Ziel der ALS-Therapie: Integrin, das Immunzellen dazu anregt, Motoneuronen zu „fressen“.

Blockierendes Alpha-5-Integrin behandelt Mausmodell, „optimierter“ Antikörper wird jetzt gesucht

von Margarida Maia, PhD | 2. August 2023

Eine Studie berichtet, dass ein „klettartiges“ Protein namens Alpha-5-Integrin in Immunzellen in der Nähe von Motoneuronen, die bei Menschen mit Amyotropher Lateralsklerose (ALS) beschädigt oder abgetötet werden, und bei Mäusen in einem Krankheitsmodell regelmäßig in hohen Konzentrationen gefunden wird.

Die Blockierung des Proteins bei den Mäusen verlangsamte das Fortschreiten der Krankheit und trug zur Wiederherstellung ihrer motorischen Fähigkeiten und ihrer allgemeinen Gesundheit bei.

„Wir haben gezeigt, dass die gezielte Behandlung des α5-[alpha-5]-Integrins mit einem Anti-α5-Integrin-Antikörper das Überleben verlängert und die motorische Leistung der Tiere verbessert“, schrieben die Forscher und deuteten an, dass Therapien, die auf das Integrin abzielen, ALS behandeln könnten.

Die Studie „Erhöhte α5-Integrin-Expression auf myeloischen Zellen in motorischen Bereichen bei amyotropher Lateralsklerose ist ein therapeutisches Ziel“ wurde in PNAS veröffentlicht. Es handelte sich um eine Gemeinschaftsarbeit zwischen Pasithea Therapeutics und Forschern der Stanford Medical School, der Mayo Clinic und der Oregon Health & Science University.

Letztes Jahr nutzte Pasithea eine Auszeichnung im Wert von 1 Million AU$ (ca. 660.000 US-Dollar) von FightMND, einer australischen gemeinnützigen Organisation zur Unterstützung der Krankheitsforschung, um seine Arbeit an Anti-Integrin-Antikörpern als potenzielle ALS-Behandlungen voranzutreiben.

ALS tritt auf, wenn Motoneuronen, die Nervenzellen, die willkürliche Bewegungen steuern, beschädigt werden und nach und nach absterben. Ohne motorische Neuronen werden die Muskeln schwach und erschöpft, was zu Krankheitssymptomen wie Schwierigkeiten beim Gehen und Atmen, undeutlichem Sprechen sowie Problemen beim Kauen und Schlucken führt.

Obwohl die genauen Ursachen von ALS nicht bekannt sind, wird angenommen, dass Immunzellen wie Mikroglia und Makrophagen eine Rolle spielen.

Mikroglia und Makrophagen verschlingen und zerstören tote Zellen, schädliche Eindringlinge und Ablagerungen. Während Makrophagen in verschiedenen Geweben außerhalb des Gehirns vorkommen, sind Mikroglia die im Gehirn ansässigen Immunzellen.

Mikroglia sind wichtig für die Erhaltung der Gesundheit von Gehirn und Rückenmark. Bei ALS werden sie jedoch übermäßig aktiv, was zu übermäßigen Entzündungen und Schäden an Motoneuronen führt. Auch periphere Makrophagen, also Makrophagen außerhalb des Gehirns, sind am Krankheitsverlauf beteiligt.

„Die Motoneuronen werden von Zellen namens Makrophagen und Mikroglia ‚gefressen‘“, sagte Dr. Lawrence Steinman, Neurologe und Professor an der Stanford Medical School, in einem E-Mail-Austausch mit ALS News Today. „Wir haben Bilder von diesen ‚großen Essern‘, die Motoneuronen fressen.“

Es ist jedoch schwierig, genau zu bestimmen, wie Entzündungen Motoneuronen schädigen, da Mikroglia sehr vielfältig sind. Um die Krankheit besser zu verstehen, ist es wichtig, sie einzeln zu untersuchen.

In einer von Steinman gemeinsam geleiteten Studie verwendeten die Forscher eine Technik namens Einzelzell-Massenzytometrie, bei der markierte Antikörper verwendet werden, um einzelne Zellen zu untersuchen und so die Eigenschaften einer Zelle mit hoher Präzision zu beschreiben.

In einer ersten Analyse wurde ein ALS-Modell verwendet, bei dem Mäuse eine mutierte Version des SOD1-Gens tragen und ähnliche Symptome wie ALS-Patienten entwickeln. Mutationen in diesem Gen sind sowohl mit familiärer ALS als auch mit sporadischen Krankheitsformen verbunden.

Die Forscher analysierten 78.293 einzelne Zellen, die aus diesen Mäusen isoliert wurden, darunter 21.250 myeloische Zellen aus dem Gehirn und dem Rückenmark, einer Gruppe von Immunzellen, zu denen auch Mikroglia gehören. Die Ergebnisse zeigten, dass das Alpha-5-Integrin in myeloischen Zellen von Mäusen mit einer Erkrankung im Spätstadium, die durch Lähmungen gekennzeichnet war, in hohen Konzentrationen vorhanden war, bei gesunden Mäusen jedoch nicht.

Ein Integrin ist eine Art Protein, das sich auf der Oberfläche von Zellen befindet und ihnen hilft, sich an benachbarte Zellen zu binden. Diese Proteine ​​empfangen und übertragen auch chemische Signale, die den Zellen sagen, wie sie sich auf Signale aus ihrer Umgebung verhalten sollen.

„Wir zeigen, dass ein bestimmtes [klettartiges] Molekül namens Alpha-5-Integrin an der Krankheitsstelle bei ALS vorhanden ist“, sagte Steinman, der auch Mitbegründer und Vorsitzender von Pasithea ist.

Bei Tieren mit ALS im Spätstadium deutlich mehr Mikrogliapositiv auf Alpha-5-Integrin im ventralen Horn des Rückenmarks getestet, das die Zellkörper der unteren Motoneuronen beherbergt, als bei gesunden Mäusen (25,6 % gegenüber 0,06 %).

Eine ähnliche Beobachtung wurde bei Makrophagen gemacht, die entlang des Ischiasnervs gefunden wurden (49,6 % vs. 11,7 %), einem langen Nerv, der vom unteren Rücken nach unten durch die unteren Gliedmaßen verläuft.

Bemerkenswert ist, dass diese Integrin-positiven Zellen deutlich mehr Entzündungsmoleküle produzierten als ihre Integrin-negativen Gegenstücke. Dazu gehörten „höhere Spiegel des IL-6-Zytokins, von dem bekannt ist, dass es an der Rekrutierung von Makrophagen in Richtung Neuronen beteiligt ist“, schrieben die Forscher.

Um festzustellen, ob diese Ergebnisse auch für Menschen mit ALS gelten, untersuchten die Forscher Obduktionsproben von 132 Patienten und verglichen sie mit Proben von 10 gesunden Personen.

Die meisten dieser Patientenproben (75 %) wiesen deutlich höhere Werte an Mikroglia auf, die positiv für das Alpha-5-Integrin waren. Diese positiven Zellen befanden sich typischerweise in der Nähe von Motoneuronen und in leeren Regionen, in denen zuvor ein Motoneuron gefunden wurde.

Sie „erscheinen an der Stelle, an der Motoneuronen zerstört werden“, sagte Steinman.

„Wichtig ist, dass die Ergebnisse … zeigen, dass ALS-Patienten unabhängig von Geschlecht, Alter, Krankheitsdauer, Genotyp oder Behandlung durchgängig vermehrt α5-Integrin-positive Mikrogliazellen aufwiesen, insbesondere in geschädigten motorischen Bereichen, was darauf hindeutet, dass sich die Modulation von α5-Integrin-positiven Immunzellen als wirksam erweisen könnte.“ vorteilhaft für ALS bei einem breiten Spektrum von ALS-Ätiologien [ursächlichen Faktoren]“, schrieben die Forscher.

Zurück zum ALS-Mausmodell testeten die Wissenschaftler, ob ein Antikörper zur Blockierung des Alpha-5-Integrins Krankheitsmanifestationen lindern und die Ergebnisse verbessern könnte. Mäuse wurden zweimal pro Woche behandelt, beginnend bevor Symptome auftraten, bis hin zu einem späten Krankheitsstadium.

Während Mäuse, die mit dem Antikörper behandelt wurden, die Krankheit etwa zur gleichen Zeit entwickelten wie Tiere, denen ein Placebo verabreicht wurde, traten ihre Symptome später auf und behandelte Mäuse lebten deutlich länger, „was damit übereinstimmt, dass Mikroglia/Makrophagen eine wichtige Rolle beim Fortschreiten der ALS-Erkrankung spielen, aber nicht bei ihrer Entstehung.“ “, schrieben die Wissenschaftler.

In einem Beam-Walking-Test, einem Maß für Koordination und Gleichgewicht, rutschten die behandelten Mäuse weniger aus und bewegten sich schneller über den Balken als Placebo-Mäuse, was auf eine bessere motorische Funktion schließen lässt. Sie zeigten auch einen „besseren allgemeinen Gesundheitszustand und weniger Symptome“.

„Diese Ergebnisse liefern neue Daten zur Rolle und räumlichen Verteilung von α5-Integrin bei ALS und liefern Wirksamkeitsdaten der Anti-α5-Integrin-Behandlung im [SOD1]-Mausmodell, dem Goldstandard des präklinischen ALS-Modells“, sagt Tiago Reis Marques, MD, PhD , sagte der CEO von Pasithea Therapeutics in einer Pressemitteilung des Unternehmens.

„Wir glauben, dass diese Behandlung als Monotherapie oder in Kombination mit dem bestehenden Behandlungsstandard sowohl bei sporadischer als auch genetischer ALS eingesetzt werden kann“, sagte er und fügte hinzu, dass die Arbeit des Unternehmens noch andauert und darauf abzielt, „später den am besten optimierten Antikörper als unseren Hauptkandidaten auszuwählen.“ dieses Jahr."

Ebenso stellten die Forscher fest, dass fünf zugelassene Behandlungen für unterschiedliche Krankheiten auf Integrine abzielen, was darauf hindeutet, dass sich eine „klinische Studie zum Testen von α5-Integrin als Wirkstoffziel bei ALS lohnen könnte“.

„Wir sind bestrebt, dies weiterzuverfolgen, um eine potenzielle Behandlung für ALS zu entwickeln“, sagte Steinman. „Die Grundidee besteht darin, ‚die großen Esser zu töten‘, bevor sie das Motoneuron töten.“