Specific genetic modifications in the CNS - Cell specific expression and gene specific regulation

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Vid genterapi för man in nya gener i en individs celler. Detta kan göras med hjälp av modifierade virus. Dessa virus kan föra in den nya genen, den såkallade transgenen, in i värdcellen men inte bilda nya viruspartiklar. I många fall är det viktigt att begränsa i vilka celler som transgenen uttrycks, då det producerade proteinet kan ge bieffekter i andra celltyper. Det finns flera olika sätt att designa genterapivektorn för att begränsa uttrycket av transgenen till en eller ett urval av celltyper. I den första delen av denna avhandling fokuserar vi på detta. En promotor styr i vilka celler, när och hur mycket en gen ska uttryckas. Uttrycket av transgenen kan därför begränsas genom att välja en lämplig promotor i vektorn. Ett specifikt uttryck i nervceller kan till exempel uppnås genom att titta på vilka protein som uttrycks specifikt i nervceller och sedan ta promotorn som styr uttrycket av genen för det proteinet och sätta in den i vektorn. I den första studien i den här avhandlingen beskriver vi en metod som kan användas för att välja promotorer som är relevanta för Parkinsons sjukdom. Dessa promotorer kan användas för att uttrycka transgenen i ett urval av celler som påverkas av denna sjukdom. Ett annat sätt att begränsa uttrycket av transgenen är att lägga till en sekvens som är komplementär till ett miRNA. miRNA är små bitar RNA som inte kodar för något protein. Dessa finns naturligt i cellen där de binder till komplementära sekvenser på mRNA (proteinkodande RNA) och gör att mindre av det proteinet som mRNAt kodar för produceras. I den andra studien i den här avhandlingen har vi använt denna metod för att begränsa uttrycket av transgenen till mikroglia. Vi har lagt till en sekvens som är komplementär för miRNA9 i vektorn. Detta leder till ett transgenuttryck i mikroglia, för där uttrycks inte miRNA9, men stänger av uttrycket in de andra celltyperna i hjärnan då dessa uttrycker miRNA9. I den andra delen av denna avhandling använder vi genterapi för att specifikt påverka en gen som finns naturligt i cellens genom. GAD67 är ett enzym som är hastighetsbegränsande i syntesten av GABA. GABA är den vanligaste inhibitoriska neurotransmittorn i hjärnan och en felaktig GABAsignalering har upptäckts i ett fleratal sjukdomar. Exempel på sådana sjukdomar är Parkinson’s sjukdom och Huntingtons sjukdom. Genom att modifiera mängden GAD67 i nervcellen kan kanske frisättningen av GABA ändras. Detta skulle kunna lindra några av symptomen som uppstår vid dessa sjukdomar. Transkriptionsfaktorer finns naturligt i cellen där de binder till promotorn hos gener och reglerar genuttrycket. I den tredje studien i den här avhandlingen använder vi en egendesignad transkriptionsfaktor för att öka uttrycket av GAD67. Det går att utnyttja cellens miRNA-system för att minska uttrycket av en målgen. Detta kan göras genom att designa syntetiska miRNA. I den fjärde studien i denna avhandling använder vi ett syntetiskt miRNA för att minska uttrycket av GAD67. Dessa verktyg skulle kunna användas för att modifiera GAD67-uttrycket i cellkärnor som visar för liten respektive för stor GABA-frisättning.