Studie visar att modell med Alzheimers i en kopp kan påskynda läkemedelsutvecklingen

För tio år sedan introducerade forskare en ny modell för att studera Alzheimers sjukdom som kallas Alzheimers i en skål. Modellen använder kulturer av mogna hjärnceller suspenderade i gel för att återskapa de förändringar som sker i den mänskliga hjärnan under 10 till 13 år på bara sex veckor. Men replikerar denna modell verkligen de förändringar som sker hos patienter? I en ny studie utvecklade forskare vid Mass General Brigham and Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) en algoritm för att objektivt bedöma hur exakt Alzheimersmodeller återspeglar de funktionella och genetiska förändringarna i patienters hjärnor. Resultaten, som publicerades i tidskriften Neuron, bekräftade viktiga likheter och bevisade att Alzheimers i en skål-modellen skulle kunna användas för att påskynda utvärderingen och utvecklingen av nya läkemedel.

Bekräftelse av modellens effektivitet

”Vårt mål är att hitta den bästa modellen som bäst återspeglar vad som händer i hjärnorna hos Alzheimerspatienter. Vi utvecklade den här 3D-modellen för 10 år sedan, och nu har vi data som tyder på att den kan påskynda läkemedelsutvecklingen”, säger studiens medförfattare Dr. Do Young Kim, från Massachusetts General Hospital Department of Neurology.

Sammanför sina krafter i kampen mot Alzheimers sjukdom

Studien möjliggjordes genom ett samarbete mellan neurovetenskapliga och systemvetenskapliga forskare som syftar till att förbättra behandlingar för Alzheimers sjukdom (AD). I årtionden har ett stort problem med AD-forskning varit begränsningarna hos musmodeller, vilka inte reproducerar amyloidplack och andra kännetecken för sjukdomen som finns hos människor.

”Vi står inför en grundläggande utmaning: att förstå vilka mönster som verkligen fångar komplexiteten hos Alzheimers sjukdom i den mänskliga hjärnan”, säger studiens medförfattare Dr. Winston Hyde från BIDMC. ”Genom att flytta fokus från enskilda gener till biologiska signalvägar har vi skapat ett system som förändrar hur vi närmar oss läkemedelsutveckling och testning.”

Ny algoritmisk plattform

Forskarna utvecklade en innovativ plattform för aktivitetsanalys (IPAA) för att avgöra vilka modeller som bäst återspeglar funktionella förändringar vid Alzheimers sjukdom och identifiera viktiga vägar för läkemedelsutveckling. I studien identifierade de 83 dysreglerade biologiska vägar som är gemensamma för hjärnprover från avlidna Alzheimerspatienter och 3D-cellmodeller.

En av de signalvägar som studerades som ett bevis på konceptet var p38 MAPK (mitogenaktiverat proteinkinas). Med hjälp av en p38 MAPK-hämmare som inte tidigare testats på Alzheimerspatienter kunde forskarna avsevärt minska patologiska förändringar vid Alzheimers sjukdom i en laboratoriemodell, vilket belyser dess potential för kliniska prövningar.

Skalning och acceleration av läkemedelsutveckling

Alzheimers i en skål-modell, tillsammans med IPAA-algoritmen, har gjort det möjligt för forskare att testa flera läkemedel samtidigt. Hundratals godkända läkemedel och naturliga föreningar har redan testats, vilket öppnar dörren för kliniska prövningar.

"Vi har nu ett system som inte bara låter oss snabbt testa nya läkemedel, utan också förutsäga vilka som kommer att vara mest effektiva", säger Dr. Rudolph Tanzi, chef för McCance Center for Brain Health.

Forskningens framtid

Dessa framsteg för medicinen närmare utvecklingen av effektiva läkemedel mot Alzheimers sjukdom och påskyndar deras introduktion till patienter. Nya metoder som kombinerar avancerad modelleringsteknik och algoritmisk analys lovar att avsevärt förbättra kampen mot denna komplexa sjukdom.

Studien publicerades i tidskriften Neuron.