Ny metod för att studera ALS bättre
Vid nervsjukdomen ALS dör de motoriska nervcellerna, motorneuronen, vilket orsakar förlamning. Men långt innan motorneuronen dör förlorar de kontakten med musklerna, då deras utskott, axonerna, förtvinar. Nu har forskare vid Karolinska Institutet tagit fram en ny metod som radikalt förbättrar möjligheterna att undersöka axoner och på så sätt bättre förstå sjukdomsutvecklingen vid ALS, allt beskrivet i den vetenskapliga tidskriften Stem Cell Reports.
Alla nervceller har en cellkropp från vilken det utgår ett axon, ett trådlikt utskott. Från en motorisk nervcell, ett motorneuron, kan axonet bli mycket långt, över en meter, då det sträcker sig från ryggmärg till muskler i armar och ben. Det är sedan tidigare känt att motorneuron vid ALS dör ”baklänges”, alltså att de först tappar i funktion där axonet möter muskeln för att så småningom helt falla ifrån och dö.
Genom att undersöka förekomsten av RNA i en cell kan man ta reda på vilka gener som är på- och avslagna, vilket speglar en cells funktion och allmänna tillstånd. I nervceller med långa axoner finns det en buffert av RNA i axonet för att de snabbt ska kunna interagera med sin närmiljö, till exempel med muskelceller. I forskarvärlden finns ett stort intresse för att beskriva förekomsten av RNA i axoner, både i friska celler och i ALS-sjuka, för att få djupare insikt i sjukdomsprocesserna.
Det har dock visat sig vara mycket svårt, då mängden RNA i axoner är mycket liten. Om endast en enda cellkropp kommer med i undersökningsmaterialet blir det kraftigt kontaminerat, ”nedsmutsat”, av cellkroppens RNA, vilket har gjort det svårt att se hur axonernas RNA-buffert faktiskt ser ut.
– Vi har nu tagit fram en klart förbättrad metod för detta, kallad Axon-seq. Det är en relativt billig, enkel och mycket känslig metod som vi har beskrivit i detalj i vår studie så att den ska kunna användas av andra intresserade forskare, säger Eva Hedlund, docent vid institutionen för neurovetenskap, Karolinska Institutet och den som har lett studien.
Undersöka motorneuron
Hennes forskargrupp har använt metoden för att undersöka motorneuron skapade av stamceller från mus och människa. Resultatet visar att transkriptomet, alltså RNA-profilen, i axonet skiljer sig markant från cellkroppens, vilket är ett nytt fynd. Forskarna undersökte också transkriptomet i ALS-sjuka motorneuron. Det visade sig att i nervceller med den muterade version av SOD1-genen som orsakar ALS, där skilde sig axonernas RNA-profil från den som återfanns i friska celler.
– Vi såg att flera av de gener som är dysreglerade vid ALS är viktiga för att axonet ska fungera normalt och ha kontakt med muskeln. Flera av dessa gener skulle kunna vara möjliga mål för framtida behandlingar, säger Jik Nijssen, doktorand i Eva Hedlunds forskargrupp.
Forskningen är finansierad av Vetenskapsrådet, EU Joint Programme – Neurodegenerative Disease Research (JPND), det strategiska forskningsområdet neurovetenskap vid Karolinska Institutet (StratNeuro), Birgit Backmarks donation till ALS-forskning vid Karolinska Institutet till minne av Nils och Hans Backmark, Åhlén-stiftelsen, Ulla-Carin Lindquists stiftelse för ALS-forskning, Magnus Bergvalls stiftelse, Svenska Sällskapet för Medicinsk Forskning samt Hjärnfonden.
Publikation
Axon-seq decodes the motor axon transcriptome and its modulation in response to ALS
Jik Nijssen, Julio Aguila Benitez, Rein Hoogstraaten, Nigel Kee och Eva Hedlund
Stem Cell Reports, online 11 december 2018, DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2018.11.005.