Histoire des organoïdes cérébraux

Les organoïdes cérébraux ont fourni un moyen de générer des modèles complexes, tridimensionnels et in vitro de neurones humains qui récapitulent, en partie, la diversité neuronale et des aspects de l’architecture physique du cerveau en développement, tels que la stratification.

Les chercheurs emmenés par Lancaster ont généré les premiers organoïdes corticaux en 2013. Ils ont ensemencé des cellules souches dans une matrice tridimensionnelle dans un bain nutritif. En l’espace d’un mois, les cellules se sont différenciées et ont formé de petites structures de quelques millimètres, de type cerveau. Ces couches cellulaires possédées imitaient des structures telles que l’hippocampe et le cortex cérébral. Sans apport sanguin, cependant, les neurones situés au centre de ces organoïdes dépérissaient et finissaient par mourir.

Les organoïdes cérébraux comme modèles

Les organoïdes du cerveau humain sont devenus un modèle prometteur pour l’étude du développement neural et des troubles neurologiques, y compris la maladie d’Alzheimer. Ce modèle a un potentiel énorme pour tester les agents thérapeutiques et déterminer leur perméabilité à travers la barrière hémato-encéphalique.

Cependant, il reste difficile de générer un modèle authentique qui récapitule la structure complexe et la fonction du cerveau humain. Les organoïdes cérébraux ne peuvent capturer pleinement la diversité cellulaire du cerveau. L’absence de microglie et de vaisseaux sanguins est particulièrement gênante, si l’on veut appliquer ces organoïdes à l’étude de la maladie d’Alzheimer. L’absence de système vasculaire fait que les organoïdes deviennent limités en taille et contiennent un noyau en grande partie nécrotique en raison de l’incapacité du fluide nutritif à pénétrer au centre de la structure.

Quel est l’apport de Cakir et ses collègues ?

Cakir et ses collègues ont établi un modèle organo-cérébral portant un système de type vasculaire qui fonctionne chez les souris implantées. Ce système est unique à bien des égards comparé aux organoïdes cérébraux publiés antérieurement.

Ils ont généré des organoïdes corticaux humains vascularisés en exprimant un facteur de transcription endothélial. Ils ont découvert que les organoïdes corticaux humains vascularisés développaient un réseau complexe de type vasculaire. Les organoïdes corticaux humains vascularisés étaient en bonne santé par rapport aux organoïdes équivalent non vascularisés .

Lorsque les auteurs ont comparé les transcriptomes unicellulaires, ils ont constaté que les organoïdes corticaux humains vascularisés exprimaient des marqueurs neuronaux plus matures, ainsi que des marqueurs d’autres types de cellules, en particulier ceux impliqués dans la formation d’unités neuro-vasculaires, notamment des marqueurs à jonction serrée, des protéines astrocytaires et péricytiques, et des transporteurs.

Application à la maladie d’Alzheimer

En outre, le traitement des organoïdes corticaux humains vascularisés avec de l’Aβ42 oligomère a entraîné la malformation de jonctions serrées et la perturbation de la barrière hémato-encéphalique, ce qui montre que la structure de type barrière hémato-encéphalique répond à des facteurs exogènes. Les organoïdes corticaux humains vascularisés ont pu être greffé chez des souris et ont formé des connexions vasculaires fonctionnelles avec la souris hôte.

En ce qui concerne la maladie d’Alzheimer, les auteurs ont montré que des préparations d’Aβ synthétiques oligomères perturbaient sélectivement la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique dans leurs organoïdes corticaux humains vascularisés. Une question intéressante est alors la suivante: est-il possible que des niveaux élevés d’Aß oligomérique puissent compromettre l’intégrité cérébrovasculaire et permettent aux produits biologiques thérapeutiques et aux petites molécules de passer librement à travers la barrière hémato-encéphalique dans le cerveau de patients atteints de la maladie d’Alzheimer?

Comment appliquer la technologie des organoïdes cérébraux à l’étude des maladies neurodégénératives ?

Tout d’abord, étant donné la variabilité connue entre les organoïdes, les futures études devraient aborder la question fondamentale de la reproductibilité et de l’homogénéité fonctionnelle. En outre, la méthode actuelle pour modéliser des organoïdes ressemblant à un cerveau fœtal, est peut-être quelque peu limité pour la récapitulation d’un environnement cérébral mature. La vasculature du cerveau adulte est beaucoup plus complexe, y compris dans les espaces périvasculaires, qui contribuent à l’élimination des solutés toxiques tels que l’Aβ.

L’incorporation de la microglie iPSC dans les organoïdes (Abud et ses collègues, 2017), ouvrent la voie à la création de modèles in vitro complexes, multicellulaires et humains, permettant d’étudier les mécanismes de maladies autonomes non cellulaires dans la maladie d’Alzheimer.

Il sera très intéressant de rechercher maintenant si les vaisseaux sanguins sont capables de se resserrer et de se dilater, si les péricytes peuvent se contracter et de se détendre, si les organoïdes corticaux humains vascularisés seraient utiles pour étudier le couplage neurovasculaire, s’il existe un flux veineux et artériel et bien d’autres. Les prochaines années de recherche utilisant des organoïdes cérébraux vascularisés apporteront davantage de réponses et constitueront sans aucun doute une avancée décisive dans le domaine cérébrovasculaire.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31591580

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Ce livre retrace les principales réalisations de la recherche sur la SLA au cours des 30 dernières années. Il présente les médicaments en cours d’essai clinique ainsi que les recherches en cours sur les futurs traitements susceptibles d’ici quelques années, d’arrêter la maladie et de fournir un traitement complet en une décennie ou deux.

I did published a book on ALS research:

Caveats: I am not a doctor, nor a scientist and English is not my mother-tongue.

Here are some take home points:

• Scientists are obsessed by SOD1 (2% of all ALS cases) as a model for ALS. However there is overwhelming evidence this is a fruitless pursuit.

• There are nearly no treatments:

  • For all pALS, a very imperfect treatment is Nurown, but it exists!
  • For SOD1 pALS (2% of all cases), there are two treatments that are in clinical trials.
  • For the other (98%) pALS there are no drugs in the pharmaceutical pipeline. However for most pALS (TDP-43 / 95% of all cases) there are genetic therapies that have recently been published by scientists, but if no one tries to defend them, it will take another 10 years before they are marketed.

• The ALS research is bizarre, scientists often contradict colleagues but nobody seems to care. The consensus still cites theories that have been disproved since decades, like glutamate excitotoxicity. ALS is certainly not one homogeneous disease, but it is still treated as such by scientists. Animal models of ALS have little value in translation of drugs to humans, but moreover often ALS research is done on insects (that have an exoskeleton), or even on unicellular organisms. There is no formalism anywhere, little effort to falsify any thesis.

What can you expect to find in this book:

• A brief description of ALS and its common variants (PLS, PMA, etc): ~7 pages

• A description of the cell in general, from an ALS point of view : ~15 pages

• A strong focus on the neuronal cells, again with ALS in mind: ~34 pages

• The main themes in ALS research (dying forward, excitotoxicity, virus, etc): ~40 pages

• Main achievements of ALS research (SOD1, TDP-43, discovery, etc): ~113 pages

• A focus on clinical trials and 28 drugs: ~37 pages

• Different kind of therapies (MSC, ASO, etc): ~20 pages

• A possible new therapy for ALS (if only a company had the will to investigate it!): ~20 pages

• Futures therapies that are researched now (creating or grafting new neurons): ~17 pages

This is not an easy read, so I tried to explain terms, provide a large section on the neuronal cell at the beginning, and wrote 276 footnotes.

There are no speculations, nor pseudo scientific babble. I am not overly kind either with ALS scientists, clearly they can do much better.

Jean-Pierre Le Rouzic

My book on ALS research

les organismes vivants utilisent l'énergie de façon radicalement différente de la façon de celle des cellules immunitaires in-vitro.

Pendant des années, les scientifiques ont utilisé des cellules cultivées dans des boîtes de Pétri pour étudier les processus métaboliques qui alimentent le système immunitaire. Mais un nouvel article suggère que les organismes vivants utilisent l'énergie de façon radicalement différente de la façon de celle des cellules immunitaires in-vitro.

Le consensus scientifique depuis les travaux de Warburg, est que les cellules immunitaires, appelées cellules T, convertissent du glucose en énergie pour alimenter la fonction cellulaire. En fait il y a différents mécanismes par lequel une cellule peut obtenir de l'énergie, ce que l'on appelle métabolisme ou aussi respiration.

Comment les cellules acquièrent-elle de l'énergie?

on distingue d'une part l'anabolisme, qui représente l'ensemble des voies de biosynthèse des constituants cellulaires, et d'autre part le catabolisme, qui représente l'ensemble des voies de dégradation de ces constituants cellulaires en petites molécules pour en libérer l'énergie par oxydation ou pour rebâtir d'autres constituants cellulaires.

On peut différencier le catabolisme en respiration aérobie et anaérobie. La respiration aérobie comprend la glycolyse, la décarboxylation oxydante du pyruvate, le cycle de l'acide citrique, la phosphorylation oxydative.

La principale voie de dégradation est la glycolyse, où des sucres tels que le glucose et le fructose sont convertis en pyruvate et génèrent de l'ATP. Le pyruvate est un intermédiaire dans plusieurs voies métaboliques, mais la majorité est convertie en acétyl-CoA par glycolyse aérobie (avec oxygène) et introduite dans le cycle de l'acide citrique.

Les lipides sont catabolisés par hydrolyse en acides gras libres et en glycérol. Le glycérol entre dans la glycolyse et les acides gras sont décomposés par bêta-oxydation pour libérer de l'acétyl-CoA, qui est ensuite introduit dans le cycle de l'acide citrique.

Il existe deux voies de formation de méthane microbiennes importantes, par réduction du carbonate (respiration) et fermentation par l'acétate.

Warburg a émis l'hypothèse que la croissance du cancer est causée par des cellules tumorales générant de l'énergie (comme, par exemple, l'adénosine triphosphate / ATP) principalement par la dégradation anaérobie du glucose (appelée fermentation ou respiration anaérobie). Cela contraste avec les cellules saines, qui génèrent principalement de l'énergie à partir de la décomposition oxydante du pyruvate. Le pyruvate est un produit final de la glycolyse et est oxydé dans les mitochondries. Par conséquent, selon Warburg, le cancer devrait être interprété comme un dysfonctionnement mitochondrial.

Pour les organismes multicellulaires, lors de brèves périodes d'activité intense, les cellules musculaires utilisent la fermentation pour compléter la production d'ATP à partir de la respiration aérobie plus lente.

Qu'est-ce qui a été découvert?

Jones et ses collègues ont découvert que les cellules T dans un système vivant utilisent le glucose comme éléments de base pour la réplication de l'ADN et d'autres tâches de maintenance, en plus de la conversion du glucose en énergie brute. Ils ont également découvert que la façon dont les cellules T traitent le glucose évolue au cours d'une réponse immunitaire. Le métabolisme du glucose dans les cellules T change de façon dynamique au cours d'une réponse immunitaire. La biosynthèse de la sérine dépendante du glucose favorise la prolifération des lymphocytes T in vivo.

Ce qui suggère que les cellules T peuvent utiliser les ressources de manière différente dans le corps lorsqu’elles combattent une infection bactérienne telle que Listeria ou une maladie comme le cancer.

Les cellules T naïves CD8 + se différenciant en cellules T effectrices augmentent l'absorption du glucose et le passage du métabolisme au repos au métabolisme anabolique. Bien que l'on en sache beaucoup sur le métabolisme des cellules T en culture, la façon dont les cellules T utilisent les nutriments au cours de la réponse immunitaire in vivo est moins bien définie. Les chercheurs ont donc combiné les techniques de profil bioénergétique et de perfusion de glucose 13C pour étudier le métabolisme des lymphocytes T CD8 + répondant à une infection par Listeria.

Contrairement aux cellules T activées in vitro, qui présentent le métabolisme de Warburg, les cellules T CD8 + activées physiologiquement présentaient des taux plus élevés de métabolisme oxydatif, une capacité bioénergétique plus élevée, une utilisation différentielle du pyruvate et un flux important du carbone 13C-glucose vers les voies anaboliques, y compris la biosynthèse des nucléotides et de la sérine. La biosynthèse de la sérine dépendante du glucose induite par l’enzyme Phgdh était essentielle à l’expansion des cellules T CD8 + in vivo.

Nos cellules immunitaires ne fonctionnent pas en vase clos

"Cela revient à observer le comportement des animaux dans un zoo ou dans la nature. Nos cellules immunitaires ne fonctionnent pas en vase clos - elles travaillent de concert avec une foule d'autres cellules et facteurs qui influencent le mode et le moment d'utilisation de l'énergie, "a déclaré Russell Jones, Ph.D., auteur principal de l'étude et responsable du groupe de programmation métabolique et nutritionnelle de l'Institut Van Andel. "Comprendre le métabolisme cellulaire est un élément crucial du développement thérapeutique. Nos résultats renforcent la nécessité d'étudier ces cellules dans un environnement aussi proche que possible de la nature."

Les résultats ont des implications profondes sur la façon dont les scientifiques étudient les systèmes complexes et interconnectés qui sous-tendent la santé et la maladie et sur la manière dont ils traduisent ces informations en de nouvelles stratégies de diagnostic et de traitement.

"Les cellules immunitaires réagissent de manière beaucoup plus dynamique aux infections et aux maladies que nous ne le pensions auparavant", a déclaré Jones. "Pendant un certain temps, nous en sommes à un stade de la recherche sur le métabolisme, c'est comme si nous étions dans l'obscurité sous un réverbère. Nous ne pouvions voir que devant nous. Ces résultats nous aideront à mieux comprendre ce dont les cellules immunitaires ont besoin pour une fonction optimale ".

Quelle suite va être donnée?

Les résultats ont été rendus possibles grâce à une nouvelle méthode mise au point en consultation avec son collaborateur Ralph DeBerardinis, M.D., Ph.D., qui a permis à Jones et ses collègues de cartographier la manière dont les cellules T utilisent les nutriments dans des organismes vivants. Ils ont mis au point d'une méthode de perfusion 13C pour étudier le métabolisme des cellules T in vivo

"A l'avenir, cette nouvelle technique de cartographie sera d'une valeur inestimable dans la poursuite d'études sur des maladies spécifiques", a déclaré Eric Ma, Ph.D., premier auteur de l'étude et chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Jones.

À l’avenir, l’équipe prévoit de concevoir des études sur l’homme afin de mesurer la manière dont les cellules T utilisent le glucose et d’autres nutriments lorsqu’elles réagissent à des agents pathogènes ou à d’autres atteintes telles que des blessures ou des maladies telles que le cancer.

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Alzheimer's, FTD, bvAD and bvFTD

The signs of Alzheimer's disease, which is characterized by a selective amnesia, for example of his relatives, are well known. Fronto-Temporale Dementia (FTD), it is associated with significant changes in social and personal behavior, apathy, blunted emotions and language deficits. The FTD shares gene mutations with ALS. The behavioral variant of frontotemporal dementia (bvFTD) is characterized by changes in social behavior and behavior, with loss of social awareness and insufficient control of impulses.

How to differentiate bvAD from bvFTD?

Singleton and colleagues have shown that Alzheimer's disease, which typically leads to amnesic dementia, may also have behavioral variants (bvAD) and that the phenotype determinant is the anatomy of neurodegeneration.

In a small percentage of people with Alzheimer's disease, early behavioral changes, such as disregard for social norms or loss of empathy, may lead physicians to misdiagnose a behavioral variant of front-line dementia. temporal. How can they better distinguish this variant of Alzheimer's disease? The diagnosis between bvAD and bvFTD is clinically very difficult without imaging.

While structural MRI does not make a significant distinction between bvAD and typical Alzheimer's disease, metabolic PET shows a decrease in the activity of frontense and anterior default mode networks in bvAD, similar to bvFTD .

What is a default neurology network?

In neuroscience, the default network (DMN) is composed of interacting brain regions, whose activity is highly correlated with each other and distinct from other brain networks.

Initially, it was assumed that the default mode network was most often active when a person did not focus on the outside world and his brain was dormant, such as daydreaming or mental observation. However, it is now known that this can contribute to experience elements related to the performance of external tasks. He is also active when the individual thinks of others, thinks of himself, remembers the past and prepares himself for the future. Although the DMN was initially noted as disabled in some goal-oriented tasks and is sometimes referred to as a negative-task network, it may be active in other objective-oriented tasks, such as social work memory or autobiographical tasks. DMN is not correlated with other brain networks such as attention networks.

Studies on DMN have shown disturbances in the DMN of people with Alzheimer's disease and Autism Spectrum Disorder.

The value of neuroimaging for the diagnosis of bvAD

"This is the first study focused on bvAD to show such a variety of neuroimaging features," Singleton said. "This suggests that FDG-PET is more accurate in differentiating these diseases than MRI."

In a previous structural MRI study in 2015, Ossenkoppele and colleagues expected to find frontal cortical atrophy in people with bvAD, but were puzzled to find none.

Singleton and his colleagues examined the 150-person MRI and FDG-PET scans recruited at the University of California, San Francisco, and the University of Berkeley. BvAD was diagnosed in 29 patients, 28 in patients with typical Alzheimer's disease, 28 in patients with DVBt and 65 in cognitively normal subjects.

How does a TEP-FDG work?

Positron emission tomography (PET) scanners detect photons of light energy and construct three-dimensional images from the photons they receive. Scientists can use this ability to detect photons for medical diagnostic purposes if they know where these photons come from and what they represent.

The cells of the human body use glucose, a sugar, as the main source of energy to trigger all reactions and growth. FDG is a glucose molecule to which is attached a radioactive fluorine atom. It is radioactive, but it is not powerful enough to pose a significant risk to health.

When the FDG decomposes, it emits a particle called positron, which then divides into two photons. These are the photons produced by the FDG that the PET scanner detects. As FDG collects in highly active cells such as tumors, most photons come from these regions.

Author Jens Maus http://jens-maus.de/

Metabolism and Alzheimer's

On PET-FDG scans, Singleton and colleagues found a pattern in patients with bvAD that was largely consistent with patients with typical Alzheimer's disease: hypometabolism in the posterior cingulate cortex, precuneus, and temporoparietal lateral. In addition, patients with bvAD had subtle metabolic deficits in fronto-insular areas, including the right lateral frontal lobe and bilateral insula, which did not appear in typical Alzheimer's disease (see image below). -above). This earlier pattern was more similar to that observed in sweeping examinations of patients with bvFTD.

The researchers also measured the uptake of FDG through the brain networks to look for changes in metabolic connectivity. Deficiency in the posterior default network (DMN) was lower in patients with bvAD and typical Alzheimer's disease than in controls, suggesting that these areas were affected in both types of AD. However, less absorption at the previous DMN distinguished bvAD from typical Alzheimer's disease and corresponded to the trend seen in bvFTD.

The researchers found no difference in terms of subcortical atrophy or white matter lesion between typical and bvAD.

These data suggest that common metabolic and connectivity deficits are at the basis of the behavioral phenotype shared by patients with bvAD and bvFTD.

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This book traces the main achievements of ALS research over the last 30 years. He presents the drugs under clinical trial as well as ongoing research on future treatments likely within a few years, to stop the disease and provide complete treatment in a decade or two.

Alzheimer, FTD, bvAD et bvFTD

On connaît bien les signes de la maladies d'Alzheimer, qui est caractérisée par une amnésie sélective, par exemple de ses proches. La Démence Fronto-Temporale (FTD), elle est associée à des changements importants dans le comportement social et personnel, l'apathie, l'émoussement des émotions et des déficits de langage. La FTD partage des mutations de gènes avec la SLA. La variante comportementale de la démence frontotemporale (bvFTD) est caractérisée par des changements de comportement et de comportement sociaux, avec une perte de conscience sociale et un contrôle insuffisant des impulsions.

Comment différencer la bvAD, de la bvFTD?

Singleton et ses collègues ont montré que la maladie d’Alzheimer, qui conduit typiquement à une démence amnésique, peut également avoir des variantes comportementales (bvAD) et que le déterminant du phénotype est l’anatomie de la neurodégénérescence.

Chez un petit pourcentage de personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer, des changements comportementaux précoces, tels qu’un mépris des normes sociales ou une perte d’empathie, peuvent amener les médecins à diagnostiquer par erreur une variante comportementale de la démence fronto-temporale. Comment peuvent-ils mieux distinguer cette variante de la maladie d’Alzheimer? Le diagnostic entre bvAD et bvFTD est cliniquement très difficile sans imagerie.

Alors que l'IRM structurel ne fait pas de distinction significative entre la bvAD et la maladie d’Alzheimer typique, le TEP métabolique montre une diminution de l'activité des réseaux de mode par défaut frontoinsulaire et antérieur dans la bvAD, similaire à la bvFTD.

Qu'est-ce qu'un réseau par défaut en neurologie?

En neuroscience, le réseau par défaut (DMN), est composé de régions cérébrales en interaction, dont l'activité est hautement corrélée les unes avec les autres et distinct des autres réseaux cérébraux.

Au départ, il était supposé que le réseau en mode par défaut était le plus souvent actif lorsqu'une personne ne se concentre pas sur le monde extérieur et que son cerveau est en veille, comme lors de la rêverie ou de l'observation mentale. Cependant, on sait maintenant que cela peut contribuer à des éléments d'expérience liés aux performances de tâches externes. Il est également actif lorsque l'individu pense aux autres, pense à lui-même, se souvient du passé et se prépare pour l'avenir. Bien que le DMN ait été initialement remarqué comme étant désactivé dans certaines tâches orientées objectifs et soit parfois appelé réseau à tâches négatives, il peut être actif dans d'autres tâches orientées objectifs, telles que la mémoire de travail social ou les tâches autobiographiques. Le DMN n'est pas corrélé avec d'autres réseaux du cerveau tels que les réseaux d'attention.

Les études sur le DMN ont montré des perturbations dans le DMN des personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer et du trouble du spectre de l'autisme.

Intérêt de la neuroimagerie pour le diagnostic de la bvAD

«Il s'agit de la première étude axée sur bvAD à montrer une telle diversité de fonctionnalités de neuroimagerie», a déclaré Singleton. «Cela suggère que la TEP-FDG est plus précise dans la différenciation de ces maladies que l'IRM».

Dans une précédente étude d'IRM structurelle en 2015, Ossenkoppele et ses collègues s'attendaient à trouver une atrophie corticale frontale chez les personnes atteintes de bvAD, mais ont été perplexes de n'en trouver aucune.

Singleton et ses collègues ont examiné les scanners IRM et FDG-PET de 150 personnes recrutées à l'Université de Californie, à San Francisco et à l'Université de Berkeley. BvAD avait été diagnostiqué chez 29 patients, 28 chez des patients atteints de maladie d’Alzheimer typique, 28 chez des patients atteints de DVBt et 65 chez des sujets cognitivement normaux.

Comment marche un TEP-FDG?

Les scanners de tomographie par émission de positons détectent les photons d'énergie lumineuse et construisent des images tridimensionnelles à partir des photons qu'ils reçoivent. Les scientifiques peuvent utiliser cette capacité pour détecter des photons à des fins de diagnostic médical s'ils savent d'où proviennent ces photons et ce qu'ils représentent.

Les cellules du corps humain utilisent le glucose, un sucre, comme principale source d'énergie pour déclencher toutes les réactions et la croissance. Le FDG est une molécule de glucose à laquelle est attaché un atome de fluor radioactif. Il est radioactif, mais il n’est pas assez puissant pour poser un risque important pour la santé.

Lorsque le FDG se décompose, il émet une particule appelée positron, qui se divise ensuite en deux photons. Ce sont les photons produits par le FDG que le scanner PET détecte. Comme le FDG se rassemble dans des cellules très actives comme des tumeurs, la plupart des photons proviennent de ces régions.

Auteur Jens Maus http://jens-maus.de/

Métabolisme et Alzheimer

Sur les scanners TEP-FDG, Singleton et ses collègues ont trouvé un motif chez les patients atteints de bvAD qui correspondait dans une large mesure à des patients atteints de maladie d’Alzheimer typique: hypométabolisme dans le cortex cingulaire postérieur, le précuneus et les régions temporopariétales latérales. En outre, les patients atteints de bvAD présentaient des déficits métaboliques subtils dans les régions fronto-insulaires, y compris le lobe frontal latéral droit et les insula bilatérales, qui n'apparaissaient pas dans une maladie d’Alzheimer typique (voir l'image ci-dessus). Ce schéma antérieur ressemblait davantage à celui observé lors des examens par balayage des patients atteints de bvFTD.

Les chercheurs ont également mesuré l'absorption de FDG à travers les réseaux cérébraux afin de rechercher des changements dans la connectivité métabolique. La consommation dans le réseau en mode postérieur par défaut (DMN) était plus faible chez les patients atteints de bvAD et de maladie d’Alzheimer typique que chez les témoins, suggérant que ces zones étaient affectées dans les deux types de DA. Cependant, moins d'absorption au niveau de la DMN antérieure distinguait la bvAD de la maladie d’Alzheimer typique et correspondait à la tendance observée dans la bvFTD.

Les chercheurs n'ont trouvé aucune différence en termes d'atrophie sous-corticale ou de lésion de la substance blanche entre typique et bvAD.

Ces données suggèrent que des déficits métaboliques et de connectivité communs sont à la base du phénotype comportemental partagé par les patients atteints de bvAD et de bvFTD.

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Immunotherapy on demand

Our frequent readers know that this site contains a peptide generator for designing simple, inexpensive and personalized cancer vaccines. Scientists believe that it is possible to use a system on the same principle, but much more effective.

Checkpoint inhibitors are not effective for many patients

Control point inhibitor immunotherapies are revolutionizing the treatment of cancer. However, even in the most sensitive cancers, a substantial proportion (50-80%) of patients have a low to no positive response. A surprising finding in the analysis of these patients was that one of the best correlates of response was the total number of neo-antigens in the tumor.

Basics of the new proposal

When information is transferred from DNA to RNA in cancer cells, errors occur frequently, resulting in the production of proteins that can be recognized by the immune system. Scientists at the Biodesign Institute at Arizona State University say these proteins, known as cancer-specific antigens, are important because they can be used to design vaccines that can treat or prevent tumor progression.

The common point of all cancer tumor mutations is the production of neo-antigens, or small fragments of proteins called peptides, formed inside a cancer cell, which the host's immune system had not yet never seen. These aberrant peptides, present only in cancer cells, can boost the immune system through a vaccine. They propose that mis-splicing and RNA transcription errors, particularly INDELs of MS in coding regions, in cancer cells could also be a source of neo-antigens.

These errors made by cancer cells can be used to develop a vaccine against some cancers

"In a cancer cell, it turns out that all levels of information transfer from DNA to RNA to protein become more prone to errors," said Johnston. "We proposed that these errors in cancer cells could also be the source of a cancer vaccine."

A "frame shift" or "splicing" error occurs when the DNA information of a gene is poorly processed during the fabrication of RNA, in a basic cellular process called transcription and splicing RNA.

For the most part, these alterations can be managed and cleaned by the cell, without ever being exposed to the immune system. As the cancer progresses, due to the increased number of errors, protein waste accumulates more rapidly, submerging the cell and aberrant proteins are exposed and recognized by the immune cell.

"These are overwhelming the quality control systems of a cell, generating errors in the RNA and proteins released by the cancer cell, which the immune system can respond to," said Johnston.

A new tool

To discover neo-antigens in tumors, Johnston's team has developed a new type of chip. They made fleas with the 200,000 possible neo-antigens for five common cancers, allowing them to simply search for antibodies present in the blood collected by patients. This is much simpler than the current practice of obtaining and sequencing tumor DNA, a starting point for the "personal cancer vaccines" that many companies are currently pursuing.

This set makes it possible to detect all possible predicted frame shift peptides that any tumor cell could potentially produce. They customized this chip, which contained nearly 400,000 peptides, and analyzed them with blood samples from cancer patients (and healthy control samples) to look for the peptides with the most reactive antibodies.

The basic idea is to make a vaccine containing multiple (up to 100) abnormal peptides.

Interest of this new type of immunotherapy

"Personal vaccines against cancer are complicated and expensive," said Johnston. "In addition, only about 40% of tumors have enough mutations in the DNA to make a vaccine. We have found that even cold tumors at the DNA level make many errors in the DNA. RNA: The peptides we generate are much more immunogenic than the point mutations used in personal cancer vaccines. More importantly, we can make standard vaccines for much cheaper therapeutic or even preventive vaccines. "

A vaccine that helps fight the development of resistance

It should be difficult for tumor cells to move away from the vaccine because these FSs are variants and not inherited mutations. In particular, if the FS antigen were produced in the RNA of an essential gene, the tumor cells would restrict the presentation of the MHC or create an immunosuppressive environment to evade an immune response.

In summary, scientists have discovered another class of neo-antigens that could be useful for developing different types of cancer vaccines. They have also created a matrix format for directly detecting immune responses to these tumor antigens.

What will happen to these works

Too often university laboratories stop their research when they can file a patent, in the very uncertain hope, that a large company will offer a golden bridge to buy that patent. This hope is often disappointed, simply because the patents resulting from academic research are not reproducible, but also because they do not respond to a large number of medical and regulatory issues. It is normally the role of biotech to solve these difficulties to make a process attractive for large companies. Our scientists are much more adept. They recently launched a large clinical trial of a pan-cancer prophylactic dog dog cancer vaccine funded by the Open Philanthropy Project. If that succeeds, Johnston is eager to move on to the first human clinical trials.

Regarding this web site, we could possibly design a peptide generator based on this principle. Please do not hesitate to contact us. "contact at padiracinnovation dot org"

De l'immunothérapie à la demande

Nos lecteurs assidus savent que ce site contient un générateur de peptides servant à concevoir des vaccins simples, peu coûteux et personnalisés contre le cancer. Des scientifiques pensent qu'il est possible d'utiliser un système sur le même principe, mais beaucoup plus efficace.

Les inhibiteurs à point de contrôle ne sont pas efficaces pour de nombreux patients

Les immunothérapies à inhibiteurs de point de contrôle révolutionnent le traitement du cancer. Cependant, même dans les cancers les plus sensibles, une part substantielle (50–80%) des patients a une réponse positive faible à nulle. Une découverte surprenante dans l'analyse de ces patients était que l'un des meilleurs corrélats de réponse était le nombre total de néo-antigènes dans la tumeur.

Fondements de la nouvelle proposition

Lorsque des informations sont transférées de l'ADN à l'ARN dans les cellules cancéreuses, des erreurs surviennent fréquemment, entraînant la production de protéines pouvant être reconnues par le système immunitaire. Pour les scientifiques de l’Institut Biodesign de l’Université d’Arizona State, ces protéines, appelées antigènes spécifiques du cancer, sont importantes, car elles peuvent être utilisées pour concevoir des vaccins capables de traiter ou de prévenir la progression tumorale.

Le point commun de toutes les mutations de tumeurs cancéreuses est la fabrication de néo-antigènes, ou de petits fragments de protéines appelés peptides, formés à l'intérieur d'une cellule cancéreuse, que le système immunitaire de l'hôte n'avait encore jamais vu. Ces peptides aberrants, présents uniquement dans les cellules cancéreuses, peuvent stimuler le système immunitaire grâce à un vaccin. Ils proposent que les erreurs de mal épissage et de transcription d'ARN, en particulier des INDEL des MS dans les régions codantes, dans les cellules cancéreuses pourraient également être une source de néo-antigènes.

Ces erreurs commises par les cellules cancéreuses peuvent servir à élaborer un vaccin contre certains cancers

"Dans une cellule cancéreuse, il s'avère que tous les niveaux de transfert d'information de l'ADN vers l'ARN vers la protéine deviennent plus sujets aux erreurs", a déclaré Johnston. "Nous avons proposé que ces erreurs commises dans les cellules cancéreuses puissent également constituer la source d'un vaccin contre le cancer."

Une erreur de "décalage de cadre" ou "d'épissage" se produit lorsque l'information de l'ADN d'un gène est mal traitée lors de la fabrication de l'ARN, dans un processus cellulaire de base appelé transcription et épissage de l'ARN.

Pour la plupart, ces altérations peuvent être gérées et nettoyées par la cellule, sans jamais être exposées au système immunitaire. Au fur et à mesure que le cancer progresse, en raison de l'augmentation du nombre d'erreurs, les déchets protéiques s'accumulent plus rapidement, submergeant la cellule et les protéines aberrantes sont exposées et reconnues par la cellule immunitaire.

"Celles-ci submergent les systèmes de contrôle de la qualité d'une cellule, générant des erreurs dans l'ARN et les protéines libérées par la cellule cancéreuse, auxquelles le système immunitaire peut réagir", a déclaré Johnston.

Un nouvel outil

Pour découvrir les néo-antigènes dans les tumeurs, l'équipe de Johnston a développé un nouveau type de puce (array). Ils ont fabriqué des puces présentant les 200 000 néo-antigènes possibles à cinq cancers courants, leur permettant ainsi de rechercher simplement les anticorps présents dans le sang prélevé par les patients. Ceci est beaucoup plus simple que la pratique courante qui consiste à obtenir l’ADN de la tumeur et à le séquencer, un point de départ pour les «vaccins anticancéreux personnels» que de nombreuses entreprises poursuivent actuellement.

Cet ensemble permet de détecter tous les peptides de décalage de trame prédits possibles que toute cellule tumorale pourrait potentiellement produire. Ils ont personnalisé cette puce, qui contenait près de 400 000 peptides, et les a analysés avec les échantillons de sang de patients cancéreux (et des échantillons sains servant de contrôle) pour rechercher les peptides présentant les anticorps les plus réactifs.

L'idée de base consiste à fabriquer un vaccin contenant de multiples (jusqu'à 100) peptides anormales.

Intérêt de ce nouveau type d'immunothérapie

"Les vaccins personnels contre le cancer sont compliqués et coûteux", a déclaré Johnston. "De plus, environ 40% seulement des tumeurs ont suffisamment de mutations dans l'ADN pour pouvoir fabriquer un vaccin. Nous avons découvert que même les "tumeurs froides" au niveau de l'ADN font beaucoup d'erreurs au niveau de l'ARN. Les peptides que nous générons sont beaucoup plus immunogènes que les mutations ponctuelles utilisées dans les vaccins anticancéreux personnels. Plus important encore, nous pouvons fabriquer des vaccins standards pour des vaccins thérapeutiques ou même préventifs beaucoup moins coûteux."

Un vaccin qui permet de lutter contre le développement d'une résistance

Il devrait être difficile pour les cellules tumorales de s’éloigner du vaccin, car ces FS sont des variants et non des mutations héréditaires. En particulier, si l'antigène FS était produit dans l'ARN d'un gène essentiel, les cellules tumorales devraient restreindre la présentation du MHC ou créer un environnement immunosuppresseur pour échapper à une réponse immunitaire.

En résumé, les scientifiques ont découvert une autre classe de néo-antigènes qui pourrait être utile pour développer différents types de vaccins anticancéreux. Ils ont également créé un format matriciel permettant de détecter directement les réponses immunitaires à ces antigènes tumoraux.

Quel suite va être donné à ces travaux

Trop souvent les laboratoires universitaires arrêtent leur recherche quand ils peuvent déposer un brevet, dans l'espoir très incertain, qu'une grande entreprise offrira un pont d'or pour acheter ce brevet. Cet espoir est très souvent déçu, tout simplement parce que les brevets issues de la recherche académique ne sont pas reproductible, mais aussi parce qu'ils ne répondent pas à un grand nombre de problématiques médicales et réglementaires. C'est normalement le rôle des biotech de régler ces difficultés pour rendre un procédé attractif pour les grandes sociétés. Nos scientifiques, eux, sont beaucoup plus adroits. Ils ont récemment lancé un grand essai clinique sur un vaccin prophylactique pan-cancéreux contre le cancer du chien chez le chien, financé par l'Open Philanthropy Project. Si cela réussit, Johnston est impatient de passer aux premiers essais cliniques sur l'homme.

En ce qui concerne ce site, nous pourrions éventuellement concevoir un générateur de peptides basé sur ce principe. Nhésitez pas à nous contacter à ce sujet. "contact at padiracinnovation dot org"

Extracellular mitochondria and their impact on neurons

Mitochondria are frequently exchanged between cells and must change their shape accordingly to suit their environment. "Most scientists believe that mitochondria outside cells must have come from dead or dying cells," said Mochly-Rosen, who has just published an article in Nature Neuroscience. "But we found a lot of highly effective mitochondria in the culture broth, as well as some that were damaged, and the glial cells that release them seem very alive."

As recently discovered, even healthy cells regularly release mitochondria into their immediate environment.

An enzyme that destroys mitochondria

An enzyme called Drp1 that facilitates mitochondrial fission can become overactive because aggregates of neurotoxic proteins such as those associated with Alzheimer's, Parkinson's or Huntington's disease, or amyotrophic lateral sclerosis.

A fragment of protein that specifically blocks mitochondrial fission

About seven years ago, the Mochly-Rosen team designed a protein fragment, called the P110 peptide, that specifically blocks Drp1-induced mitochondrial fission when it occurs at an excessive rate, as it is the case when a cell is damaged.

Mitochondria and immune system

The relationship between mitochondria and eukaryotes has been critical to the success of metazoan life on Earth. Cellular colonization by ancestral α-proteobacteria more than a billion years ago provides benefits in terms of energy production and oxygen utilization. However, host cells needed to recognize and protect their increasingly essential endosymbioli while simultaneously identifying and repelling phylogenetically related pathogenic bacterial invaders. As a result, mitochondria have become immunologically preferred.

Nevertheless, misidentification of extracellular mitochondrial DNA, damaged mitochondria, or other damage-related molecular structures (DAMP) as a bacterium can trigger innate (sterile) immune mechanisms that in turn contribute to mitochondrial dysfunction. the spread of pathology in acute and chronic inflammatory diseases.

Loss of the immune privileged state is correlated with mitochondria damaged by microglia

Their results showed that the loss of the immune privileged state of extracellular mitochondria was correlated with an increased release of mitochondria damaged by microglia, and that the extracellular mitochondria damaged directly contributed to the spread of the disease by acting as the innate immune response by targeting adjacent astrocytes. and neurons.

An increase in Drp1 - Fis1 - mediated mitochondrial fission in activated microglia triggers the formation of fragmented and damaged mitochondria that are released from these cells, thereby inducing an innate immune response.

Fragmented mitochondria are biomarkers of neurodegeneration

Clinical and experimental studies have identified fragmented mitochondria in the biofluids of patients with subarachnoid hemorrhage and stroke patients, suggesting that their presence in the extracellular space is a biomarker of neurodegeneration and neurodegeneration. the severity of the disease. Their data showed a causal role of dysfunctional extracellular mitochondria in the propagation of neurodegenerative signals from microglia. Innate immune responses in neurodegenerative diseases begin early in the pathogenesis of these diseases and are associated with minimal, if any, infiltration of immune cells derived from blood in the brain. Resident brain cells, microglia and astrocytes, trigger this sterile immune response, contributing to neuronal dysfunction and degeneration.

P110 peptide reduces the release of damaged mitochondria from microglia

The authors have previously reported that neurons harbor neurotoxic proteins. Their data showed that the Drp1-Fis1 inhibitory peptide P110 reduces mitochondrial fission and subsequent release of damaged mitochondria from microglia, thereby inhibiting astrocyte activation and protecting neurons from innate immune attacks.

A vicious circle leads to neurodegeneration

Their data suggest instead that a relay of glie-neuron-to-glia signaling plays an important role in neurodegeneration. By fueling the vicious circle, neurotoxic protein-induced neuronal death generates additional cellular debris and debris (DAMP), as well as dysfunctional mitochondria released by microglia expressing neurotoxic proteins, exacerbate astrocyte activation. and chronic pathogenic inflammation.

Thus, neuronal cell death and the final phenotype of the disease occur via the activation of the innate immune response as well as via the direct effects of neurotoxic protein-induced cell death.

Activation of the innate immune response and neuronal protein-induced neuronal cell death in neurodegenerative disease models are both dependent on excessive Drp1-Fis1-induced mitochondrial fragmentation.

The minimal amount of damaged mitochondria required for the propagation of neuronal cell death is also unknown, and the transfer of functional mitochondria between microglia and astrocytes and between glia and neurons plays a role in physiological conditions. However, researchers know that extracellular mitochondria are essential for mediating this pathological pathology from cell to cell.

The ratio of damaged mitochondria to functional mitochondria in the extracellular medium determines the fate of neurons. Although damaged extracellular mitochondria are deleterious, functional mitochondrial transfer is protective, as previously demonstrated, for example in a murine model of acute lung injury and in a stroke model. The question of whether extracellular mitochondria damaged enter the neurons, as suggested for functional mitochondria in a previous study, has not yet been determined.

It is not the amount of extracellular mitochondria but rather the ratio of damaged mitochondria to functional mitochondria in the extracellular environment that governs the outcome of neurons and is determined by the extent of pathological fission in the microglia donor.

A slow path to developing a drug

Their data suggest that selective inhibition of pathological mitochondrial fission in microglia (mediated by Drp1 - Fis1) without affecting mitochondrial physiologic fission reduces the propagation of neuronal injury by two mechanisms

First, P110 reduced activation of the innate immune response in microglia and astrocytes and cytokine-induced neuronal cell death induced by extracellular and dysfunctional mitochondria.

Second, the inhibition of pathological mitochondrial fission by P110 in donor microglia contributed to neuronal cell survival by increasing the ratio of healthy mitochondria to damaged ones released by donor cells, thereby protecting neurons.

Suppression of DrP1 - Fis1 mediated mitochondrial fission is an easily translatable approach to interrupting this pathogenic microglia-to-astrocyte-to-neuron mitochondrial pathology, and promoting the transfer of healthy mitochondria to neurons.

However, they consider that any means of normalizing the balance between healthy and damaged mitochondria within the neuronal environment, for example by removing damaged and fragmented mitochondria with specific antibodies or by introducing healthy mitochondria, could also provide neuronal protection in neurodegenerative diseases.

Article from Nature Neuroscience: Fragmented mitochondria released from microglia trigger A1 astrocytic response and propagate inflammatory neurodegeneration

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