Dhia Salman
Parkinsons sjukdom och genterapi
Parkinsons sjukdomen är en av de neurodegenerativa sjukdomar som karaktäriseras av långsam
celldöd av de dopamin-producerande cellerna i hjärnan. Detta leder till minskad rörlighet,
svårigheter i att påbörja och avsluta en rörelse, balanssvårigheter och darrningar hos de drabbade
patienterna. Parkinsons drabbar ungefär 0,1 % av befolkningen och inträder oftast i femtio till
sextioårsålder och i nuläget kan man inte bota Parkinsons sjukdom. Varför sjukdomen
uppkommer är till stor del okänt. På senare tid har inflammationers roll aktualiserats och ett antal
studier har visat aktivering av gliaceller hos både patienter med Parkinsons sjukdom och i
djurmodeller därav.
Att leverera att läkemedel till hjärnan (t.ex. ett anti-inflammatoriskt läkemedel) är svårt då blodhjärnbarriaren effektivt stoppar de flesta kemiska substanser eller kräver att läkemedel ges i höga
doser. Om läkemedlet passerar blod-hjärnbarriären påverkar det i så fall alla strukturer och
celltyper. Detta är problematiskt i hjärnan då det här finns avgränsade strukturer med olika
funktion, ibland till och med funktioner som motverkar varandra. Dessutom finns det flera olika
celltyper i hjärnan, till exempel neuroner och astrocyter. Dessa olika typer har distinkta
funktioner och samma drog kan ha olika effekt på dem. Dessa problem leder i många fall till
allvarliga biverkningar. En lösning på dessa problem skulle kunna vara genterapi. Genom att en
terapeutisk gen levereras till en specifik celltyp i den önskade strukturen skulle man kunna
undvika de allvarliga biverkningarna.
För att genterapi i hjärnan ska kunna fungera krävs det att man utvecklar effektiva metoder för att
överföra gener. Det sker genom att använda virusvektorer t.ex. så kallade lentivirala vektorer
som har förmåga att infektera odelade celler t.ex. neuroner, vilket ger lentivirala vektorer en stor
fördel i centrala nervsystemets genterapi. Genom att använda celltyp-specifika lentivirala
vektorer kan man överföra s.k. siRNA (short interfering RNA) till specifika celler i hjärnan och
därmed kan man minska nivån av specifika protiener i dessa celler. Det gör att hjärnskador
begränsas och sjukdomens symptom lindras. För att utveckla denna teknik behöver lentivirala
vektorer att karaktäriseras i hjärnan.
I den här studien har vi injicerat två specifika lentivirala vektorer i råttshjärna. Vi har använt
neuron-specific enolase NSE promotor och jämförts med human cytomegalovirus hCMV
promotor. Våra resultat har visat att största antal av GFP-positiva celler som inducerats med
hCMV vectorer har haft neoroner morfologi och fåtal celler haft astrocyter morfologi medan alla
de GFP-positiva cellerna som har inducerats med NSE vectorer haft bara neuroner morfologi,
vilket visar specificiteten av NSE promotor till neuroner.
Denna studie har visat att det är möjligt att konstruera celltyp-specifika geneterpivektorer som
kommer att användas för behandling av olika hjärnsjukdomar såsom Parkisnons.
Handledare: Cecilia Lundberg
Examenarbete i molekylärgenetik 20p.Ht 2006
Wallenberg Neurocentrum, CNS genterapi avd. Lunds universitet
Examinator: Axel Janke, Institutionen för cell- och organismbiologi, Lunds universitet
Dhia Salman
Characterization of cell type-specific lentiviral vectors in substantia
nigra of rat brain
Parkinson's disease (PD) is a movement disorder that is characterized by progressive
degeneration of the nigrostriatal dopamine system. Although dopamine replacement
can alleviate symptoms of the disorder, there is no proven therapy to halt the
underlying progressive degeneration of dopamine-containing neurons. Recently,
increasing evidence from human and animal studies has suggested that
neuroinflammation is an important contributor to the neuronal loss in PD.
Drug delivery to the brain for example anti-inflammatory drug, is difficult because of
the blood brain barrier, which prevent delivery of such drug or a systematic
administration of higher doses is needed. Moreover, this can affect the function of
neighbouring cells that do not need this drug, which can cause unwanted side effects.
An alternative solution to this problem is gene therapy. Gene therapy in the brain is a
promising treatment strategy that in the future may be used for several brain disorders,
including Parkinson’s disease. By introducing a new gene, rather than providing a
classical pharmacological drug, gene therapy offers the opportunity to treat
neurological disorders by a single intervention. However gene therapy is dependent
on efficient methods for transferring genes to the selected tissue. For this purpose,
recombinant viruses have been developed such as lentiviral vectors (LV). Lentiviral
vectors have promising potential in central nervous system (CNS) gene therapy
because of their ability to infect divided as well as non-divided cells. By designing
cell type-specific LV vectors it possible to deliver a therapeutic gene to the desired
cell type without affecting the neighbouring cells population.
In this study we characterized cell type-specific lentiviral vectors in the substania
nigra (SN) of rat brain. We used neuron-specific enolase NSE promoter and
compared it to the ubiquitous human cytomegalovirus hCMV promoter.
Our results have shown that most of the GFP-positive cells that induced by hCMV
had neuronal morphology and a few cells had astrocytic morphology while all GFPpositive cells that induced by NSE were neurons and no single cell had astrocytic
morphology.
This study has shown the feasibility to construct cell type-specific lentiviral vector
that can be used in CNS gene therapy to treat different neurodegenerative diseases
like Parkinson’s disease.
Advisor: Cecilia Lundberg
Exam project in molecular genetic 20 p., autumn 2006
Wallenberg Neuroscience Centre-gene therapy unit, Lund University
Examiner: Axel Janke, Department of Cell and Organism Biology
