Έρευνα

Έρευνα σε βιολογικό υλικό ασθενών

α-συνουκλεΐνη

Άλλα γονίδια που σχετίζονται με τη νόσο Πάρκινσον

Αυτοφαγία

Έρευνα σε βιολογικό υλικό ασθενών
Μαζί με το Δημήτρη Βασιλάτη στο ΙΙΒΕΑΑ έχουμε εγκαθιδρύσει Βιοτράπεζα ασθενών με νόσο Πάρκινσον και ατόμων ελέγχου, που αποτελεί τη βάση για την έρευνα της γενετικής συνιστώσας της νόσου Πάρκινσον στην Ελλάδα.  Η Βιοτράπεζα, που αρχικά περιείχε μόνον DNA, σταδιακά εμπλουτίζεται από υλικό όπως RNA, ορό, πλάσμα και ινοβλάστες, έτσι ώστε να είναι δυνατές μελέτες περιφερικών βιολογικών δεικτών.  Έχουμε εστιαστεί σε σπάνιες Μεντέλειες γενετικές μορφές νόσου Πάρκισνον, ενώ παράλληλα μελετώνται, σε συνεργασία με το Εργαστήριο της Ελένης Μιχελακάκη στο Ινστιτούτο Υγείας του Παιδιού, βιολογικοί δείκτες σε υλικό ασθενών με νόσο Gaucher, που έχουν αυξημένο κίνδυνο ανάπτυξης νόσου Πάρκινσον.  Σε τέτοιους ασθενείς εξετάζουμε τα επίπεδα και τις μορφές της α-συνουκλείνης, αλλά και περιφερικούς δείκτες λειτουργίας των λυσοσωμάτων και ειδικότερα της αυτοφαγίας (δείτε παρακάτω).  Έχουμε αρχίσει και πραγματοποιούμε και βιοχημικές μελέτες αυτών των δεικτών σε παθολογοανατομικό υλικό εγκεφάλων ασθενών με νόσο Πάρκινσον.

αρχή της σελίδας

α-συνουκλεΐνη
Το εργαστήριο ενδιαφέρεται ιδιαίτερα για τη μελέτη της προσυναπτικής νευρωνικής πρωτεΐνης-κλειδί, α-συνουκλεΐνης, της οποίας η λειτουργία δεν είναι επακριβώς γνωστή.  Γενετικά, νευροανατομικά και βιοχημικά δεδομένα υποστηρίζουν ότι η α-συνουκλεΐνη, και ειδικότερα η τάση της να δημιουργεί ολιγομερείς μορφές και συσσωματώματα, είναι στενά συνδεδεμένη με την παθογένεια και της σποραδικής και της κληρονομικής νόσου Πάρκινσον.  Δεδομένης της σύνδεσης των επιπέδων της α-συνουκλεΐνης με τη νόσο, εξετάζουμε τους μεταγραφικούς και μετα-μεταφραστικούς μηχανισμούς που ευθύνονται για τη ρύθμιση αυτών των επιπέδων. 

Έχουμε ταυτοποίησει μία περιοχή, μέσα στο πρώτο Ιντρόνιο του γονιδίου που κωδικοποιεί την α-συνουκλεΐνη, που είναι σημαντική για τη ρύθμιση της έκφρασής της σε κυτταρικά συστήματα, και έχουμε ανακαλύψει και συγκεκριμένους μεταγραφικούς παράγοντες που είναι υπεύθυνοι για αυτήν τη ρύθμιση (Clough et al., 2007, 2009, 2011).  Στην παρούσα φάση επιχειρούμε να επιβεβαιώσουμε τη σημασία των στοιχείων αυτών σε in vivo μελέτες, καθώς και σε μελέτες γενετικού υλικού ασθενών.

Έχουμε επίσης ανακαλύψει μονοπάτια μέσα σε πρωτεασώματα και λυσοσώματα που κατά τρόπο επιλεκτικό αποικοδομούν διάφορες μορφές της α-συνουκλεΐνης (Cuervo et al., 2004; Vogiatzi et al., 2008; Xilouri et al., 2008; Emmanouilidou et al., 2010a).  Είναι σημαντικό ότι τα μονοπάτια αυτά καταστέλλονται από ανώμαλες μορφές α-συνουκλεΐνης, δημιουργώντας έτσι έναν φαύλο κύκλο επέκτασης της νόσου (Xilouri et al., 2009; Emmanouilidou et al., 2010a).  Έχουμε εστιαστεί περισσότερο στο λυσοσωμικό μηχανισμό αποικοδόμησης μέσω Αυτοφαγίας Διαμεσολαβούμενης από Σαπερόνες (CMA), και στη συσχέτισή του με άλλα μονοπάτια, όπως της Μακροαυτοφαγίας.  Έχουμε δείξει ότι αυτός ο μηχανισμός είναι ο βασικός για την αποικοδόμηση της α-συνουκλεΐνης σε νευρικά κύτταρα (Vogiatzi et al., 2008), και τελευταία μας ευρήματα υποδηλώνουν ότι υπερδραστηριοποίηση της CMA, μέσω υπερέκφρασης της λυσοσωμικής πρωτεΐνης Lamp2a, που αποτελεί ρυθμιστή του μονοπατιού,  οδηγεί σε μείωση των επιπέδων της α-συνουκλεΐνης και της τοξικής της δράσης σε κυτταρικά και ζωικά μοντέλα.  Οι in vivo μελέτες έχουν πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας μοντέλο διαμόλυνσης της μέλαινας ουσίας αρουραίων μέσω Αδενο-σχετιζόμεων ιών (AAV) που εκφράζουν την τοξική α-συνουκλεΐνη σε συνδυασμό με την προστατευτική Lamp2a (συνεργασία με Deniz Kirik, Lund) (Xilouri et al., 2012) .  Φαίνεται λοιπόν ότι  η στόχευση αυτού του μονοπατιού, του CMA, είναι πιθανόν να προσφέρει θεραπευτικά οφέλη στη νόσο Πάρκινσον και σχετιζόμενες συνουκλεϊνοπάθειες.

Δεδομένης της γενετικής συσχέτισης της λυσοσωμικής πρωτεΐνης γλυκοσερεβροσιδάσης (GBA) με τη νόσο του Πάρκινσον, ερευνούμε την αμφίδρομη σχέση της με την α-συνουκλεΐνη (Argyriou et al., 2012; Dermentzaki et al., 2013).  Τα μέχρι στιγμής ευρήματά μας υποδηλώνουν ότι μείωση της δραστικότητας της GBA δεν οδηγεί κατ’ ανάγκη σε αλλαγές σε μορφές ή επίπεδα της α-συνουκλεΐνης.  Φαίνεται πάντως ότι σε ασθενείς με νόσο Gaucher (με ομόζυγες ή διπλές ετερόζυγες μεταλλάξεις στο GBA) η α-συνουκλεΐνη έχει αυξημένη τάση ολιγομερισμού.  Τα ευρήματα αυτά μας έχουν οδηγήσει στην μελέτη των επιδράσεων μεταλλαγμένων μορφών της GBA στην α-συνουκλεΐνη, σε κυτταρικά και ζωικά μοντέλα, σε συνεργασία με το εργαστήριο του Δρα Βεκρέλλη. 

Στα πλαίσια της έρευνας για παθολογικές δράσεις της α-συνουκλεΐνης, έχουμε δημιουργήσει σειρά κυττάρων νευροβλαστώματος (SH-SY5Y) που εκφράζουν με επαγόμενο τρόπο την φυσικού τύπου ανθρώπινη α-συνουκλεΐνη.  Στα κύτταρα αυτά δημιουργούνται ολιγομερή και με την πάροδο του χρόνου αναπτύσσεται νευροεκφύλιση (Vekrellis et al., 2009). Τα κύτταρα αυτά αποτελούν ένα πολύ χρήσιμο μοντέλο για την μελέτη μηχανισμών τοξικότητας της α-συνουκλεΐνης (Vekrellis et al., 2009; Dulovic et al., 2014).  Στην παρούσα φάση ερευνούμε με συστηματικό τρόπο, χρησιμοποιώντας και μεθόδους βιοπληροφορικής, υποψήφια γονίδια που μπορεί να παρουσιάζουν μία τροποποιητική δράση στο μοντέλο αυτό.

Μία επιπλέον πτυχή της τοξικής δράσης της α-συνουκλεΐνης αποτελεί  η επιλεκτική ευπάθεια του νοραδρενεργικού συστήματος στην τοξική δράση της ανώμαλης α-συνουκλεΐνης (Sotiriou et al., 2010). Οι μελέτες αυτές πραγματοποιήθηκαν σε διαγονιδιακά ποντίκια που εκφράζουν την α-συνουκλεΐνη κάτω από έναν νευρωνικό υποκινητή, και που είναι διαθέσιμα στο εργαστήριό μας.  Σε μελλοντικές μελέτες σκοπεύουμε να εξετάσουμε τη μοριακή βάση αυτής της ευαλωτότητας και τις συμπεριφορικές της επιπτώσεις.

αρχή της σελίδας

Άλλα γονίδια που σχετίζονται με τη νόσο Πάρκινσον
Εξετάζουμε επίσης τη συσχέτιση της α-συνουκλεΐνης με άλλες πρωτεΐνες που συνδέονται γενετικά με τη νόσο Πάρκινσον, όπως το ντοπαμινεργικό παράγοντα επιβίωσης  Nurr-1. Σε συνεργασία με το εργαστήριο του Δρα Βασιλάτη, εξετάζουμε την αμφίδρομη συσχέτιση μεταξύ των δύο αυτών πρωτεϊνών σε κυτταρικά και ζωικά μοντέλα.  Όσον αφορά άλλα γονίδια που σχετίζονται με τη νόσο, έχουμε βρει ότι η πολυμορφική παραλλαγή του UCH-L1, S18Y, που μπορεί να είναι προστατευτική έναντι του κινδύνου ανάπτυξης νόσου Πάρκινσον, λειτουργεί ως ένα ισχυρό αντιοξειδωτικό (Kyratzi et al., 2008). Αυτή η νευροπροστατευτική δράση του S18Y UCH-L1 έχει πρόσφατα επιβεβαιωθεί in vivo, στο μοντέλο MPTP, όπου το γονίδιο εκφράστηκε στη μέλαινα ουσία μυών μετά από ενδο-ραβδωτή διαμόλυνση με αδενοϊό (Xilouri et al., 2012). Σε μελλοντικές μελέτες, θα διερευνήσουμε τη μοριακή και κυτταρική βάση αυτής της αντιοξειδωτικής δράσης. Επιπλέον, μία ομάδα στο εργαστήριό μας, υπό τον Δρα. Hardy Rideout, εξετάζει τις παθογενετικές δράσεις μεταλλάξεων του LRRK2 που σχετίζονται με τη νόσο Πάρκινσον, εστιάζοντας στον ολιγομερισμό του  LRRK2 και την επίδρασή του στο «εξωτερικό» μονοπάτι της απόπτωσης (Ho et al., 2009).  Μελετάται και η αμφίδρομη σχέση του LRRK2 με την CMA, κατ’ αναλογίαν με αυτό που συμβαίνει με την α-συνουκλεΐνη.

αρχή της σελίδας

Αυτοφαγία
Δεδομένων των ευρημάτων μας που συσχετίζουν την Αυτοφαγία Διαμεσολαβούμενη από Σαπερόνες (CMA) με την α-συνουκλεΐνη και τη νόσο του Πάρκινσον, ερευνούμε και την γενικότερη σημασία της CMA στο Νευρικό Σύστημα, στα πλαίσια Προγράμματος Αριστείας (CMAinNEURO) LINK.  Έχουμε εστιαστεί ιδιαίτερα, σε συνεργασία με τον Πάνο Πολίτη στο ΙΙΒΕΑΑ, στον ρόλο της CMA στην ανάπτυξη του Νευρικού Συστήματος και στον καθορισμό του νευρωνικού φαινοτύπου.  Από την άλλη πλευρά, φαίνεται ότι ο μηχανισμός αυτός παίζει σημαντικό ρόλο και για την ομοιόσταση του Νευρικού Συστήματος στην ενήλικο ζωή.   Μελετούμε πιθανά νευρωνικά υποστρώματα της CMA στο Νευρικό Σύστημα μέσω πρωτεομικής, σε συνεργασία με την Τόνια Βλάχου στο ΙΙΒΕΑΑ.

αρχή της σελίδας