Breinontwikkeling in de MIND facility

De Universiteit Utrecht en het UMC Utrecht openen vrijdag 2 juni de MIND Facility: een innovatieve onderzoeksfaciliteit met wereldwijd unieke expertise op het gebied van hersenonderzoek.

Het gebruik van de nieuwste stamceltechnologie en microscopie moet zorgen voor meer begrip over hoe het menselijke brein ontstaat en zich ontwikkelt. En als het misgaat, waar gaat het dan mis en wat is er aan te doen?

Deze korte video laat zien wat er in de MIND Facility gebeurt.

In de MIND Facility kunnen onderzoekers het brein bestuderen met behulp van organoids, stukjes 3D-hersenweefsel die worden ontwikkeld uit menselijke stamcellen. ”We kunnen gewone cellen uit haar, bloed of huid in het lab terugbrengen tot stamcellen, die alle soorten weefsel kunnen vormen. Deze stamcellen brengen we in een situatie die lijkt op de natuurlijke omgeving”, legt Jeroen Pasterkamp uit. Hij is hoogleraar translationele neurowetenschappen en directeur van de MIND Facility. ”We bootsen in het lab na wat er gebeurt in de hersenen tijdens de embryonale ontwikkeling. Dan gaan de cellen vanzelf 3D-hersenweefsel bouwen en kunnen we de ontwikkeling bestuderen. 

De weefsels vormen slechts onderdelen van de hersenen, en zijn op geen enkele manier een echt brein. ”Maar het is een hele mooie tool om allerlei vragen te beantwoorden over hoe het brein en de hersencellen functioneren,” zegt Pasterkamp. ”Je ziet dat de neuronen elektrisch actief zijn, ze maken contacten. Wat we zien in een echt menselijk brein, zien we ook in het lab.”

De bedoeling is dat collega’s uit allerlei disciplines gebruik gaan maken van de MIND Facility. Pasterkamp: “Samen kunnen we ontrafelen hoe het jonge brein zich ontwikkelt en ontdekken wat er misgaat bij stoornissen. Voor dat doel willen we in het lab de hersengebieden reproduceren en bestuderen die een rol spelen bij de normale ontwikkeling van een kind, maar ook de gedeeltes die van belang zijn bij ontwikkelingsstoornissen en andere aandoeningen.”Door stamcellen te vergelijken van gezonde kinderen en kinderen met een ontwikkelingsstoornis, kunnen wetenschappers tot op celniveau bepalen hoe afwijkingen ontstaan. “We kunnen stamcellen genetisch manipuleren voordat ze weefsel gaan vormen. Zo kunnen we bijvoorbeeld een mutatie inbouwen die bij veel autismepatiënten wordt gevonden. Als je de gemuteerde organoids vergelijkt met weefsel waar die mutatie niet in voorkomt, wat zijn dan de verschillen?

------------------------------------------------------------ 

MIND (Multidisciplinary Investigation of Neural Disorders) is een samenwerking tussen het UMC Utrecht Hersencentrum en de Faculteit Bètawetenschappen van de Universiteit Utrecht.

Universiteit van Utrecht, MIND facility.

CRISPR Gene-Editing Can Cause Hundreds of Unexpected Mutations

It's been hailed as one of the most potentially transformative inventions in modern medicine, bringing the prospect of designer babies closer than any other technology to date, but CRISPR-Cas9 could be riskier than we thought.

The technology that could spark a gene-editing revolution has been caught introducing hundreds of unintended mutations into the genome, and with scientists already testing it in humans, it's set off some serious alarm bells.

The technique works like a biological 'cut and paste' tool, where researchers use a protein to seek out a particular gene and cut it out of the genome, replacing it with DNA of their choice - for example, they could swap a defective gene for a healthy one.

"We feel it's critical that the scientific community consider the potential hazards of all off-target mutations caused by CRISPR, including single nucleotide mutations and mutations in non-coding regions of the genome," says Stephen Tsang from the Columbia University Medical Centre.

Tsang and his team have conducted the first whole-genome screening of a living organism that's undergone CRISPR gene-editing to discover that unwanted mutations can crop up in areas that are totally unrelated to the targeted genes. These mutations have likely been missed by previous studies because they've been using computer algorithms that are designed to identify and scan areas on the genome that are most likely to be affected, based on what's been edited.

"These predictive algorithms seem to do a good job when CRISPR is performed in cells or tissues in a dish, but whole genome sequencing has not been employed to look for all off-target effects in living animals," says one of the team, Alexander Bassuk from the University of Iowa.

Unlike many promising medical inventions, CRISPR has continued to live up to its potential. In recent years, it's been used to tap into cancer's 'control centre', repair a mutation that causes blindness, treat genetic disease in living animals, and even modify human embryos to figure out what causes infertility and miscarriage.

The first clinical trial to use CRISPR in actual subjects now underway in China, and the US and the UK are not far behind.

Tsang and his team found that the technique had successfully corrected a gene that causes blindness in the mice, but the two mice that had undergone CRISPR gene-editing had sustained more than 1,500 unintended single-nucleotide mutations, and more than 100 larger deletions and insertions.

"None of these DNA mutations were predicted by computer algorithms that are widely used by researchers to look for off-target effects," the team reports.

To be clear, the find doesn't necessarily mean that CRISPR is unsuitable for use in humans going forward - more research is now needed to see if these results can be replicated in larger samples, and in humans, rather than mice.

But it's like discovering that a medical treatment could be having potentially serious and long-term side effects - and our tests aren't picking them up. The researchers are now urging for better screening tests for off-target mutations to be applied to CRISPR research immediately.

---------------------------------------------------------------

The research has been accepted for an upcoming edition of Nature.

Methods.https://sciencealert.com/turns-out-crispr-gene-editing-can-cause-hundreds-of-unexpected-mutations

30 May 2017

CRISPR blijkt honderden onbedoelde mutaties te veroorzaken

De veelbelovende methode om genen aan te passen, CRISPR, lijkt een potentieel gevaarlijke keerzijde te hebben. Daarvoor waarschuwen wetenschappers in het blad Nature Methods.

Knip, knip

De medische wereld is er vol van: CRISPR. Het is een technologie die gebruikt kan worden om DNA te bewerken. Heel concreet kan men de methode gebruiken om specifieke genen uit te schakelen of ‘foute’ genen te vervangen.

Enthousiasme

Veel wetenschappers zijn laaiend enthousiast over CRISPR. Omdat met deze methode specifieke genen uitgeschakeld kunnen worden, is het mogelijk om de rol van genen bij bepaalde aandoeningen te achterhalen. Velen hopen bovendien dat CRISPR leidt tot betere gentherapiën waarbij foute genen gewoon verwijderd of vervangen kunnen worden.

De eerste klinische onderzoeken waarbij CRISPR wordt ingezet, staan reeds op stapel in China. En de VS volgt binnenkort. Maar onderzoekers komen nu met een waarschuwing: CRISPR heeft een keerzijde. Eentje die we grondig moeten onderzoeken alvorens we de methode omarmen.

Onbedoelde mutaties

CRISPR kan zich richten op een specifiek stukje DNA. Maar soms pakt de methode – onbedoeld – ook andere delen van het genoom aan. Wetenschappers zijn zich daar al een tijdje van bewust en zoeken ook actief naar die onbedoelde mutaties. Ze doen dat met behulp van computeralgoritmes. Deze algoritmes helpen de onderzoekers om gebieden op het genoom te identificeren die de grootste kans lopen om onbedoeld door CRISPR te worden aangetast. Die gebieden worden vervolgens verder onderzocht.

Muizen

Bassuk en collega’s namen de proef op de som. Ze bestudeerden het genoom van muizen dat met behulp van CRISPR was aangepast. Ze moesten vaststellen dat de genome editing-methode erin geslaagd was om een gen dat blindheid veroorzaakte, te corrigeren. Maar daarnaast bleek CRISPR in de genomen van twee muizen meer dan 1500 kleine mutaties en meer dan 100 grotere verwijderingen en invoegingen te hebben veroorzaakt. Geen van deze mutaties waren gepland. En geen van deze mutaties werden voorspeld door de computeralgoritmes die wetenschappers zo vaak gebruiken om te zoeken naar onbedoelde veranderingen ten gevolge van CRISPR. “Wetenschappers die niet het gehele genoom bestuderen wanneer ze zoeken naar onbedoelde effecten, kunnen wel eens mogelijk belangrijke mutaties missen,” vertelt onderzoeker Stephen Tsang. “Zelfs een enkel-nucleotide die veranderd is, kan een grote impact hebben.”

Enthousiast

Welke impact de onbedoelde mutaties precies hebben, blijft voor nu koffiedik kijken. Zo op het eerste gezicht was er namelijk niets mis met de bestudeerde muizen. “We zijn nog steeds enthousiast over CRISPR,” benadrukt onderzoeker Vinit Mahajan. “We zijn artsen en we weten dat elke nieuwe therapie enkele mogelijke bijwerkingen heeft – maar we moeten ons ervan bewust zijn wat voor bijwerkingen dat zijn.”

Op dit moment werken wetenschappers hard om de verschillende componenten van het CRISPR-systeem – het knippende enzym en het guide-RNA – te verbeteren, zodat de methode efficiënter wordt. De onderzoekers hopen dat hun studie deze wetenschappers aanzet om ook eens te kijken naar de bijwerkingen van de methode en toe te werken naar een veilige toepassing van CRISPR waarbij zo min mogelijk onbedoelde mutaties ontstaan.

--------------------------------------------------------------

https://www.scientias.nl/crispr-blijkt-honderden-onbedoelde-mutaties-genoom-veroorzaken/

Werven van SCA patiënten voor klinische studie met Trigriluzole afgerond

Biohaven Pharmaceutical Holding Company Ltd. (Biohaven) heeft op 30 mei 2017 in een persbericht bekend gemaakt dat de werving van SCA patiënten voor hun klinische studie met trigriluzole (BHV-4157) is afgerond.


Trigriluzole is een nieuw geneesmiddel dat wordt ontwikkeld door Biohaven. Trigriluzole heeft zowel de weesgeneesmiddelen status gekregen als ook de status om het middel extra snel te beoordelen als een potentiële behandeling voor SCA door de Food and Drug Administration in Amerika.

"Het afronden van het werven van patiënten in deze studie is een mijlpaal voor ons neurologisch onderzoeksprogramma. Wij willen de SCA patiënten die deelnemen aan het onderzoek, de National Ataxia Foundation en de klinische onderzoekslocaties bedanken voor de hulp bij het zo snel bereiken van het benodigde aantal patiënten," zegt Vlad Coric, M.D., bestuursvoorzitter van Biohaven. "We zijn ons terdege bewust van de hoge onvervulde medische behoefte in ataxie, en als de resultaten van onderzoek positief zijn, verwachten we een nieuwe geneesmiddel aanvraag bij de FDA in het begin van 2018. "

Trigriluzole onderzoek in SCA

Het onderzoek wordt gerandomiseerd, dubbelblind, placebo-gecontroleerd uitgevoerd in meerdere onderzoekscentra. Om te zorgen dat er bij het indelen van de groepen geen verschil optreedt tussen de groepen waardoor de kans op succes van de behandeling kan worden beïnvloed, moet de toewijzing van de proefpersonen aan de verschillende groepen door het lot worden bepaald. Dit is de betekenis van het woord 'gerandomiseerd'. Een onderzoek wordt dubbelblind genoemd als noch de proefpersoon, noch de onderzoeker gedurende het experiment kennis heeft over wie tot de experimentele groep behoort en wie tot de controlegroep behoort.


Dagelijkse dosering van een tablet trigriluzole (140 mg) wordt vergeleken met inname van een nepgeneesmiddel. 180 patiënten nemen deel aan het onderzoek verdeeld over 18 locaties in Amerika.


Het resultaten van het onderzoek worden beoordeeld aan de hand van de verandering in de SARA score na acht weken behandeling met trigriluzole. De SARA score geeft de ernst van de ataxie symptomen weer. Na deze acht weken kunnen de patiënten kiezen om door te gaan met het onderzoek gedurende 48 weken. In deze fase is de studie niet "blind" meer. Zowel arts als patiënt weten dan dat zij het geneesmiddel trigriluzole krijgen. Naast de SARA score worden ook de resultaten van de 8-meter koop test meegenomen.


Veiligheid en verdraagbaarheid van trigriluzole worden bepaald. Dit gebeurt door het bijhouden van bijwerkingen en het in de gaten houden van de vitale functies van het lichaam. De belangrijkste vitale functies zijn de luchtwegen, ademhaling, bloedcirculatie, bloeddruk, hartslag, temperatuur, .....

---------------------------------------------------------

Biohaven Pharmaceutical Company