HD2026 밀턴 웩슬러 격년 심포지엄 3일차

HD2026 밀턴 웩슬러 격년 심포지엄 3일차에 오신 걸 환영해. HDBuzz가 연구 발표 마지막 날을 실시간으로 보도하고 있어. 오늘 세션은 헌팅틴 단백질헌팅틴 단백질 헌팅틴 유전자에 의해 생산된 단백질(HTT), 왜 특정 뇌세포가 HD에서 그렇게 취약한지에 대한 질문, HD 가족들의 연구 참여가 이 질환의 분자적 동인을 이해하는 방식을 어떻게 재편하고 있는지, 그리고 많은 다른 최첨단 HD 연구 주제에 초점을 맞췄어.

HTT1a에 주목

첫 번째 발표자는 아이카테리니 파파도풀루였는데, 그녀는 HTT1a로 알려진, 특히 해로운 것으로 보이는 확장된 HTT 단백질의 단편을 표적으로 하는 연구에 대해 이야기했어. 그녀는 다양한 HD 모델에서 이 단편에 대한 관찰과 치료법으로 어떻게 표적화될 수 있는지에 대해 논의했어.

우리는 때때로 DNA가 RNA를 암호화하고, 그다음 RNA가 단백질을 암호화한다는 유전학의 도그마를 1 대 1 대 1 과정으로 생각해. 하지만 실제로는 같은 유전자에서 다른 RNA와 단백질이 만들어질 수 있어. HTT 유전자는 전장 HTT 단백질을 만들 수 있지만, 다른 작은 조각들도 만들어. 이 중 하나가 HTT1a라고 불려. 아이카테리니는 그녀의 연구에서 CAG 반복이 시간이 지남에 따라 확장되면, 세포와 HD 생쥐가 잠재적으로 해로운 HTT1a 단편을 더 많이 생산한다는 것을 관찰했어. 훨씬 더 긴 CAG 반복으로 삶을 시작하는 경우가 많은 소아 HD 환자의 샘플에서도 HTT1a RNA가 더 많은 것으로 보여.

점점 더 많은 증거가 CAG 반복CAG 반복 헌팅턴병 환자에 나타나는 돌연변이 헌팅틴 단백질 발현의 원인이 되는 비정상적 CAG 서열의 반복 확장을 HD의 중요한 동인으로 지목하고 있다는 점을 고려하면, 아이카테리니는 HTT1a 단편이 체세포체세포 신체에 관한 불안정성과 HD에서 뉴런 손상 사이의 연결고리가 될 수 있다고 생각해. 이를 더 탐구하기 위해, 그녀의 팀은 멋진 유전적 기법을 사용해서 HTT1a 단편을 생산하지 않는 HD 생쥐 모델을 만들었어. 이 생쥐들은 뇌세포에서 HTT의 해로운 덩어리가 더 적었고, HTT1a를 생산하는 생쥐보다 척수액 바이오마커의 변화가 더 적었어.

다음으로, 그들은 HD 생쥐를 유전자 치료(siRNAsiRNA DNA와 유사하지만 단일 가닥으로만 구성된 RNA의 특별히 설계된 분자를 사용하여 세포의 메시지 분자를 표적으로 하고 특정 단백질을 만들지 않도록 지시하는 유전자를 침묵시키는 방법)로 처리해서 전장 HTT 또는 HTT1a 단편만의 수준을 낮췄어. 전장 헌팅틴을 낮추는 것은 HTT 덩어리에 큰 영향을 미치지 않았지만, HTT1a를 낮추는 것은 이 생쥐들의 덩어리 수에 명확한 영향을 미쳤어, 특히 생애 초기에. HTT1a를 낮추는 것은 또한 전사 변화와 같은 HD의 다른 특징들도 교정했어 – HD 생쥐와 비HD 생쥐에서 다르게 켜지고 꺼지는 유전자들 말이야.

태어날 때부터 이 생쥐들이 거대한 폴리Q 구간을 가진 엄청난 양의 HTT1a 단백질을 만든다는 것을 기억하는 게 중요해. 이건 HD를 가진 사람들에게 일어나는 일과 매우 달라서, HTT1a 표적화 전략이 사람들에게 최선의 접근법일 수 있는지 테스트하기 전에 더 많은 연구가 필요해. 그럼에도 불구하고 HTT를 표적으로 하는 잠재적인 새로운 방법에 대한 연구를 듣는 것은 흥미로워. 더 알고 싶다면 HDBuzz가 최근 HTT1a에 대한 두 연구를 다뤘어!

ASO로 헌팅틴을 낮추는 전략

다음 발표자인 프랭크 베넷은 특정 HTT 저하 접근법을 다뤘어. 프랭크는 HD를 포함한 유전 질환에 대한 유전자 약물을 개발하는 회사인 이오니스에서 일해. 안티센스안티센스 DNA 이중나선의 절반은 주로 백업으로 사용되지만 때로는 메시지 분자를 생성합니다. 올리고뉴클레오티드(ASO)라고 불리는 이 약물들은 특정 RNA를 표적으로 해서 세포의 쓰레기통으로 보내. 로슈와 웨이브는 이 ASO 기술을 사용해서 HTT 표적 약물인 토미너센과 WVE-003을 만들었어. 사실, 토미너센은 원래 이오니스에서 개발됐어. 프랭크는 ASO 화학이 수년에 걸쳐 어떻게 진화하고 개선되었는지에 대해 이야기했어.

ASO는 표적에 특이적으로 달라붙는 유전자 문자 문자열로 구성돼. 사람들에게 잘 작동하려면, 우리 몸이 작동할 시간을 갖기 전에 제거하지 않도록 다양한 화학적 모티프로 장식되어야 해. 다른 화학적 장식은 ASO의 작용에 다양한 방식으로 영향을 미칠 수 있어, 세포에 들어가고, 올바른 조직을 표적으로 하고, 몸 전체에 잘 분포되도록 도와줘. 지금까지 20개 이상의 ASO 약물이 승인됐고, 광범위한 질환에 걸쳐 다른 실험적 ASO에 대한 50개 이상의 임상시험이 진행 중이야.

ASO의 한 가지 단점은 그것들이 큰 분자라는 거야. 이게 뇌의 엄격하게 통제된 환경으로 들어가는 것을 어렵게 만들 수 있어. 그래서 이 약물들은 종종 척수액에 직접 주입되는데, 최근 HTT 표적 토미너센과 WVE-003 시험의 경우가 그랬어. 중추신경계에 들어가면, ASO는 다양한 뇌 영역을 통해 분포될 수 있고 몇 달 동안 머물 수 있어. 알츠하이머에서 중요한 단백질인 타우를 공격하도록 설계된 한 ASO는 ASO 투여가 끝난 후에도 오랫동안 뇌의 타우 수준을 줄일 수 있었어.

프랭크는 이오니스와 다른 회사들의 똑똑한 과학자들이 ASO 약물을 개선하기 위해 개발해온 모든 새로운 멋진 화학적 기법에 대해 이야기하는 쪽으로 방향을 바꿨어. 이것들은 같은 유익한 효과를 달성하면서 더 낮은 용량의 약물을 덜 자주 투여할 수 있게 해줘. 과학자들은 또한 ASO를 필요한 신체 부위에만 전달하는 방법을 개발했어. ASO에 분자 귀소 신호를 붙임으로써, 단일 장기나 조직으로 보낼 수 있는데, 이는 약물을 더 작은 영역으로 제한함으로써 잠재적인 부작용에 도움이 될 수 있어. 이 귀소 신호 중 하나는 트랜스페린 수용체를 표적으로 해 – 혈액뇌장벽의 분자 표지판이야. 이것은 ASO가 혈류로 전달되어 뇌로 들어갈 수 있게 만들어 – 약물 개발자들에게 엄청난 장애물이야!

프랭크는 이러한 새로운 화학 개발의 많은 부분이 오래된 ASO 약물들이 새로 개발된 ASO에 비해 매우 구식 기술을 사용하고 있다는 것을 의미한다고 상기시켜줘. 토미너센의 경우가 그래, 원래 10년 전에 개발됐거든. 로슈는 지난달 GENERATION-HD2 시험에서 실망스러운 3상 결과 후에 토미너센에 대한 작업을 종료하기로 결정했어. 프랭크는 토미너센이 왜 우리가 희망했던 대로 되지 않았을 수 있는지에 대해 깊이 파고들어. 그는 아마도 치료 시간이 충분히 길지 않았거나, 중요한 세포에서 HTT가 충분히 낮아지지 않았거나, 부작용이 이점을 가렸을 수도 있다고 추측했어. 또는 아마도 전장 HTT 단백질을 표적으로 하는 접근법이 단순히 진화할 필요가 있을 수도 있어.

다른 사람들처럼, 프랭크는 HD 치료를 위한 조합 전략이 궁극적으로 최선의 접근법일 수 있다고 생각해 – 아마도 HTT를 낮추고 체세포체세포 신체에 관한 불안정성도 표적으로 하는 약물, 또는 짐이 어제 그의 발표에서 언급한 이러한 “제3의 바퀴” 동인 중 하나. 다행히도, 이것은 많은 활동적인 회사들이 여러 시도를 하고 있는 바쁜 분야야!

HD에서 뇌세포의 취약성을 연구하는 최첨단 방법

다음으로 우리는 소니아 산체스-바스케스의 이야기를 들었는데, 그녀는 왜 일부 뇌세포가 다른 것들보다 더 아픈지 이해하기 위해 인간 뇌 조직을 놀라운 깊이로 연구하는 방법을 개발했어. 소니아의 연구는 HD를 가진 사람들이 이타적으로 기증한 조직을 사용해. 이 귀중한 샘플로, 그녀는 뇌 층을 매핑하고, 모든 다른 유형의 뉴런을 구별하고, 어떤 유전자가 켜지거나 꺼지는지 연구하고, 그녀가 구성하는 지도 전체에 걸쳐 HD의 많은 분자 마커를 조사해.

그녀의 연구의 핵심은 HD 과학자들을 오랫동안 당혹스럽게 한 질문이야 – 우리 몸의 모든 세포가 확장된 HTT를 만든다면 왜 일부 세포만 아픈 것처럼 보일까? 그녀는 가능한 설명으로 HTT 단백질 자체와 체세포체세포 신체에 관한 확장이라는 두 가지 각도를 보고 있어. 소니아와 그녀의 팀은 단백질과 유전자 마커에 대해 뇌 조직을 검사할 수 있는 현미경을 개발했는데, 세포별로 수천 개의 다른 마커를 매핑해. 그런 다음 그들은 이 데이터를 샅샅이 뒤져서 다른 유형의 뇌세포에서 무슨 일이 일어나고 있는지 설명하는 패턴을 찾으려고 해.

그들이 구축한 현미경 시스템은 같은 뇌 슬라이스를 거의 100번 테스트하고 재테스트할 수 있게 해줘서, 샘플당 엄청난 양의 데이터를 얻어. 이런 최첨단 기술은 귀중한 뇌 조직이 원래 기증자들이 희망했을 최대 잠재력으로 사용되도록 보장해. 이것은 HD 가족들과 연구자들 사이의 파트너십에 대한 증거야!

그들은 또한 다른 이미징 기술로 할 수 있는 것보다 훨씬 더 정확하게 HD 뇌에서 대조군 뇌 샘플과 비교해 정확히 어떤 세포가 손실되는지 매핑할 수 있어. 세포 손실과 함께, 그들은 또한 각 유형의 세포에서 만들어지는 HTT의 양을 봤어. 세포에서 만들어지는 확장된 HTT의 양이 뇌세포가 손실될지 여부와 일치하지 않는 것으로 밝혀졌어. 그들은 또한 HTT 단백질 덩어리의 위치와 수를 봤어. 핵에 더 많은 덩어리가 있는 세포가 손실될 가능성이 더 높은 것처럼 보였어.

다음으로, 그들은 뇌의 개별 세포에서 CAG 수를 봤어. 더 많은 불안정성과 더 큰 CAG 수를 가진 세포도 손실될 가능성이 더 높은 것처럼 보여. 초기에, 이 세포들은 핵에 HTT 덩어리가 더 많았지만, 가장 긴 CAG를 가진 것들은 실제로 나중에 덩어리가 더 적어지기 시작했어. HTT 단백질 덩어리와 체세포체세포 신체에 관한 불안정성 모두 세포에서 어떤 유전자가 켜지고 꺼지는지에 기여하는 것처럼 보여.

다음으로 소니아와 그녀의 팀은 이 단편을 암호화하는 메시지 분자를 찾으려고 시도함으로써 HTT1a를 찾으려고 했어. 이것은 간단하지 않은데, HTT1a 유전자 메시지 서열이 전장 메시지 분자와 거의 동일하기 때문이야 – 최소한으로 말해도 복잡한 실험이야!

이 복잡한 기술이 작동하는지 테스트하기 위해, 그들은 먼저 엄청난 양의 HTT1a를 만드는 것으로 알려진 생쥐에서 이 접근법을 시도했어. 그들은 HTT RNA의 큰 클러스터를 보지만 이것의 대부분은 더 큰 메시지 분자인 것처럼 보여. 더 작은 덩어리가 있는데, 그 중 일부는 HTT1a 메시지만인 것처럼 보여. 이것은 좋은 소식이야 – 그들이 개발한 도구가 작동하고 있다는 것을 보여줘. 이제 그들은 귀중한 인간 뇌 샘플에서 그들의 질문을 파고들기 시작할 수 있어.

정상 HTT를 증가시키는 것이 HD에 도움이 될 수 있을까?

프레드 소두가 다음으로 확장된 HTT의 해로운 영향을 상쇄하는 그의 흥미로운 접근법을 가지고 왔어 – 해로운 것을 제거하는 대신, 좋은 헌팅틴의 양을 늘리는 건 어때? 프레드는 대부분의 HD 환자에서 HTT 단백질의 절반만이 초장형이라는 것을 상기시켜줬어. 인간 유전학은 정상 길이 대 확장된 HTT의 “용량”이 증상이 발생하는 나이에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지에 대한 단서를 줬어.

그의 연구실은 헌팅틴 단백질의 정상 기능을 연구하는데, 이것은 세포 주변의 물질을 운반하고 뉴런의 구조를 보존하는 데 역할을 할 수 있어. 그들은 또한 뇌 회로에서 HTT의 역할과 무엇이 그것들을 HD에서 취약하게 만드는지 봐. 연구실은 접시에서 자란 다른 유형의 뇌 유사 세포 사이의 간단한 회로를 보기 위해 브레인-온-어-칩이라고 부르는 미세유체 기술을 사용해. 그들은 HD 세포와 영향받지 않은 세포를 다른 뇌 신호 분자로 처리하거나 유전적 변화를 만들어서 회로에 대한 그들의 영향을 더 잘 이해할 수 있어.

HTT 저하는 중요한 (그리고 우리가 희망하기로는, 효과적인!) 치료적 접근법이지만, 모든 헌팅틴을 완전히 제거하는 것은 세포의 생물학적 분자 “교통”에 결과를 가져올 수 있어. 추가 건강한 HTT를 추가하는 것이 도움이 될 수 있는지 보기 위해, 프레드의 팀은 “미니-HTT”를 만들었어 – 접시의 HD 뉴런에 추가할 수 있는 건강한 유전자의 작은 조각. 이 접근법은 구조와 화학적 신호와 같은 비HD 세포에서 보이는 일부 건강한 패턴을 복원하는 것처럼 보였어.

다음으로 그들은 확장된 헌팅틴을 낮추면서 동시에 이 건강한 헌팅틴 조각들을 HD 생쥐에 유전적으로 적용했어! 이것은 신경신경 정보를 저장하고 전달하는 뇌 세포 세포의 구조를 포함한 뇌 건강을 개선하는 데 도움이 됐고, 일부 운동 행동 측정을 개선하는 것처럼 보였어. 더 최근의 연구는 그들의 미니HTT 단편이 실제로 세포에서 무엇을 하고 있는지 더 자세히 살펴보는 것을 포함해. 그것들은 세포 주변을 이동하는 세포 거품에서 확장된 HTT를 대체하는 것처럼 보이는데, 이것은 좋은 신호야. 미래에 그들은 더 큰 동물 모델에서 이 접근법을 테스트할 계획이야.

프레드는 우리가 이러한 아이디어를 HD를 위한 새로운 유형의 약물을 만드는 데 어떻게 적용할 수 있는지에 관심이 있어. 그는 정상 HTT가 뉴런에서 최대 용량으로 작동하도록 보장하는 데 도움이 되는 소분자를 개발한 회사를 가지고 있어. 그 회사, HuntX는 앞으로 몇 달 안에 더 많은 업데이트가 있을 거야, 우리가 희망하기로는!

HUNTIAM 시험 업데이트 – 티아민과 비오틴이 HD에 도움이 될까?

다음은 호세 루카스였는데, 그는 자신이 참여하고 있는 임상시험인 HUNTIAM에 대해 업데이트했어. 이것은 티아민을 HD 치료의 가능한 옵션으로 보는 거야. 호세는 먼저 비타민 B1로도 알려진 티아민의 작용을 설명했어. 식단에서 티아민이 부족하거나, 개인이 티아민을 제대로 만들거나, 처리하거나, 흡수할 수 없는 유전적 경우에 뇌 질환을 일으킬 수 있어. 특히, 티아민 결핍은 기저핵에 문제를 일으킬 수 있는데 – HD에서 영향을 받는 뇌의 같은 부분이야. 이런 유형의 장애를 가진 일부 사람들은 비오틴, 비타민 B7이라고 불리는 다른 비타민과 티아민의 조합으로 매우 효과적으로 치료될 수 있어.

호세의 아이디어는 간단해. HD가 뇌의 유사한 부위에 영향을 미치니까, 티아민-비오틴이 HD 뇌 건강을 개선하는 치료제로 테스트될 수 있지 않을까 하는 거야. 실제로 호세는 HD 환자의 뇌와 척수액에서 티아민 수치가 낮다는 걸 보여줬어. 이게 바로 HUNTIAM 임상시험의 계기가 되었는데, 이 시험은 HD 환자들에게 중등도 및 고용량의 비오틴과 티아민을 최대 2년 동안 투여하며 테스트해. 이 임상시험은 비타민 치료를 제공하면서 임상 정보, 혈액, 척수액을 수집해 치료가 안전하고 견딜 만한지 파악하고 있어.

다음으로 호세는 HUNTIAM의 예비 결과를 공유했어. 지금까지 티아민과 비오틴은 안전하고 티아민 수치를 회복시키는 것으로 보여. 초기 결과에서는 치료가 척수액 내 NfL(신경신경 정보를 저장하고 전달하는 뇌 세포 세포 손상 마커) 수치를 감소시키는 것으로 나타났어. 이건 탐색적인 단계지만, 뇌 건강이 개선되었다는 신호일 수 있어. 다만 이건 안전성에 초점을 맞춘 아주 작은 규모의 임상시험임상시험 사람을 직접 대상으로 하거나 사람에게서 추출(또는 적출)된 검체나 사람에 대한 정보를 이용하여 이루어지는 모든 시험이나 연구를 말한다.(총 24명)이라는 점을 유의해야 해. 호세 본인도 비타민 요법이 HD의 완치제가 될 거라고 기대하지는 않지만, 삶의 질을 개선할 수 있다는 가설을 테스트할 가치는 충분하다고 강조했어.

HD 회로가 세포 취약성을 유발하는 방식

다음 발표자는 마크 베반이었어. 그의 연구는 단백질 덩어리와 체세포체세포 신체에 관한 불안정성을 포함하여 마우스 모델에서 HD의 다양한 원인을 이해하고, 이것이 뉴런이 소통하는 방식에 어떤 영향을 미치는지에 초점을 맞추고 있어. 마크의 팀은 생각, 움직임, 감정을 조절하는 데 도움을 주는 ‘간접 경로’라고 불리는 뇌 회로 내의 세포들을 연구해. 이 뉴런들은 HD에서 가장 큰 타격을 받는 세포들이라, 왜 이 특정 뇌 세포들이 그렇게 심하게 병드는지 알아내려고 나섰어.

그들은 HD를 아주 세밀한 수준에서 이해하고 HD 치료제를 개발하는 새로운 방법을 찾는 데 도움을 주려는 궁극적인 목표를 가지고 HTT 덩어리, 체세포체세포 신체에 관한 불안정성, 세포 유형별 차이를 살펴봤어. 이 모든 연구는 여러 종류의 HD 마우스 모델을 통해 이루어졌지. 다른 연구자들과 마찬가지로 마크도 HTT 유전자에 175개의 CAG 반복이 있는 마우스의 선조체에서 많은 덩어리를 발견했어. 이 덩어리들 대부분은 모든 DNA가 저장된 핵에서 발견돼. 다른 세포 유형과 뇌 부위는 덩어리가 더 적고, 세포 내의 다른 위치에서 발견되는 경우가 많아.

107개의 CAG를 가진 다른 마우스에서는 체세포체세포 신체에 관한 불안정성으로 인해 선조체의 CAG 숫자가 약 180개까지 늘어나고, 여기서도 마크는 HTT 덩어리를 발견했어. CAG가 확장되지 않는 이 마우스의 사촌 격인 모델에서는 단백질 덩어리가 거의 나타나지 않았지. CAG 길이가 매우 길 때 더 많은 단백질 덩어리가 형성되는 것으로 보여.

마크의 팀은 패치 클램프라는 기술을 사용해 신경신경 정보를 저장하고 전달하는 뇌 세포 세포의 전기 신호를 측정할 수 있어. HD 마우스의 많은 뉴런은 과도하게 활성화되어 일반 마우스와 비교했을 때 예상보다 훨씬 더 많이 신호를 보내는 것 같아. 신경신경 정보를 저장하고 전달하는 뇌 세포 세포 발화의 이러한 과잉 활성화는 긴 CAG 길이와 체세포체세포 신체에 관한 불안정성 모두에 의존하는 것으로 보여. 간접 경로 뉴런만 과활성화되는 게 아니라, 그 뉴런들이 연결된 신경신경 정보를 저장하고 전달하는 뇌 세포 세포들도 마찬가지야. 마크의 팀은 이 HD 마우스의 많은 세포 유형이 일반 마우스와 비교했을 때 서로 다른 유전자가 켜지거나 꺼져 있다는 걸 알아냈는데, 이것이 신경신경 정보를 저장하고 전달하는 뇌 세포 세포 발화의 차이를 유발하는 것일 수도 있어.

이 HD 마우스들의 수명 후반부에는 신경신경 정보를 저장하고 전달하는 뇌 세포 세포의 발화가 줄어들기 시작해. 이건 에너지 불균형 때문인 것으로 보여. 마크의 팀이 마우스의 HTT 수치를 낮추었을 때 발화가 정상으로 돌아왔어. 신경신경 정보를 저장하고 전달하는 뇌 세포 세포가 더 규칙적인 수준으로 발화하면서 마우스는 대조군 마우스처럼 움직였고 HD와 유사한 운동 증상도 줄어들었지. HTT 수치가 낮아지자 신경신경 정보를 저장하고 전달하는 뇌 세포 세포 손실도 줄어드는 것으로 나타났는데, 이는 HTT 수치를 조절해서 이 마우스 모델들의 HD 징후를 개선할 수 있음을 보여줘.

마크의 팀은 아연 집게 단백질(ZFP)이라고 불리는 HTT 저하 도구를 사용해. 이 도구들은 현재 임상에서 테스트 중인 대부분의 HTT 저하 약물들처럼 RNARNA DNA와 유사한 화학 물질로, 단백질을 생산할 때 세포가 유전자의 작업 복사본으로 사용하는 ‘메시지’분자를 구성합니다. 메시지 분자를 표적으로 삼는 게 아니라, HTT 유전자 자체인 HTT DNA를 직접 공략해. HD 연구를 진전시킬 또 하나의 멋진 기술이지!

취약성, CAG 확장, 그리고 생존

다음은 나트 하인츠가 서로 다른 유형의 세포에서 HD의 정밀한 분자적 원인에 대한 연구 결과를 발표했어. 그는 먼저 HD 연구를 이끄는 중요한 마우스 모델과 기술을 만들고 자신에게 HD 연구를 권유했던 오랜 동료들에게 감사를 표하며 시작했어. 회의장에 있는 많은 사람처럼 나트도 왜 HD에서 어떤 세포는 다른 세포보다 더 심하게 병드는지 알아내려고 노력 중이야. 그의 실험실은 단일 세포 수준에서 어떤 유전자가 켜지고 꺼지는지, 그리고 이러한 네트워크가 어떻게 제어되는지 알아내기 위해 멋진 기술을 개발하고 적용하고 있어.

나트의 팀은 세상을 떠난 HD 환자들이 이타적으로 기증한 뇌를 계속 연구하고 있어. 이전에 나트의 팀은 체세포체세포 신체에 관한 불안정성이 HD에 가장 취약한 세포들뿐만 아니라, 그렇게 큰 영향을 받지 않는 것으로 보이는 뇌의 다른 세포들에서도 일어난다는 걸 보여줬어. 하지만 CAG가 확장된 대부분의 뇌 세포에서 유전자 조절이 제대로 이루어지지 않는 것 같아.

그의 팀은 최근 소아 발병 HD 환자들의 뇌 조직에 집중했습니다. 그들은 대부분의 뇌 영역에서, 그리고 성인 발병 HD에서 영향을 받는 것보다 더 많은 유형의 세포에서 확장이 나타나는 것을 확인했습니다. 흥미롭게도, 매우 긴 CAG를 가진 세포조차도 짧은 CAG를 가진 세포보다 반드시 더 잘 또는 더 나쁘게 생존하는 것은 아니며, 이는 CAG 확장이 HD에서 세포 사멸을 유발하는 유일한 요인이 아니라는 것을 시사합니다. 어떤 상황에서도 CAG 반복CAG 반복 헌팅턴병 환자에 나타나는 돌연변이 헌팅틴 단백질 발현의 원인이 되는 비정상적 CAG 서열의 반복 확장을 보이지 않는 것으로 보이는 한 가지 유형의 세포는 아교세포(glial cells)입니다. 이 세포들은 뉴런을 지지하며 여러 면에서 뇌 건강에 중요합니다. Nat의 팀이 분석한 모든 뇌에서 아교세포는 변함없는 CAG 수를 가지고 있습니다.

그들이 관찰한 유전자 조절 변화를 더 잘 이해하기 위해, 나트의 팀은 어떤 유전자 스위치 신호가 켜지고 꺼지는지 살펴봤어. 특정 유전자를 촉진하거나 억제하는 온갖 종류의 신호 변화가 있는데, 이런 변화는 주로 HD에서 가장 심하게 병드는 세포들에서 일어나는 것 같아. HD 과학자들 사이에서 논쟁이 되는 지점 중 하나는 유전자 조절이 어느 정도로 망가져야 HD에 영향을 미치고 질병을 유발하는지에 대한 믿음이야. 나트는 그들이 관찰한 초기 차이점이 결정적이라고 생각하지만, 다른 이들은 이 과정의 훨씬 후기 단계만이 HD에서 중요하다고 믿는다는 점을 인정해.

사람들이 데이터에 대해 의견이 다르다는 게 이 분야에 나쁜 것처럼 보일 수도 있지만, 사실 이건 우리를 합의로 이끌어줄 건설적인 토론을 위해 아주 좋은 일이야. 우리가 진실에 도달할 수 있도록 이 똑똑한 사람들이 (전문적인 방식으로) 서로 머리를 맞대고 치열하게 논의할 필요가 있어!

나트의 모델은 HTT가 유전자 조절 단백질과 상호작용하며, HD에서는 이 과정이 방해받는다는 거야. 유전자 스위치를 조절하는 다른 효소들(DNA 자체의 화학적 표식)도 엉망이 되고, 이 모든 것이 HD 초기 단계에서조차 유전자 조절이 변한다는 걸 의미해. 나트는 DNA의 이러한 화학적 마커를 활용해 HD 치료제와 바이오마커를 모두 개발할 수 있다고 생각해. 알고 보니 이건 이미 암 분야에서 행해지고 있는 일이라, 그들의 경험에서 배워서 이 아이디어를 HD에 맞게 재구성할 수 있을지도 몰라.

개별 세포의 데이터로 뇌 지도 만들기

다음으로 롤리 린빌이 연단에 올랐어. 롤리는 질병의 영향을 가장 많이 받는 HD 뇌 부위인 선조체를 연구해. 그는 유전학, 유전자 조절, 단백질에 대한 다양한 데이터를 종합하는, 과학 용어로 ‘멀티오믹스’라고 불리는 포괄적인 접근 방식을 취하고 있어. 롤리는 선조체의 하위 부위와 다양한 세포 유형을 살펴보며 왜 HD 뇌의 어떤 세포들이 다른 세포들보다 더 심하게 병드는지에 대한 질문을 더 깊이 파고들고 있어. 그들은 아주 구체적으로 접근해서 HD의 영향을 가장 많이 받는 세포들 사이에서 세포 카테고리를 재정의해야 할 정도야.

그는 이러한 세포 하위 유형에서 무슨 일이 일어나고 있는지 고해상도로 살펴보기 위해 다시 한번 소중한 인간 조직 샘플에 의존하고 있어. 이건 HD 커뮤니티 없이는 불가능했을 작업이야. 롤리와 동료들은 유전자 네트워크의 켜짐/꺼짐 변화를 단일 세포와 뇌 영역에서 일어나는 CAG 반복CAG 반복 헌팅턴병 환자에 나타나는 돌연변이 헌팅틴 단백질 발현의 원인이 되는 비정상적 CAG 서열의 반복 확장 및 세포 손실의 양과 연결하는 방법을 개발했어. 이 풍부한 데이터 환경을 통해 실험실은 뇌 전체의 취약성 지도를 만들 수 있어.

불안정성이 가장 심한(CAG 반복이 더 긴) 세포들은 유전적 켜짐/꺼짐 상태가 덜 독특해지면서 자신의 ‘정체성’을 잃어가는 것으로 보여. 롤리는 어떤 유전자와 유전자 네트워크가 이런 현상을 일으키는지 훨씬 더 자세히 들여다보고 있어. 이 중 일부는 이미 HD에서 중요한 것으로 알려져 있어! 이 정도 수준의 세부 사항으로 회로, 세포, 유전자 내의 패턴을 이해하기 위해 들어가는 엄청난 노력은 정말 놀라워. 특히 여러 수준에서 수집된 데이터가 유사한 경로를 가리킬 때 정말 흥미롭지.

HD 세포 내 단백질 위치 추적하기

바네사 카샤의 연구는 서로 다른 유형의 세포 내에서 단백질의 양과 위치가 어떻게 HD에 기여할 수 있는지 지도로 그려. 그녀는 DNA가 RNARNA DNA와 유사한 화학 물질로, 단백질을 생산할 때 세포가 유전자의 작업 복사본으로 사용하는 ‘메시지’분자를 구성합니다. 메시지로 만들어지고 메시지가 단백질로 만들어질 때, RNA와 단백질 수치가 항상 일치하는 건 아니라는 점을 상기시켜 줬어. 또한 대부분의 과학자가 RNA나 단백질을 연구할 때 세포 내의 하위 위치까지는 보지 못해. 세포질에 떠다니는 것, 미토콘드리아에 붙어 있는 것, 또는 핵핵 유전자(DNA)를 포함하는 세포의 일부 안에 있는 것들이 한데 섞여서 구분이 안 되거든.

세포 내 서로 다른 단백질의 위치와 양을 파악하기 위해, 그녀는 단백질들이 서로 가까이 있을 때를 판별할 수 있는 화학적 표식 시스템을 사용해. 이 마커 시스템은 켜고 끌 수 있으며 서로 다른 조직과 시점에서 관찰할 수 있도록 조정 가능해. 바네사는 뉴런과 아스트로사이트(성상교세포)의 서로 다른 구획에서 단백질 네트워크와 지형을 그리기 위해 HD 모델 마우스에 이러한 접근 방식을 적용하고 있어. HD 마우스는 대조군 마우스와 비교했을 때 이 지도에서 많은 변화를 보여줘.

Vanessa의 지도를 보면 세포의 여러 구획에서 관찰되는 다양한 변화를 자세히 들여다볼 수 있어. 그녀가 본 전반적인 경향은 신경세포 신호, 유전 메시지 처리, 유전자 조절에 핵심적인 단백질 계열을 포함해 많은 중요한 단백질 계열이 감소한다는 거야. 또한 HD에서는 많은 단백질이 잘못된 위치에 나타난다는 것도 발견했어. 예를 들어, 세포 경계에 있어야 할 일부 단백질이 대신 핵에서 발견됐어.

Vanessa는 지금 HD에서 중요하다고 알려진 특정 단백질들의 분포를 살펴보는 중이야. 컨퍼런스 동안 들었던 MED15, MSH3, FAN1 같은 것들이지. 전체적으로 이건 HD 커뮤니티에게 엄청난 데이터야. 이 프로젝트가 진행되면서 Vanessa로부터 더 많은 소식을 듣게 되길 기대해.

핵핵 유전자(DNA)를 포함하는 세포의 일부 안의 초장형 HTT 덩어리 연구하기

회의의 마지막 발표자는 올해 Nancy S. Wexler Young Investigator Prize 수상자인 Won-Seok Lee였어. 그의 연구는 HTT 덩어리와 체세포체세포 신체에 관한 확장이 HD에서 뉴런이 어떻게 병들게 되는지에 초점을 맞추고 있어. 먼저 그는 CAG 반복CAG 반복 헌팅턴병 환자에 나타나는 돌연변이 헌팅틴 단백질 발현의 원인이 되는 비정상적 CAG 서열의 반복 확장에 대한 최근 발견들을 요약했어. 이건 선조체의 취약한 세포에서 일어나는 것 같고, HD에서 세포 사멸에 기여하는 것 같아.

Won-Seok은 확장된 CAG 반복을 가진 뉴런의 일생 동안 이 과정을 여러 단계로 나누는 연구를 했어. 처음엔 느린 CAG 확장이 일어나고 나중엔 매우 빠른 CAG 확장이 일어나는데, 모두 체세포체세포 신체에 관한 불안정성에 의해 주도돼. Won-Seok은 특히 HTT에 CAG 반복CAG 반복 헌팅턴병 환자에 나타나는 돌연변이 헌팅틴 단백질 발현의 원인이 되는 비정상적 CAG 서열의 반복 확장이 있는 세포의 핵에 나타나는 단백질 덩어리(“봉입체”)에 관심이 있어. 그는 어떤 유형의 세포가 핵에 덩어리를 포함하는지 확인했고, 그런 세포들이 핵핵 유전자(DNA)를 포함하는 세포의 일부 덩어리를 포함하지 않는 세포보다 더 높은 수준의 확장을 보인다는 걸 발견했어.

핵핵 유전자(DNA)를 포함하는 세포의 일부 덩어리가 있는 세포와 없는 세포를 다시 한번 비교하면서, Won-Seok은 어떤 유전자가 켜지고 꺼지는지, 그리고 DNA와 DNA 포장 단백질에 있는 화학적 “장식”의 유형에 변화가 있다는 걸 보여줬어. Won-Seok은 또한 CAG 수가 150개 이상의 반복으로 엄청나게 길어질 때 HTT 덩어리의 모양과 유형에 무슨 일이 일어나는지 이해하는 데 관심이 있었어. 그들은 덩어리진 HTT의 다양한 형태를 외관, 움직임, 세제에서의 용해 방식에 따라 정의할 수 있어. 알고 보니 HTT의 특정 조각들이 다른 것들보다 핵에서 덩어리를 형성할 가능성이 더 높아. 핵에는 DNA가 들어있기 때문에, Won-Seok은 이것들이 유전자 조절을 포함한 과정들, 특히 유전자 스위치를 조절하는 화학적 태그들을 방해할 수 있다고 생각해.

끝까지 함께해줘서 고마워

HD2026 Milton Wexler Biennial Symposium이 끝났어! 지난 3일간의 발표를 설명하면서 끝까지 함께해줘서 고마워. HD 연구가 얼마나 계속 진화하고 성장하는지 그 분위기를 전달했기를 바라.

Marcy McDonald은 컨퍼런스 마지막에 권위 있는 HD 연구상을 받았고, 그녀의 소감에서 HD 과학을 추구하려면 열심히 일하고, 인내하고, 창의적이어야 하며, 많은 협력이 필요하다고 언급했어. 이건 연구자들뿐만 아니라 수년간 시간과 신뢰를 기여해온 수만 명의 HD 환자들에게도 해당돼.

우리가 다룬 연구의 대부분은 HD 가족들의 관대함과 HD 연구에 대한 모든 기여, 임상시험임상시험 사람을 직접 대상으로 하거나 사람에게서 추출(또는 적출)된 검체나 사람에 대한 정보를 이용하여 이루어지는 모든 시험이나 연구를 말한다. 참여, 관찰관찰 인간 지원자를 대상으로 측정을 수행하지만 실험 약물이나 치료를 제공하지 않는 연구 연구, 그리고 샘플과 조직의 이타적인 기증 덕분에 가능했어. 이 결과들을 커뮤니티와 다시 공유하게 되어 영광이야!

주요 요약:

• HTT1a가 CAG 확장과 독성을 연결할 수 있어: 새로운 생쥐 연구에 따르면 잠재적으로 해로운 HTT1a 조각의 수준이 CAG 반복이 확장되면서 증가하고, HTT1a를 선택적으로 낮추면 단백질 덩어리와 일부 HD 관련 분자 변화가 감소했어.
• HTT 저하 기술이 계속 진화하고 있어: Frank Bennett은 뇌 침투를 개선할 수 있는 접근법을 포함해 ASO 화학과 전달의 주요 발전을 강조했고, 새로운 기술들이 tominersen 개발에 사용된 것들을 훨씬 뛰어넘었다는 점을 강조했어.
• 왜 일부 뇌세포가 죽는지는 여전히 핵심 질문이야: 인간 HD 뇌 조직의 상세한 매핑은 취약한 세포를 체세포체세포 신체에 관한 CAG 확장 및 핵핵 유전자(DNA)를 포함하는 세포의 일부 HTT 덩어리와 연결했지만, 단순히 확장된 HTT를 더 많이 만드는 것이 세포 손실을 예측하지는 않는다는 걸 보여줬어.
• 건강한 HTT를 증가시키는 게 도움이 될까? Fred Saudou는 확장된 HTT를 낮추는 것과 함께 정상 HTT의 기능적 조각을 추가하면 HD 모델에서 세포 및 행동 특징을 개선할 수 있다는 연구를 발표했어.
• 몇 가지 다른 치료 단서가 나타났어: 초기 HUNTIAM 결과는 티아민과 비오틴이 안전하고 소규모 시험에서 NfL을 낮출 수 있다는 걸 시사하고, HD 뇌 회로와 유전자 조절 연구는 체세포체세포 신체에 관한 확장이 중요하지만 선택적 세포 취약성의 모든 측면을 설명할 가능성은 낮다는 걸 강화했어.
• HD 뇌 회로는 세포가 손실되기 전에 교란될 수 있어: HD 생쥐 연구에서 취약한 뉴런이 처음엔 과활성화되고, 에너지 문제가 발생하면서 저활성화된다는 걸 발견했어. HTT를 낮추면 더 전형적인 뇌 활동, 움직임, 세포 생존이 회복됐어.
• CAG 확장이 중요하지만 단독으로 작용하지는 않아: 기증된 성인 및 청소년 발병 HD 뇌 분석은 매우 긴 CAG 반복이 어떤 세포가 생존할지 일관되게 예측하지 못한다는 걸 보여줬고, 유전자 조절과 다른 세포 특이적 요인들이 취약성의 추가 동인이라는 걸 가리켰어.
• 상세한 뇌 지도가 세포가 어떻게 정체성을 잃는지 밝혀내고 있어: 개별 세포의 여러 유형의 분자 데이터를 결합함으로써, 연구자들은 CAG 확장과 세포 손실을 정상적으로 한 세포 유형을 다른 유형과 구별하는 유전자 활동 패턴의 붕괴와 연결했어.
• HD에서는 단백질이 고갈되거나 잘못된 위치에 있을 수 있어: 다양한 세포 구획 내 단백질을 매핑하는 새로운 방법들이 신경세포 신호 전달과 유전자 조절에 관여하는 단백질의 변화를 밝혀냈는데, 정상적으로 속하지 않는 세포 부분에 나타나는 단백질도 포함돼.
• 핵핵 유전자(DNA)를 포함하는 세포의 일부 HTT 덩어리는 극단적인 CAG 확장과 밀접하게 연결돼 있어: 핵에 HTT 덩어리를 포함하는 세포는 더 긴 CAG 반복과 변경된 유전자 조절을 갖는 경향이 있었고, 이는 특정 HTT 조각이 DNA 관련 과정을 방해하는 덩어리를 형성할 수 있다는 생각을 뒷받침해.