Forskning om diagnos och behandling vid Alzheimers sjukdom

Transkript

1 Forskning om diagnos och behandling vid Alzheimers sjukdom Erik Portelius Sahlgrenska Universitetssjukhuset, PhD Institutionen för neurovetenskap och fysiologi vid Göteborgs Universitet Kompetensutveckling för Biomedicinska Analytiker inom Klinisk Kemi i Västra Götaland

2 Neurokemi Lab, Mölndal Institutionen för neurovetenskap och fysiologi vid Göteborgs Universitet. Sahlgrenska Universitets sjukhuset

3 Disposition Alzheimers sjukdom - Bakgrund Målpeptiden - Aβ Vad är en biomarkör? Resultat del I Nya biomarkörer för Alzheimers sjukdom? Resultat del II Nya markörer för att följa behandlingar? Vad händer sen? Sammanfattning

4 Dr Alzheimers upptäckt Alzheimers sjukdom karaktäriseras av 3 förändringar i hjärnan Förlust av neuroner Plack Tangles PLACK TANGLE

5 Alzheimers sjukdom Peptiden β-amyloid En av huvudbeståndsdelarna av plack är peptiden β-amyloid (Aβ) Aβ peptider finns i cerebrospinal vätska (CSV)

6 Antal publikationer/år Amyloid och Alzheimers sjukdom st!

7 Varför har vi β-amyloid? Kommer från ett större protein (APP) 1 β-sekretas γ-sekretas 770 β-ctf β-site APP-cleaving enzyme 1 (BACE 1) γ-sekretas D A E F R H D S G Y E V H H Q K L V F F A E D V G S N K G A I I G L M V G G V V I A

8 Alzheimers sjukdom Vad vet vi idag? Alzheimers sjukdom är den vanligaste formen av demens Cirka personer i Sverige lider av Alzheimers sjukdom Den största riskfaktorn för att få sjukdomen är ökande ålder Det finns en ärftlig form (familjär Alzheimers)

9 Vad kan man se i CSV vid Alzheimers? Aβ monomerer Aβ fibriller Neurofibrillary Tangles Aβ1-42 ( ) P-tau ( ) Aβ plack T T T T T T T T T T S S S S S S S S S S S S S Axonal skada T-tau ( ) 4R/2N (441 residues) 4R/1N (412 residues) 4R/0N (383 residues) 3R/2N (410 residues) 3R/1N (381 residues) 3R/0N (352 residues)

10 Hypotes varför man får Alzheimers sjukdom Amyloid kaskad hypotesen Mutationer i specifika gener Ålder Ökad produktion eller minskad nedbrytning av β-amyloid β-amyloid ansamlas i plack i hjärnan Skador på synapser? Lokala inflammationer Cell död Andra riskfaktorer Ökande minnessvikt

11 Vad ska man analysera för att studera Alzheimers sjukdom? Vävnad CSV Blod Närhet till sjukdom Tillgänglighet Koncentration CSV är hjärnans spegel

12 Proteomik på CSV Ett problem? Total protein koncentration i CSV = 0.35 g/l Koncetration Aβ42 i CSV = 500 pg/ml Ekegren et al. J. Mass Spectrom. 2008, 43,

13 Sökandet efter en ny markör -hur ska en ideal markör vara- Ska avspegla sjukdoms mekanismen Ska vara testad och validerad i konfirmerade Alzheimers fall Pålitlig, billig.. Lätt att mäta utan smärta eller lidande för patienten Oberoende studier ska få samma resultat Ska kunna användas för att mäta effekt vid behandlingar

14 Ok men hur ska vi göra???? Alois Alzheimer 1906

15 Målinriktad proteomik Ett sätt att hitta nya markörer Målinriktad proteomik - Leta/Fiska efter specifika proteiner och peptider - Affinitetsupprening kombinerat med masspektrometri

16 Vad är en masspektrometer Ett verktyg för att identifiera nya markörer En molekylär våg!

17 Vad är en masspektrometer Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight + Detektor TIME OF FLIGHT En mycket exakt våg 20 kv

18 Affinitetsupprening Masspektrometri Hur gör man? Tvätta Affinitetsrening Magnetiska kulor CSV Aβ Eluera Olika varianter av Aβ Masspektrometri

19 β-amyloid mönstret i CSV Epitop Aβ DAEFRHDSGYEVHHQKLVFFAEDVGSNKGAIIGLMVGGVVIA Aβ17 Aβ37 Aβ40 Förekomst Aβ13 Aβ14 Aβ15 Aβ16 Aβ18 Aβ19 Aβ20 Aβ30 Aβ33 Aβ34 Aβ38 Aβ39 Aβ42 Ökande massa Portelius et al, J Proteome Res 2006

20 β-amyloid mönstret i en Alzheimers hjärna -vad består placken av- Intens. [a.u.] Cerebellum Hippocampus Cortex paβ11-42 Aβ9-40 Aβ9-42 Aβ8-42 Aβ5-40 Aβ4-40 Aβ4-42 paβ m/z Aβ5-42 Aβ5-42 Aβ4-42 paβ3-42 Aβ4-42 paβ3-40 paβ3-42 Aβ1-42 Aβ1-42 Aβ1-40 Aβ1-42 Portelius et al, Acta Neurpathol 2010

21

22 Portelius et al, Neurosci Lett 2006 Kliniska studier Alzheimers patienter och kontroller Studie 1 Aβ1-16 ökar Aβ1-42 minskar Studie 2 (familjär Alzheimers) Aβ1-16 ökar Aβ1-42 minskar Och Aβ1-37 minskar Aβ1-38 minskar Aβ1-39 minskar

23 Markörer för att följa läkemedelsbehandlingar mot Alzheimers sjukdom

24 Påminnelse.. β-sekretas γ-sekretas D A E F R H D S G Y E V H H Q K L V F F A E D V G S N K G A I I G L M V G G V V I A

25 Behandlingsmarkörer för Alzheimers sjukdom β-sekretas Vilka behandlingar som testas idag! Mediciner för att minska bildandet av Aβ β-secretase inhibering (BACE1) γ-secretase inhibering γ-secretase modulering Mediciner för att förhindra Aβ att klumpa ihop sig Mediciner för att öka nedbrytning av Aβ (Vaccinering) γ-sekretas Behandlingsmarkörer Identifiera en biokemisk effekt Identifiera vilka som svarar mot behandling Underlätta vid dosering av mediciner Säkerställa stabila behandlingseffekter

26 Pågående behandlingsstudier 2010

27 Pågående behandlingsstudier 2012

28 Aβ1-15 och Aβ nya markörer för att följa behandling- Studiedesign: Nya mediciner testas på celler Behandling: - secretase inhibitorer (gamma, beta, alfa + kombinationer) Aβ17 Aβ40 Aβ15 Obehandlad Aβ16 Aβ42 Aβ16 Aβ15 Behandlad med γ-sekretas hämmare m/z Portelius et al, Neurobiol Aging, 2011

29 Aβ1-16 och Aβ1-15 -Ny processningsväg för APP- γ-sekretas vägen α-sekretas vägen β-sekretas β-sekretas Aβ1-15/16 α-sekretas γ-sekretas

30 γ-secretase modulering Studie design: Hundar behandlade med γ-secretase modulatorn E2012 CSV togs innan behandling timmar efter behandling Aβ40 15 p=0.001 Aβ37 Aβ17 Aβ Aβ37 Aβ Tid/h Innan behandling Aβ37 5 p= Aβ mg/kg behandling med GSM E Tid/h Portelius et al, JAD 2010

31 Behandlingsstudier Minska bildandet av Aβ Studie 1: Alzheimers möss behandlade med γ-sekretas hämmare Aβ1-15 och Aβ1-16 ökar Studie 2: Hundar behandlade med γ-sekretas hämmare Aβ1-15 och Aβ1-16 ökar Aβ1-34 minskar Studie 3: Hundar behandlade med γ-sekretas modulerare Aβ1-40 och Aβ1-42 minskar Aβ1-37 ökar Studie 4: Hundar behandlade med β-sekretas hämmare Aβ5-40 ökar

32 Ok Men fungerar det i människa?

33 En klinisk studie med Alzheimers patienter Studiedesign: Fas II, 35 patienter med Alzheimers diagnos 14 veckor behandling med γ-sekretase inhibitorn LY ( 100 mg mg + placebo) Likvor analyserades innan och 14 veckor efter behandling Analys med affinitetsrening och masspektrometri Relative change/% Placebo n = mg n = mg n = Aβ14 Aβ15 Aβ16 Aβ17 Aβ19 Aβ33 Aβ34 Aβ37 Aβ38 Aβ39 Aβ40 Aβ42-40 Portelius et al, Alzheimer s Research & Therapy 2010

34 En klinisk studie med Alzheimers patienter, del II Studiedesign: Fas II, 70 patienter med Alzheimers diagnos Patienterna behandlades flera veckor med γ-sekretase inhibitorn BMS , 50, 100 or 125 mg/kg eller placebo Analys med affinitetsrening och masspektrometri Aβ17 Aβ38 Aβ40 Aβ16 Aβ14 Aβ15 Aβ m/z

35 Vad gör vi nu? Ännu mera målinriktad proteomik Snabbare, fler prover, känsligare, specifikare SRM kvantifiering TSQ Vantage TripleStage Quadrupole Masspektrometer Patientprover Provsvar på mindre en 1 dag

36 Sammanfattning Den beskrivna metoden kan användas för att finna nya biomarkörer och behandlingsmarkörer. Aβ1-16 är en ny biomarkör för Alzheimers sjukdom Aβ1-15/16/34 är nya behandlingsmarkörer för inhibering av gammasekretas Aβ5-40 är en ny behandlingsmarkör för inhibering av beta-sekretas

37 Tack för er uppmärksamhet!