ein schrittweise voranschreitender Prozess und zurzeit wissen wir immer noch nicht vollständig, was jedes Protein innerhalb einer Zelle wirklich tut. Dieses Wissen ist für die Entwicklung von Behandlungen unerlässlich, denn die Eigenschaften eines jeden Proteins beeinflussen, welche therapeutischen Optionen zur Verfügung stehen. Wesentlich ist, dass nicht alle Optionen für alle Varianten der Krankheit zur Verfügung stehen werden. Wir sollten auch sehr zurückhaltend sein mit Erwartungen, dass irgendeiner der Ansätze zur Therapie eine Heilung herbeiführen wird, stattdessen ist zurzeit eine Verlangsamung des Verlaufs der Krankheit viel wahrscheinlicher.

Gentherapie: Dieser Ansatz bedient sich eines Virus, um die (korrekte) genetische Information eines mutierten Gens zu tragen. Dies ersetzt nicht das mutierte Gen, sondern stellt eine zusätzliche, funktionierende Kopie der genetischen Information bereit, um das fehlende Protein herzustellen. Diese Strategie könnte bei der infantilen and spätinfantilen NCL am besten funktionieren, weil dort das fehlende Protein ein lösliches Enzym ist. Das heißt, nur ein kleiner Teil der Gehirnzellen müsste den Virus erhalten und diese Zellen könnten als kleine biologische Fabriken das Enzym produzieren und freisetzen, welches im Gehirn verteilt und von anderen Zellen durch das Prinzip der „Cross-Correction“ aufgenommen würde. Unglücklicherweise ist im Fall der juvenilen NCL das fehlende CLN3 Protein eingebettet in die Zellwände („wall of compartments“) im Inneren der Gehirnzelle (und vielleicht an ihrer Oberfläche), das heißt, das Protein wird sich nicht frei von Zelle zu Zelle ausbreiten können. Aus diesem Grund müsste jede einzelne Gehirnzelle das Gentherapie-Virus erhalten, was in der Praxis wahrscheinlich nicht möglich ist. Obwohl die Gentherapie einigen Erfolg bei einer beschränkten Anzahl von Krankheiten hat, gibt es zurzeit keinen Nachweis, dass dieser Ansatz bei infantiler oder spätinfantiler NCL erfolgreich sein wird. Versuche, Mäuse mit infantiler NCL über die Gentherapie zu behandeln, sind viel versprechend (siehe unten), aber es ist offensichtlich, dass viel mehr Arbeit notwendig ist, um die Technik zu optimieren. Durch die Cornell Gene Therapy Initiative wurde jetzt ein Versuch unternommen, drei Kinder mit spätinfantiler NCL mit Gentherapie zu behandeln. Allerdings ist es noch zu früh zu beurteilen, welchen Effekt diese Behandlung hat. Der Gentherapie-Ansatz für spätinfantile NCL ist bisher im Mausmodell ungetestet, da dieses erst seit kurzem zur Verfügung steht (siehe unten).

Enzymersatztherapie: Wenn das fehlende Protein ein lösliches Enzym ist, wie es im Fall der infantilen und spätinfantilen NCL der Fall ist, wird es vielleicht möglich sein, das Enzym dem Gehirn direkt zuzuführen. Dies setzt Wissen darüber voraus, wie große Mengen des reinen Enzyms herzustellen sind und wie das Enzym genau zugeführt werden kann – Studien um dies zu erforschen, sind derzeit im Gange. Wie schon bei der Gentherapie verhindert die Natur des CLN3 Proteins die Anwendung des Enzymersatztherapie-Ansatzes für juvenile NCL.

Ablagerungen abtragen: Alle Formen von NCL haben die Eigenschaft, dass sich Ablagerungen in den Zellen des Gehirns und des Körpers bilden. Falls diese Ablagerungen direkt zum Krankheitsverlauf beitragen, wird das Aufbrechen und Abtragen der Ablagerungen möglicherweise helfen. Obwohl Medikamente existieren, um die Ablagerungen von infantilen NCL-Zellen im Laborversuch aufzubrechen, und diese zurzeit klinisch erprobt werden, konnten diese Erfolge nicht im Tierversuch reproduziert werden. Ferner ist immer noch nicht nachgewiesen, dass die Ablagerungen eine aktive Rolle im Krankheitsverlauf spielen und ob das Entfernen der Ablagerungen zu irgendwelchen funktionalen Verbesserungen führen würde.

Stammzellentherapie: Stammzellen sind Zellen, die sich noch nicht entschieden haben, was sie werden, und erhofft wird, dass sie dazu gebracht werden können, zu jenen Gehirnzellen zu werden, die durch NCL verloren gehen. Von diesem Ansatz zur Behandlung wird häufig erwartet, in Zukunft eine ganze Reihe von Krankheiten des Gehirns heilen zu können, einschließlich Alzheimer, Parkinson und Lou-Gehrig-Krankheit. Allerdings lernen wir gerade erst, wie sich diese Stammzellen im Labor verhalten, und dieser Ansatz ist nach wie vor weitgehend klinisch ungetestet. Für NCL sind zwei unterschiedliche Ansätze möglich:

a) Zellersatz, um jene Zellen im Gehirn zu ersetzen, die durch die Krankheit verloren wurden oder

b) als biologische Fabriken, um fehlende Proteine im Gehirn zu produzieren und zu verteilen.

Zellersatztherapie ist theoretisch für alle Formen von NCL möglich, aber bis dies gründlich getestet ist, bleibt dies nur eine Möglichkeit, die die besten Heilungschancen wahrscheinlich bei möglichst früher Behandlung aufweist.
Wie bereits weiter oben erläutert, ist der Ansatz, mit Stammzellen fehlende Proteine im Gehirn herzustellen, wahrscheinlich nur für infantile und spät infantile BD Erfolg versprechend, aber auch dies muss zunächst ausführlich getestet werden.

Immuntherapie: Wir haben entdeckt, dass bei juveniler NCL das Immunsystem das Gehirn anzugreifen scheint. Es ist noch nicht klar, ob dieses Verhalten des Immunsystems („autoimmune response“) eine Schlüsselstelle im Krankheitsverlauf innehat und wir arbeiten daran, dieses zu klären. Falls nachgewiesen werden sollte, dass dies der Fall ist, könnte eine Schwächung des Immunsystems hilfreich sein, was allerdings nicht ohne Risiken wäre.

Andere Ansätze: Vom Schmerzmittel Flupirtin wird vermutet, dass es positive Auswirkungen hat, allerdings konnte dies bisher nicht im Tierversuch nachgewiesen werden. Auch eine Reihe von Ernährungszusätzen, die auf die Minimierung von Schäden durch freie Radikale oder die Zuführung von Fettsäuren zielen, sind vorgeschlagen worden, ihre Wirkung muss allerdings noch nachgewiesen werden.

Bis vor kurzem war die Bildung von Erkenntnissen über spätinfantile NCL erschwert, da es kein geeignetes Mausmodell gab, um gezielt zu forschen. Dieses Mausmodell gibt es jetzt und Michael Chang von der Beverly Davidson’s Group (University of Iowa) hat uns die ersten Berichte darüber gegeben. Spätinfantile NCL ist das Ergebnis einer Mutation des Gens, das das Enzym TPP-1 (tripeptidyl peptidase-1) herstellt. Die normale Aufgabe dieses Enzyms ist das Aufbrechen von Material, das in der Zelle nicht länger erwünscht ist. Bei spätinfantiler BD ist die genetische Information verändert und das hergestelltes TPP-1 funktioniert nicht mehr richtig. Warum dies zu den Auswirkungen der Krankheit führt, wird zurzeit nicht verstanden, aber diese TTP-1 knockout oder TPP-1-arme Maus ist möglicherweise ein exzellentes Modell, um dies zu erforschen und potentielle Therapien für diese Form der BD zu testen. Nach jahrelangen Versuchen wurde diese Maus von David Sleat und Peter Lobel (Robert Wood Johnson Medical School), der zuvor das TPP-1 Gen entdeckte, hergestellt. Wie wir gehört haben, bekommt die Maus eine Krankheit, die der spät- infantilen BD sehr ähnelt, wird kontinuierlich kränker und stirbt, bevor sie 6 Monate alt ist. Das Gehirn dieser Mäuse ist eindeutig betroffen und erste Ergebnisse zeigen, dass die Gehirnzellen sich mit Ablagerungen füllen, die denen, die sich im Verlauf der Krankheit beim Menschen bilden, sehr ähnlich sind. Die TPP-1 Mäuse haben auch Probleme, sich zu bewegen, wenn sie älter werden, und dies kann getestet werden durch Messungen, wie lange sie sich auf einem drehenden Stab halten können. Im Moment wird ein detailliertes Bild zusammengetragen, wie die Gehirnstruktur und Gehirnfunktion in diesen Mäusen durch spätinfantile NCL beeinflusst wird. Diese Informationen sind eine unabdingbare Vorraussetzung, um bewerten zu können, ob potentielle Therapien, wie zum Beispiel die Gentherapie, erfolgreich sind.

Jetzt, wo Mausmodelle für die meisten der verschiedenen Formen von BD existieren, werden die Gehirne dieser Mäuse mit viel Aufwand untersucht. Jonathan Cooper (Institute of Psychiatry, King’s College London) trug vor, welche Lehren aus den Untersuchungen gezogen werden konnten, insbesondere von den neueren Mausmodellen, die jetzt zur Verfügung stehen. Alle diese Mäuse entwickeln NCL ähnliche Krankheiten und zeigen Muster von Zellverlusten im Gehirn. Obwohl diese einander sehr ähnlich sind, gibt es Zellverlustmuster, die spezifisch für jedes Mausmodell sind. Der häufigste Typ von Gehirnzellen, die verloren gehen, sind die hemmenden GABAergen Nervenzellen, welche im Normalfall dämpfend auf die Gehirnaktivität wirken. Aber diese Zellen sind offensichtlich nicht allein verantwortlich und die genaue Balance zwischen diesen hemmenden und den anderen anregenden Zellen scheint wichtig zu sein.

Wir haben ein ungewöhnliches Merkmal von NCL bei den Gliazellen (Zellen im Gehirn, die keine Gehirnzellen sind) entdeckt, welche als Vorboten auf Probleme innerhalb des Gehirns zu fungieren scheinen. Wir finden durchgängig, dass die Astrozyten (sternförmige Gliazellen) und die Mikroglia (welche zu Pacman ähnlichen Fresszellen wird) aktiv werden, bevor wir größere Veränderungen im Gehirn erkennen können. Wir nutzen die Gliazellen, um schon leichte Veränderungen in Gehirnregionen zu erkennen und dies hat Vorkommnisse in zwei wichtigen Bereichen hervorgehoben. Einen, den wir erwarteten, war der Kortex, der äußere Teil des Gehirns, der für einen Grossteil der höheren Denkprozesse verantwortlich ist. Der andere Bereich ist der Thalamus, eine wichtige Vermittlungsstation, um Reize von der Außenwelt an den Kortex weiterzuleiten, die bei allen Formen von NCL betroffen zu sein scheint.

Das Hauptziel des Sammelns von Informationen dieser Art ist es, Marksteine zu setzen, wie und wo NCL das Gehirn beeinflusst, um später beurteilen zu können, ob eine Therapie funktionieren wird. In London haben wir jetzt genug über das Mausmodell von infantiler BD gelernt, um anzufangen, das Potential der Gentherapie zu erforschen.

Mark Sands (Washington Univerity) sprach über die ersten Studien mit „PPT-1-knockout“ Mäusen, bei denen ein zu den Adenoviren gehörender Virus (AAV) zur Gentherapie genutzt wird, um das fehlende Enzym in das Gehirn zu liefern. Eine AAV-Injektion bei Geburt reduziert die Menge von Ablagerungen im Gehirn, aber nicht vollständig, und hat auch nur Teileffekte beim Verhindern des Schrumpfens des Gehirns. Erhöhen der Zahl der Injektionen hilft den Mäusen, besser bei dem Test mit dem drehenden Stab abzuschneiden und lindert etwas ihre Krampfanfälle. Aber trotz dieser positiven Ergebnisse ist es wichtig, hervorzuheben, dass es nicht in einem einzigen Fall gelungen ist, das Leben einer PPT-1 Maus durch AAV Injektionen zu verlängern. Die Ergebnisse zeigen, dass wir viele von der Krankheit verursachte Veränderungen in den Mäusen abschwächen konnten, aber keine wurde vollständig umgekehrt. Der Gentherapie Ansatz könnte ein großes Potential haben, aber es ist klar, dass wir den Virus selbst und die Art der Verabreichung stark verbessern müssen, wenn wir den Effekt maximieren wollen.

Zusätzlich zu den Mausmodellen werden Tiermodelle mit größeren und komplexeren Gehirnen sehr wichtig sein. Eine Reihe verschiedener Arten, einschließlich Kühen, Schafen und Pferden können Krankheiten bekommen, die der NCL sehr ähnlich sind, allerdings kennen wir die zugrunde liegenden genetischen Ursachen nicht. Martin Katz (Missouri University) studiert verschiedene Hundefamilien, die eine NCL ähnliche Krankheit haben und nutzt diese, um das Gen, das diese Krankheit verursacht, zu bestimmen. Das Gen ist auf bestimmte Abschnitte des Erbmaterials eingeschränkt worden und ist möglicherweise eine völlig neue Form von NCL. Da mehrere Hunderassen NCL-artige Krankheiten aufweisen, gibt es Hoffnungen, dass in Zukunft ein Hundmodell für jede Form von NCL gefunden werden kann.

Letztlich gab Pedro Huertas (StemCell Inc.) ein Update über den potentiellen Einsatz einer menschlichen Stammzellen-Linie als mögliche Therapie für infantile NCL-Mäuse. Erste Informationen von StemCell Inc. die bei der NCL2003-Konferenz in Chicago vorgestellt wurden, ließen vermuten, dass diese menschliche Stammzellen- Linie in eine immungeschwächte PPT-1 Maus eingepflanzt werden kann. Wir haben jetzt gelernt, dass ein sehr kleiner Teil dieser eingepflanzten Stammzellen sich in verschiedene Arten von Gehirnzellen entwickeln kann, aber es ist noch nicht klar, ob diese Zellen funktionieren. Obwohl kleine Verbesserungen beim Abtragen der Ablagerungen, die sich im Gehirn bilden, nachweisbar sind, ist es bis jetzt noch völlig unklar, ob dieser Ansatz möglicherweise die umfangreichen Varianten von Gehirnschäden, die katalogisiert sind, umkehren kann. Bis jetzt wurde noch von keinen medizinischen Verbesserungen in behandelten Mäusen berichtet, und es ist noch zu früh, um irgendwelche Aussagen über diesen Zelltypus als Behandlung zu machen. Diese Zellen müssen erst systematisch getestet werden und zeigen, dass sie sowohl sicher und effektiv bei der Behandlung von Mausmodellen und dann bei Primaten sind, bevor irgendwelche klinischen Versuche unternommen werden können.

Klinische Gentherapie-Studie für spätinfantile NCL beginnt

Im Juni dieses Jahres begann eine klinische Studie mit der Gentherapie für spätinfantile NCL. Der Versuch, der AAVcuCLN2 Genersatz nutzt, der von Dr. Ron Crystal, Cornell University entwickelt wurde, wurde von der FDA genehmigt und das erste Kind behandelt. Zwei weitere Kinder sind behandelt worden. Es wird einige Monate dauern, ehe Ergebnisse vorliegen. Bisher geht es den ersten Kindern, die behandelt worden sind, gut. Die Studie zeigt den Erfolg der Arbeit von Nathan’s Battle.

Zusätzliche Informationen und Updates siehe unter www.nathansbattle.com