Wir haben Dr. Amusa Buminasan von der SENS Research Foundation auf der Konferenz Ending Age-Related Diseases 2019 über ihre Forschungen zur mitochondrialen restaurativen Therapie, die Bedeutung von Tierversuchen und ihre Ansichten zur Zukunft der Alterungsforschung interviewt.
Dr. Amusa Buminasan erhielt ihren Master und ihre Promotion in Biochemie von der University of Pune bzw. dem National Chemical Laboratory in Indien. Sie forschte weiter an Mitochondrien an der University of Pennsylvania und der Rutgers University in den USA. Im Rahmen ihres Post-Dock-Praktikums bei der American Heart Association untersuchte sie detailliert die Mechanismen der Fusion und Teilung in Mitochondrien, die Biosynthese von Eisen-Schwefel-Clustern und die Abgabe von Proteinen an Mitochondrien.Amusa leitet derzeit das MitoSENS- Programm in Mountain View, Kalifornien. Ihr Forschungsteam untersucht mitochondriale DNA (mtDNA) -Mutationen und entwickelt Methoden, um die durch diese Mutationen durch allotope Expression mitochondrialer Gene verlorene Funktionalität wiederherzustellen . Hereditäre mtDNA-Mutationen können zu schweren und schwächenden Krankheiten wie NARP, Lei-Syndrom und MELAS führen.Mit seinen Technologien ist es dem MitoSENS-Team bereits gelungen, das ATP8-Gen stabil zu exprimieren, und es freut sich darauf, in naher Zukunft den Erfolg aller 13 Gene zu wiederholen. Ihr Ziel ist es, eine sichere und wirksame Gentherapie zur Behandlung der mitochondrialen Dysfunktion zu entwickeln.Interview
Thomas Warner Lehner : Ihr Forschungsteam hat 2015 mit der Entwicklung einer fortschrittlichen Methode zur allotopen Expression von mtDNA begonnen, die bereits vielversprechende Ergebnisse gezeigt hat. Welche Hindernisse für die allotope Expression überwindet diese neue Methode und was bedeutet dies Ihrer Meinung nach für die weitere Erforschung von Modelltieren?Amusa Buminasan : Das größte Hindernis, das überwunden wurde, war, dass wir mindestens alle 13 Gene exprimiert haben. Wir haben einen einzigen Ansatz verwendet, um einige ernsthafte Korrekturen an allen 13 Genen vorzunehmen, aber dieser Ansatz kann für sie unterschiedlich funktionieren. Vielleicht müssen wir den angegebenen Ansatz für jedes Gen aufgrund seiner Merkmale neu gestalten.Alle 13 Gene unterscheiden sich also in Länge, Hydrophobizität und den Komplexen, auf die sie abzielen. Das Haupthindernis ist der Hydrophobizitätsfaktor. Proteine bedecken die innere Mitochondrienmembran in mehreren Schichten, und Sie müssen sie von außen erhalten. Diese 13 Proteine werden in einer Matrix synthetisiert und in ihre Komplexe integriert. Bei allotopischer Expression werden sie jedoch im Cytosol synthetisiert und müssen zwei Membranen passieren und dann an den richtigen Ort gelangen. Mitochondrien selbst haben Translokasen (Enzyme, die den Transfer von Ionen oder Molekülen durch Membranen katalysieren) der äußeren und inneren Membranen, die unterschiedlich funktionieren. Je nach Zielort sind unterschiedliche Mechanismen beteiligt.Wir müssen die Proteine nacheinander nacheinander entwickeln oder jedes von ihnen so verändern, dass sie den richtigen Weg erkennen und einschlagen. Wir werden allgemeine Korrekturen an allen 13 Genen vornehmen und zusätzlich persönliche Korrekturen an jedem von ihnen vornehmen, um sie funktionsfähig zu machen. Der erste Schritt besteht darin, zumindest das Ergebnis zu sehen - und dieser Schritt ist abgeschlossen.Thomas Warner Lehner : Welche Kriterien haben MitoSENS bei der Auswahl von Genen für die allotope Expression bestimmt?Amusa Buminasan: Eines der Hindernisse ist die Überprüfung, ob unsere Technologie wirklich funktioniert, und dafür benötigen wir Modellsysteme. Der Grund, der es uns ermöglichte zu zeigen, dass ATP8 funktioniert, ist das Vorhandensein einer Patientenzelllinie mit einer schwerwiegenden Mutation, die für ATP8 Null ist. MtDNA-Mutationen beim Menschen treten auf verschiedenen Ebenen auf, aber es ist eher ungewöhnlich, dass einem Patienten etwas Protein vollständig fehlt. Dies ist ein seltenes Ereignis. Aber mitochondriale DNA existiert in der Heteroplasmie . Das Verhältnis von mutierten und normalen Mitochondrien ist ein Faktor, der den Phänotyp der Krankheit bestimmt. Oder die Krankheit wird aufgrund der Tatsache zurückgehalten, dass normale mtDNAs mutierte DNA unterdrücken.Einer der Gründe, warum wir von der korrekten Funktion von ATP8 überzeugt waren, ist, dass es uns gelungen ist, eine Null-Zelllinie zu erhalten und zu zeigen, dass das exogene Protein an den richtigen Ort gelangt und viele seiner Funktionen wiederherstellt. Tatsächlich steht uns die richtige Zelllinie zur Verfügung - ein seltener Erfolg. Warum nicht davon profitieren?Thomas Warner Lehner : In einer im April dieses Jahres von einer Gruppe chinesischer Wissenschaftler veröffentlichten Übersicht wurden die Vorteile der Verwendung von Drosophila-Fliegen als Modell für die Untersuchung von mtDNA-Mutationen erörtert. Können Sie erklären, warum die MitoSENS-Gruppe lieber an Mäusen als an Fliegen forscht?Amusa Buminasan: Wie wir auf dieser Konferenz erfahren haben, stellen Fliegen auf biochemischer Ebene sicher, dass bestimmte Methoden funktionieren, aber Sie benötigen höhere Säugetiere, um an klinischen Studien am Menschen teilnehmen zu können. Wiederum ist es so gekommen, dass wir ein Modell der Mauskrankheit für das ATP8-Gen haben. Dies ist ein sehr gutes Modell ohne Nullmutation. Das Protein ist noch verfügbar, aber es ist ein niedrig funktionierendes Protein.Die Symptome der Krankheit sind mild, aber sehr wichtig. Sie sind charakteristisch für Diabetes oder Insulinresistenz. Aus verhaltenstechnischer Sicht sind Mäuse nicht stressresistent. Wenn allotopisches ATP8 funktioniert und wir es im Zellkern der Maus synthetisieren und seine Funktionen wiederherstellen können, können wir daher leicht nachweisen, dass sich der Zustand des Körpers sowohl aus biochemischer als auch aus verhaltenstechnischer Sicht wieder normalisiert hat. Deshalb bevorzugen wir die Maus als Modelltier.Thomas Warner Lehner : Warum ist die Entwicklung und Verwendung der maximal modifizierbaren Maus ein wichtiger Schritt in der Entwicklung der Anti-Aging-Therapie?Amusa Buminasan: Wie Sie wissen, finanziert SENS die maximal modifizierbare Maus. Gegenwärtig wird die Gentherapie normalerweise unter Verwendung von Vektoren von Adeno-assoziierten Viren durchgeführt, ihre Therapie ist vorübergehend. Dr. Blasco hat dies bereits jetzt bestätigt. Es gibt Vorteile darin, dass der Effekt nur vorübergehend ist - er scheint sich mit der Zeit zu schwächen. Im Zusammenhang mit der allotopischen Expression möchten wir jedoch, dass der Effekt stabil und dauerhaft ist. Dank der maximal veränderbaren Maus können wir ganze Gene in das Genom einbringen. Bei Verwendung von Adeno-assoziierten Viren sind Sie durch die Nutzlast begrenzt, die Sie zum Genom beitragen können. Unser Ziel ist es, alle 13 Gene im Laufe der Zeit in das Genom einzuführen. Dies ist eine hohe Messlatte, aber genau das wollen wir erreichen.Um dies zu erreichen, haben wir die maximal modifizierbare Maus erstellt, um mindestens ein Gen darin zu platzieren. Wir wollen in Zukunft andere Gene in sein Genom einfügen, damit ihre Transkription und Translation auf die gleiche Weise gesteuert werden wie andere mitochondriale Gene im Kern. Die maximal modifizierbare Maus ist dafür am besten geeignet.Thomas Warner Lehner: Eine Alternative zur allotopischen Expression ist die xenotrope Expression von Proteinen anderer Spezies, die auf ähnliche Weise funktionieren. Ein Beispiel für eine erfolgreiche xenotrope Expression wurde in alternativer Ascidiaoxidase gezeigt, die die Lebensfähigkeit einiger mutierter Drosophila vollständig wiederherstellte. Könnten Sie sagen, welche Vorteile die allotope Expression gegenüber der xenotropen Expression bei der Anwendung der Therapie beim Menschen hat?Amusa Buminasan: Wir wollen, dass dies so humanisiert wie möglich ist. Diese Gene sind im Kerngenom fremd. Möglicherweise haben Sie bereits neue Immunprofile eingeführt, die dieses Alien-Gen generiert. Wenn Sie nun den xenotropen Ausdruck verwenden möchten, werden noch mehr Änderungen vorgenommen. Unter dem Gesichtspunkt des Testens müssen wir alle Gene anderer Organismen überprüfen, die in den Kern gefallen sind. Wir können diese Änderungen vornehmen, aber wir möchten, dass die Änderungen so humanisiert wie möglich sind.Viele dieser Gene, die während der Evolution zum Kern wanderten, erwarben verschiedene Veränderungen, die es ihnen ermöglichten, sich zu transformieren. Bei einigen Tieren funktioniert Komplex I aufgrund nur eines Proteins wie NDI1in Hefe. In einer menschlichen Zelle werden für ihre Funktion 47 Proteine benötigt, von denen 7 aus mitochondrialer DNA und die restlichen 40 aus nuklearer DNA synthetisiert werden.Sie möchten kein Fremdprotein (NDI1) exprimieren und dann versuchen, seine Funktionalität wiederherzustellen. Aus rein experimenteller Sicht können Sie dies tun, aber es ist keine gute Idee, es als Therapie bei Menschen zu verwenden, wenn Sie die Integrität des gesamten biochemischen Komplexes erhalten möchten. Ich kann mir gar nicht vorstellen, welche Schwierigkeiten dabei auftreten können. Gentherapie ist an sich komplex und stellt sich Gentherapie nun als ein Gen aus Hefe vor.Thomas Warner Lehner : Welche realistischen Begriffe für das Auftreten der Humantherapie könnten Sie nennen?Amusa Buminasan: Eigentlich existiert diese Therapie bereits, aber für die transkodierte Version. Das heißt, wir haben bereits einen Präzedenzfall. Wir müssen nur zeigen, dass unsere Version besser ist und ein besseres Immunprofil hat. Deshalb wollen wir es an Modelltieren machen - um zu zeigen, wie viel besser es ist. Ich kann die Daten nicht nennen - dies ist eine sehr schwierige Frage. Während der Konferenz hat mich schon jemand gefragt. Wenn Tierversuche gut verlaufen, dann fünf Jahre. Nicht fünf Jahre vor der Humantherapie, sondern fünf Jahre, um zu zeigen, dass die Methode recht gut ist, um mit der Entwicklung einer darauf basierenden Humantherapie zu beginnen.Thomas Warner Lehner: Es gibt mehrere Faktoren, die die Akkumulation von Mutationen in mtDNA im Laufe der Zeit begünstigen. Ist es notwendig, die allotope Expression von mtDNA-Genen durch andere Therapien zu ergänzen, die die Anzahl der im Laufe der Zeit auftretenden Mutationen verringern, um einen spürbaren Effekt beim Altern zu sehen?Amusa Buminasan : Gute Frage. Wenn Sie den allotopischen Ausdruck durch das ergänzen, was Sie bereits haben, z. B. Idebenon, Elamipretid oder ähnliches, ist dies nützlich. Alle von ihnen sind Antioxidantien und verbessern die Funktion der oxidativen Phosphorylierung .Es handelt sich jedoch um eine Gentherapie bei Patienten, deren Krankheit möglicherweise nicht zur Einführung dieser Therapie beiträgt. Ihr biochemischer Komplex ist nicht voll funktionsfähig, aber die Komplementärtherapie betrifft nur einen Teil der Kaskade, während Mitochondrien im Allgemeinen nicht so funktionieren, wie sie sollten. Möglicherweise möchten Sie ihre Krankheit bis zu einem bestimmten Grad korrigieren und erst danach eine Gentherapie anwenden, um sicherzustellen, dass die Gentherapie funktioniert.In Bezug auf das Altern ist die fragliche Frage, ob mtDNA-Mutationen ein Hauptfaktor für das Altern sind oder nicht. Unser Ziel ist es, Patienten zu helfen und wenn möglich weiter zu gehen.Thomas Warner Lehner : Welche Forschung in der Anti-Aging-Biotechnologie ist Ihrer Meinung nach derzeit am dringendsten erforderlich, um in diesem Bereich in den nächsten 10 Jahren so weit wie möglich voranzukommen?Amusa Buminasan : Ich denke, wir brauchen gute Biomarker. Dies ist, was auf dem Gebiet fehlt. Jeder möchte schnelle Lösungen. Es gibt verschiedene Forschungsbereiche, und jeder Forscher hält seine eigenen für wichtig im Kampf gegen das Altern, aber ich denke nicht, dass sie in Ordnung sind. Ich denke, Altern ist eher der Zusammenbruch des gesamten Komplexes im Laufe der Zeit. Deshalb brauchen wir bessere Marker und vielleicht ein besseres Verständnis dafür, was es bedeutet, gesund zu sein (im Alter). Die Menschen sollten sich nicht damit abfinden, dass sie mit zunehmendem Alter altern und dann sterben werden. Vielleicht ist es notwendig, die Öffentlichkeit auf das Problem aufmerksam zu machen, damit die Menschen verstehen, dass es normal ist, lebenslang zu begehren und gesund sein zu können.Thomas Warner Lehner : Welche Frage von denen, die Ihnen noch nie gestellt wurden, möchten Sie von Journalisten hören?Amusa Buminasan : Dies ist eine unerwartet schwierige Frage. Ich kann es momentan nicht beantworten. Ich möchte jedoch etwas über MitoMouse sagen . Im Namen von MitoTeam bei SENS möchte ich LEAF für ihre Hilfe danken.VerweisePfanner, N., Warscheid, B., Wiedemann N. (2019). Mitochondrial proteins: from biogenesis to functional networks. Nature Reviews: Mol Cell Bio, 20, 267-284.
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Übersetzt von Vladislav Genzhera, SENS Volunteers