Major Mouse Testing Program: Longevity

Transkript

1 Major Mouse Testing Program: Longévité Santé Longevity 01/01/15 Kartläggning av långsiktiga hälsoeffekter : Storskaliga tester på åldrade möss för att hitta de mest effektiva terapierna mot åldrande och åldersrelaterade sjukdomar. 1

2 Denna presentation är tillägnad Dr. L. Stephen Coles, M.D., January 19, 1941 December 3, 2014, som var en pionjär inom gerontologi och forskning inom livsförlängning. Stephen Coles sammanställde en mail-lista för experter på möss I USA med några nyckelpersoner som volontärer för projektet. Dessa skulle skapa diskussioner för att se vad som kunde uppnås och om detta kunde leda till resultat. Sändlistan Gerontologi Research Group som han drev under många år är en stor källa till inspiration för projektet. 01/01/15 Major Mouse Testing Program 2

3 En revolution har skett I nematoder ( C. elegans ) Livsförlängning: Revolutionen Revolutionerande upptäckt år 1980: 8 sätt att förlänga deras liv [1] År 1993, en mutation som dubblade livslängden, med god vitalitet [2] År 2003 tusentals studier på livslängd; ungefär 10% förlängde livet.[3] År 2008, En mutation fördubblade livslängden 10-falt! PAST Maskar och möss åldras på olika sätt Maskar har ett fixerat antal celler: Att förlänga cellens liv är nyckeln Möss är däggdjur och att regenerera vävnader är nyckeln. Revolutionen för livsförlängning har nått möss och ser lovande ut för människor. Revolutionen har nått möss, men få tester görs. Livsförlängande behandlingar som är hittills kända att ha effekter på mänskligt åldrande (tex läkemedlen aspirin, metformin, metoprolol, rapamycin) Livsförlängande genetiska mönster I möss hittades i familjer med minskad risk för åldersrelaterade sjukdomar (Laron-dvärgar, Foxo-3A, akt-1) Låt oss utföra ett stort antal parallella livslängsstudier på möss på sätt som kan överföras till människor. NOW 01/01/15 3 Major Mouse Testing Program

4 Översikt av testprogrammet Tidslinje - En studie med redan åldrade m ö ss kommer startas och pågå 18 månader. - En annan studie kräver att vi skapar nya stammar av möss och kommer pågå 38 månader. Resultaten kommer kollas upp 3 gånger och justeras så att de kan överföras på människor. De flesta resultat kommer komma kring 5 år efter att de startats. Folk för jobbet Vi har pratat med ett antal forskare och identifierat en grupp med rätt djurhållning och erfarenheter för att göra tester på livslängd och inom regenerativ medicin. Budget Den förväntade kostnaden för att hålla 1000 olika tester är 20M. Det finns också en direkt korrelation mellan finansiering, antalet tester och schema. Förväntade resultat Basert på tidigare erfarenhet förväntar vi oss 100 resultat av 1000 tester att vara positiva: - I nematoder, 10% av testerna var positiva (många tester gjordes) - I möss, ~10% (Svårt att uppskatta då få test har gjorts, ITP+Spindler) Förväntde fördelar: 1. Få till en förändring I samhället 2. Resultaten ska ge en generell överblick kring vad som förlänger liv. 3. Vi hoppas uppnå betydande livsförlängning. 4. Vi hoppas detta gäller människor. Applicera för att se effekt på människors livslängd Om vi startar våra testprogram detta år förväntar vi oss att se konkreta resultat på mindre än 10 år. 01/01/15 Major Mouse Testing Program 4

5 Vad testa?: Källor till interventioner Partiella resultat redan Flera ideer Longevity DB: över 1000 interventioner Databas som listar mänskliga gener kopplade till långt liv. För många av dem kan man testa om det finns en koppling till möss.. Lifespan Observation Database 3359 rapporterade fall av livsförlängning: I gnagare (114;ofta oklara med lovande resultat), nematoder (2400), andra arter. mer bekräftelser behövs hos möss. Facebook group: PotentialGerontodrugs över 300 inlägg just nu Varje inlägg är en potentiellt livsförlängande intervention som kan testas på möss. Andra källor Olika liknande databaser har hittats. Numerous relevant forums and mailing lists are analyzed. Vi har också låtit ett papper cirkulera påkonferenser för åldrandeforskning för att lista ideer.. Antalet interventioner är enormt. Analyser pågår för att bestämma prioriteringar. 01/01/15 Major Mouse Testing Program 5

6 Vad att testa?: typer av interventioner Läkemedelsbehandling för människor Läkemedelsbehandling hos möss. Läkemedelsbehandling hos mänskliga populationer som tros leda till långa friska liv hos människor. Konceptet: Om möss lever länge och är friska, detta är orsak att tro på ett kausalt samband mellan hälsa hos människor and och en sådan genterapi är förmodligen effektiv hos människor också.. Fundamentala forskningsresultat Olika behandlingar på möss : Normalt in vivo och in vitro resultat från möss, råttor, nematoder eller fruktflugor med betydande resultat på livslängd & den friska livstiden på något sätt som kan införliva hos människor.. Varierande behandlingar Mänskliga genvarianter För varianter som hittas I mänskliga populationer som tros leda till långa friska liv hos människor, och kan förlivas till en genterapie hos åldrade möss. Konceptet: Om möss lever länge och är friska, detta är orsak att tro på ett kausalt samband mellan hälsa hos människor and och en sådan genterapi är förmodligen effektiv hos människor också Genterapier för möss Databas för interventioner 01/01/15 Major Mouse Testing Program 6

7 Övergripande schema Fas I 1 år Bilda grupper Insamling av pengar Test som startar med redan åldrade möss Fas II 2 månader Fas III 14 månader Fas IV 18 månader Fas V 18 månader Förberedelse av utrustning Test av 40 till 400 terapier Bekräfta och optimera resultat Initiera protokoll hos människor Testen startar med att sätta upp en stamm av möss 2 månader 38 månader 18 månader 18 månader Förberedelse av utrustning Testa 60 till 600 behandlingar Bekräfta och optimera resultaten Initiera protokoll hos människor Antalet interventioner att testa beror på finansieringen 2 m (*) = 100 Behandlingar 10 positiva resultat 20 m (*) = 1000 Behandlingar 100positiva resultat Den finansiella uppskattning beräknas sidan 17. Förutom bedömning kommer antalet utförda tester vara den som tillåts av finansieringen. 01/01/15 7 Major Mouse Testing Program

8 preparation Fas III layout 6 månader 30 hanar 30 honor 18 månader 14 månader 18 månader: Behandling påbörjas? De positiva resultaten av fas III leder till fas IV : bekräfta resultat och finjustera, mössoch råttor i andra labb + Studera olika hälsoeffekter 32 månader gammal: Så, förlängde behandlingen livslängden jämfört med den stora kontrollgruppen som levde paralellt? Beslut för nästa steg Fas III a: Påbörja med unga möss. För de flesta genetiska och flera andra behandlingar. Fase III b: Testa I verkligheten Läkemedel, genetiskt, övrigt 01/01/15 Major Mouse Testing Program 8

9 Generell organisation Givare Tillgångar Resultat Grupp Longévité Santé, ILA Producenter av möss Möss Faciliteter 01/01/15 Major Mouse Testing Program 9

10 Nuvarande Att göra - lista Identifiera och dela upp möjliga interventioner Arbete pågår Hitta möjligheter till finansiering Idag Förfina testerna och metodologin med labben Arbete pågår Hitta labb anpassade för jobbet och gå igenom villkoren med dem Kontakta möjliga finansiärer. Gör generella avtal Beräkna kostnader för experiment (Utrustning & personal) Arbete pågår Detaljerad förhandling om finansiering Erhålla nödvändiga medel för att påbörja projektet Framtid 01/01/15 Major Mouse Testing Program 10

11 Grupper och laboratorier Laboratorier med djurhållning av högsta kvalitet (burar med individuella filter och ventilation) och specialiserad på regenerativ medicin och forskning kring åldrandeprocesser. Arlan Richardson 40 års erfarenhet i långvariga tester på gnagare (substanser och genterapier) Laboratory USA (Oklahoma) Alexandra Stolzing Regenerativ medicin & stamcellers åldrande Translational Centre for Regenerative Medicine Leipzig University (Leipzig) Jean-Marc Lemaitre Regenerative Medicine på möss och människoceller (stamceller och genterapi) Inserm i Frankrike (Montpellier) 01/01/15 Major Mouse Testing Program 11

12 Speciellt tack till vår volontärgrupp: Volontärgrupp Huvudgrupp: Edouard Debonneuil, Rached Messaoudi, Valentin Socolov, Martin Dinov, Daniel Krochmal, Maciej Michalak, Nicoleta Reinald Med hjälp ifrån: Steve Coles (avliden), Johnny Adams, Daria Khaltourina, Matthew Scholtz, Didier Coeurnelle, Anton Kulaga, Paul Spiegel, Liz Parrish, Alexandru Chircu, Alexandre Blanc, Dmitri Borisoglebsky, Victor Björk, och många andra forskare och online volontärer. Longévité & Santé, Kvällsmöten för att organisera projektet på La Paillasse, Paris. Medhjälpare från olika länder och vid olika tillfällen 01/01/15 Major Mouse Testing Program 12

13 Tack för er uppmärksamhet! Den uppdaterade versionen av denna presentation finns på Vill du hjälpa till?, Donera genom paypal på Eller på xxx(under utveckling) om du är amerikansk medborgare. Kontakta för att föreslå specifik hjälp Specifik volontärtjänstgöring vi tänker på: Om du har erfarenhet kring tester av livlängd hos möss eller in vivo genterapitekniker, eller att hantera läkemedel I mat,eller något annat kring att designa projektets tillvägagångssätt. Om ni känner till källor till finansiering, som du tror motsvarar vad vi behöver, oeller är intresserade av att skriva brev för finansiering, kontakta oss. Presentera projektet på en konferens eller översätta till ett annat språk. Note: Vi är medvetna om att de olika urls/ s I denna slide inte är likadana. Vi jobbar för mer liknande namn på kommande presentationer (SLS stands for Sceaux Longévité Santé, ALA fö American Longevity Alliance, Ingen av de är vinstdrivande [Franska och amerikanska] associationer för International Longevity Alliance) 01/01/15 Major Mouse Testing Program 13

14 Appendix Recap på 3 slides. Lista på behandlingar på möss Tekniker för genterapi Övrigt 01/01/15 Edouard Debonneuil -- Mouse Lifespan Fast Track project 14

15 Idag är det mindre än 10 riktiga tester på gnagare per år Vårat mål: 1000 tester på mindre än 5 år I nematoder, 10% av tusentals tester är positiva På möss, ungefär 10% [5/67 av Spindler.S och 5/15 tester genom ITP, 1-2 gemensamt] : Interventions testing program, USA: - NDGA (Hanar, +10% livslängd) - Rapamycin (hanar, & honor, %) - Acarbose (Hanar, +22%) - Aspirin (hanar, +10%) - α-estradiol (Hanar, +10%) Aspirin: lägre mortalitet Bekräftat på människor (80 mg/day,mer än 5 år) Everolimus: testas på äldre(stärker effekt av influensavaccin) Metformin: Minskad mortalitet bevisat hos människor Andra resultat hos gnagare kollas upp (fullerener) 01/01/15 Major Mouse Testing Program 15

16 Förväntade Resultat 1 Upptäckter hos möss kan göra stor skillnad I hälsa hos människor Få till en förändring I samhället Applicerad biologi på livsförlänging flera terapier som kan förändra åldrandeprocessen, kan man mångdubbla livslängden hos möss? En brytning I forskning om livsförlängning Visa vad som förlänger livet och mekanismerna bakom. Tillsammans med mänsklig statistik, Vi hoppas ha användbara resultat inom 5 år. Betydande livsförlängning Bland de många förväntade resultaten, är förhoppningen att en del leder till en mycket stark livsförlängning. Ett nytt område inom farmaci: läkemedel för långtidshälsa Upptäcka nya användingsområden för redan existerande läkemedel. 01/01/15 Major Mouse Testing Program 16

17 Finansiering & Budget Notera: Kostnader justeras. Antalet tester beror på finansieringen. Fas III Anta att 400 terapier görs med gamla möss och 600 terapier behöver en ny stamm av möss; varje experiment behöver 60 möss (30 hanar och 30 honor) och varje av de 2 systemen (åldrade möss/nya stammar av möss) behöver en kontrollgrupp med 1000 möss (asymmetrisk design; 50% hane-hona). Anta att mushanteringen kostar 1.5 för varje mus och vecka (beror på hur de lever) och att möss lever I genomsnitt 27 månader. En snabb kalkyl ger att kostnaden att hantera möss är 1.5*(27*(600* )+9*(400* ))*(30.5/7) = 8 M Anta att varje åldrad mus kostar 100 och varje ung transgenisk mus kostar 30 att producera. Den initiella kostnaden är(600* )*100+(400* )*30 = 4.5 M Totalen för Fas III är 12.5 M Fas IV Anta att 10% av terapierna är fas III leder till en fas IV,och I genomsnitt för en terapi fas IV kostar det 6 gånger så mycket som fas III (förlivsförlängningen måste bli bekräftad och justerad). Kostnaen av fas IV är 12.5*10%*6 = 7.5 M Total Totalkostnaden för att testa 1000 terapier borde ligga runt = 20 M,enligt ovanstående antagande. De största kostnaderna är understrukna ovan 01/01/15 Major Mouse Testing Program 17

18 Terapier att testa på möss Exempel på terapier ifrån guppen på Facebook Control life extensions: aspirin, metformin, rapamycin, statins H I G H P R I O R I T Y Snell, Ames, IGF-1 mutationer vid hög ålder TA-65, other telomerase activator, and human telomerase variant TM5441 (fyrdubblar den friska livslängden; minskade nivåer av senescence marker PAI-1) Centrophenoxin/Meclofenoxate: minskade nivåer av lipofuscin & ej publicerad livsförlängning hos råttor. Pharmacoperones (inverterar GNRHRmutation) Neuraminidase 1 supplementation (rapporteras att delvis minska Alzheimer s sjukdom) GDF11 injektioner (rapporteras att delvis minska åldrande I hjärta och hjärna hos möss) D-Glucosamine (imiterar effekter av kalorirestriktion, rapporterad livsförlänging hos åldrade möss Dimethylaminoethanol (förlängda livstider rapporterade; lägre doser bör testas) Trehalose (förändrar autofagi; förändrar IGF-1 axis; clears proteins related neurodegener.) LysoSENS s nedbrytning av 7-ketoCholesterol (bör snart vara redo att testa) Genetisk stabilisering av transthyretin-strukturer)... [Många övriga.] M I D Biphosphonates (tas mot osteoroporos men verkar reducera mortalitet på andra sättet) Fullerenes supplementation hos råttor (+90% ökning I livslängd har apporterats) Tafamidis (behandling av familjära transthyretin-sjukdomar) NAD+ supplementation... [Många övriga] 01/01/15 Major Mouse Testing Program 18

19 Många lovande behandlingar! 1. Genterapier hos människor Genterapier hos möss. För varianter som hittas I mänskliga populationer som tros leda till långa friska liv hos människor, och kan förlivas till en genterapie hos åldrade möss. Konceptet: Om möss lever länge och är friska, detta är orsak att tro på ett kausalt samband mellan hälsa hos människor and och en sådan genterapi är förmodligen effektiv hos människor också. 2. Läkemedelsbehandling hos människor Läkemedelsbehandling hos möss. Läkemedelsbehandling hos mänskliga populationer som tros leda till långa friska liv hos människor. Konceptet: Om möss lever länge och är friska, detta är orsak att tro på ett kausalt samband mellan hälsa hos människor and och en sådan genterapi är förmodligen effektiv hos människor också. 3. Fundamentala forskningsresultat. Olika behandlingar på möss : Normalt in vivo och in vitro resultat från möss, råttor, nematoder eller fruktflugor med betydande resultat på livslängd & den friska livstiden på något sätt som kan införliva hos människor. 01/01/15 Major Mouse Testing Program 19

20 Ett exempel: transpose rs till möss Rs är en mänsklig variant av en gen somkodar för tubulin beta4b protein. Varianten motsvarar attha"t" någonstans. Den hittades i Framingham Heart Study, I Amerikanska medborgare, att de med 2 kopior av genen T har mindre hjärt-och-kärlrisker, mindre risk för cancer, och mindre risk för för tidig död än övriga, detta är statistiskt signifikant (p_value = 6e-53) Referens: Labbmöss som har samma gen! ("ortholog") detta indikerar att den har samma funktion I möss. Naturligt har de ett "C", inte ett "T". Därför vill vi ge samma variant, väldigt konkret, en del av denna gen i labmöss är "GCCGCATGTCTATGAAGGAGGTGGACGAACAGATGCTTAATGTCCAAAACA«, målet är att göra om den till "GCCGCATGTCTATGAAGGAGGTGGATGAACAGATGCTTAATGTCCAAAACA" genom att använda CRISPR teknologin. Om det gör att de lever längre (förbättrar deras hälsa etc)så indikerar det att det fungerar på människor Målet är att testa rs och andra potentiella medel (Vi har mer än 1400!). Vad som först kommer komma från mänsklig statistik och bekräftas hos möss borde fungera bra hos människor, så ganska troligt om inte projektet stoppas. - 5 år från nu kommer några personer (frst patienter och teknikintresserade äldre) kommer börja med genterapin och man kommer följa upp för att se om det är bra för deras hälsa., - Och potentiellt inom 10 år så kommer det bli vanligt to ta dessa genterapier för att leva längre I god hälsa 01/01/15 Major Mouse Testing Program 20

21 ålder: tekniker 1. Läkemedelskänsliga stammar av möss Varför skapa stammar av möss? Varför inte behandla normala, åldrade möss? Experter har förklarat att nuvarande tekniker för genterapi endast påverkar en mindre del av kroppen: även om en gen för långt liv introduceras, det ärosäkert om man kan få en betydande effekt med sådana tekniker, det finns en risk att förstöra det huvudsakliga testprogrammet dom föreslår att göra läkemedelskänsliga transgeniska möss ( Teknik Fas 1 (6 månader): för varje testad genvariant, skapar man en stam av möss embryon sätts in i genvariant med läkemedelskänslig promoter med CRISPR-tekniken och sättas in i honor. Avkomman som innehåller mutationen för att bli korsade och producera 30 hanar och 30 honor. 30 hanar Fas 2 (18 månader): mössen matas och hushålls normalt. 30 honor De bör bete sig som kontrollen då inte genen är uttryckt. Fas 3 (14 månader): vid en ålder av 18 månader, ges de ett läkemedel? som sätter på genen. Deras överlevnadskurva jämförs med kontrollen Note: vi överger inte behandlingen av normala åldrade individer: a) Efter dessa 38 månader, fas IV: för de fall (10%?) som uppvisar en statistisk tydlig livsförlängning, genvarianten testas I åldrade rpttor och möss genom olika tekniker för genterapi (kommande slides) b) +In parallel under dessa 38 months, genterapitekniker (kommande slides) testas redan för de mest troliga generna för långt liv idag, för att göra de möjliga för människor, samt träna för a) 01/01/15 Major Mouse Testing Program 21

22 Gene age: Tekniker 3. Övergående genexpression vid 18 månader: minicircles burna av liposomala vektorer Innehåll Minicircles är DNA cirklar. Dom tenderar att ha högre effektivitet än AAVs för att de stimulerar inte immunsystemet och dom måste inte nå cellkärnan för att uttrycka önskad gen. Nackdelen är att behandlingen är övergående, det behövs regelbundna behandlingar, men detta är också en fördel eftersom det är en säkerhet att kunna stoppa behandlingar stoppa behandlingar om bieffekter dyker upp. Teknik Fas 1 (2 månader): för varje genvariant som blir testad: minicircles som innehåller genen produceras I tillräcklig kvantitet genom attmodifiera bakterier (en plasmid skapas I E. coli, de prokaryota delarna är förflyttade = minicircle) genom att använda CRISPRs; dom sätts in I liposomala vektorer och injiceras I unga djur för att se om det sprider sig. Fas 2 (14 månader): minicircles injiceras I 30 hanar och 30 honor, varannan vecka, startar vid en ålder av 18 månader. Deras överlevnad jämförs med kontrollgruppen. Att uppmärksamma test E. coli 30 males 30 females? Låg effektivitet: Även om effektiviteten är relativt hög för det nuvarande området för genterapi, är det fortfarande för lågt för att en livsförlängning ska upptäckas. Detta är anledningen till att vi först väljer livslängdsrelaterade gener baserat på teknik #1 som visades 2 sidor tidigare. Evolution: Området utvecklas snabbt. Dessa slides är därför enbart indikativa: Vi kanske väljer bättre tekniker när de kommer och är tydliga (microcircles, S/MAR elements ). 01/01/15 Major Mouse Testing Program 23

23 Gene age: Tekniker 4. Övriga En fråga om specificitet för vävnader För de flesta genvarianterna vi vill testa vet vi ej priorom det är vettigt att inrikta oss på ett visst organ. En familjär mutation som kan leda till ökad livslängd I olika populationer utan att veta om det beror på uttryck I en viss vävnad Därför är de tidigare sidorna om generella genterapier:som är uttryckta, så mycket som möjligt, genom kroppen. I sådana fall, såvida det inte redan demonstrerat att en genterapi förlänger livet, startar vi med tekniken #1: att ska en stam av möss och vänta hela deras livslängd. När målet är ett specifikt organ, så kan genterapi vara betydligt mer effektivt. Detta är typiskt för blodceller och leverceller. Ett snabbt växande område Precis som indikerat på den tidigare sliden, tekniken har förbättrats mycket inom området av genterapi. Det kan vara så att 6 månader efter att ett experiment startar, så kommer en betydligt bättre teknik Men det skulle vara värreatt behöva vänta årtionden på en sådan teknik. Det kan mycket väl vara så att tekniken #1 är ett konstgjortsätt att modellera en framtida genterapi som kan vara tillgänglig för gamla människor 5-10 år från nu. Från detta perspektiv så skulle den tekniken skulle vara mycket bättre än andra. (AAVs, minicircles eller andra inte så effektiva terapier.) 01/01/15 Major Mouse Testing Program 24

24 Referenser (sid 3) C elegans, revolutionen inom livsförlängning [1] Klass MR (1983). "A method for the isolation of longevity mutants in the nematode Caenorhabditis elegans and initial results". MECHANISMS OF AGEING AND DEVELOPMENT 22 (3-4): PMID [2] Kenyon C, Chang J, Gensch E, Rudner A, Tabtiang R (1993). "A C. elegans mutant that lives twice as long as wild type". Nature (journal) 366 (6454): PMID [3] Lee SS, Lee RY, Fraser AG, Kamath RS, Ahringer J, Ruvkun G (2003). A systematic RNAi screen identifies a critical role for mitochondria in C. elegans longevity. NAT GENET. PMID [4] Ayyadevara S, Alla R, Thaden JJ, Shmookler Reis RJ (2008). "Remarkable longevity and stress resistance of nematode PI3K-null mutants". AGING CELL 7 (1): PMID Den kommande revolutionen inom livslängder för möss Bartke A, Brown- Borg H (2004). Life extension in the dwarf mouse. CURR TOP DEV BIOL. 63: PMID Harrison, D. E., Strong, R., Sharp, Z. D., Nelson, J. F., Astle, C. M., Flurkey, K., Nadon, N. L., Wilkinson, J. E., Frenkel, K., Carter, C. S., Pahor, M., Javors, M. A., Fernandez, E. and Miller, R. A. (2009) Rapamycin fed late in life extends lifespan in genetically heterogeneous mice. NATURE 460: PMID Spindler SR, Mote PL, Li R, Dhahbi JM, Yamakawa A, Flegal JM, Jeske DR, Li R, Lublin AL (2013). β1-adrenergic receptor blockade extends the life span of Drosophila and long-lived mice. AGE. PMID Martin-Montalvo A, Mercken EM, Mitchell SJ, Palacios HH, Mote PL, Scheibye-Knudsen M, Gomes AP, Ward TM, Minor RK, Blouin MJ, Schwab M, Pollak M, Zhang Y, Yu Y, Becker KG, Bohr VA, Ingram DK, Sinclair DA, Wolf NS, Spindler SR, Bernier M, de Cabo R (2013). Metformin improves healthspan and lifespan in mice. NAT COMMUN. 4:2192. PMID /01/15 Major Mouse Testing Program 25