ZNS-Tau-Kinetik bei gesundem Altern und Alzheimer-Krankheit

Das Ziel dieser Studie ist es zu untersuchen, wie Tau im menschlichen Zentralnervensystem (ZNS) funktioniert und die Hypothese zu testen, dass Tau verändert ist (d.h. erhöhte Produktion, verringerte Clearance und erhöhte Sammelrate) mit zunehmendem Alter und bei Krankheiten, die durch die Störung der normalen Funktionsweise von Tau verursacht werden. Wir werden diese Hypothese zuerst bei AD testen und dann in zukünftigen Studien andere Tau-Erkrankungen testen und vergleichen. Wir haben kürzlich einen neuartigen Ansatz entwickelt, um Tau im menschlichen ZNS zu messen. Wir schlagen vor, diesen Ansatz zu nutzen, um grundlegende Fragen der menschlichen Tau-Produktion und des Metabolismus bei der Alzheimer-Krankheit zu beantworten. Forscher haben diese Studie entwickelt, um zu bestimmen, wie lange Tau im Körper verbleibt. Dabei wird Tau mit einer speziellen Art einer essentiellen Aminosäure namens Leucin markiert oder markiert. Unser Körper erhält Leucin auf natürliche Weise aus der Nahrung, die wir essen.

In dieser Studie wird dem Teilnehmer entweder markiertes Leucin durch intravenöse Infusion oder markiertes Leucin in einem Getränk verabreicht. Die Forscher denken, dass es für den Teilnehmer bequemer wäre, wenn die Studie durchgeführt würde, indem das Leucin durch Infusion verabreicht würde, aber diese Methode wurde nicht mit Tau getestet. Der erste Teil der Studie besteht darin, die Infusionsmethode zu testen und die optimale Infusionsrate und Zeitdauer zu finden, um hoffentlich Tau zu sehen. Wenn die Methode nicht mit der jungen normalen Kontrollgruppe bestätigt werden kann, wird die Studie zur Anwendung der oralen Methode der Etikettierung übergehen. Dies hat sich bewährt, ist aber für die Teilnehmer belastender. Das Leucin ist eine stabile Form von Kohlenstoff, die in der Natur vorkommt und keine Nebenwirkungen hat, aber es haftet an bestimmten Proteinen wie Tau, wodurch das Tau für Forscher "sichtbar" wird. Nach der Markierung werden die Forscher zu verschiedenen Zeitpunkten Proben der zerebralen Rückenmarksflüssigkeit (CSF) entnehmen und bestimmen, wie lange das Tau im System verbleibt. Diese Zeitspanne wird als „Halbwertszeit“ bezeichnet. Die Kenntnis der Halbwertszeit von Tau wird Forschern helfen, klinische Studien zu entwickeln, die auf Tau und zukünftige therapeutische Interventionen für AD abzielen.

Die erste Art der Kennzeichnung ist die intravenöse Infusion von Leucin. Nach erfolgreichem Screening kam die Person um 07:00 Uhr ins CARS (fasten ab 22:00 Uhr am Vorabend) und ihr wurde ein intravenöser Katheter gelegt. Die Forscher wissen nicht genau, wie viel Leucin benötigt wird, um Tau erfolgreich zu markieren, damit sie es sehen können. Die ersten Studien werden mit Young Normal-Kontrollpersonen ab 18 Jahren durchgeführt. Der Forscher testet die folgenden Leucinmengen; Leucin-Infusion für 24 Stunden mit einer Rate von 4 mg/kg/Stunde. Die Forscher werden die Proben sofort verarbeiten. Wenn Tau in dieser Menge sichtbar ist, erhält ein zweiter Teilnehmer eine kürzere Infusionszeit, eine Leucin-Infusion für 16 Stunden mit einer Rate von 4 mg/kg/Stunde. Die Forscher werden die Proben sofort verarbeiten, wenn Tau in dieser Menge sichtbar ist, erhält ein dritter Teilnehmer eine geringere Menge Leucin, um Tau zu markieren. Leucin-Infusion mit einer Rate von 2/mg/kg/Stunde für 24 Stunden. Die Proben werden getestet und wenn das Tau in dieser Menge gesehen wird, wird eine geringere Infusionszeit versucht. Die Leucin-Infusion wird mit einer Rate von 2/mg/kg/Stunde für 16 Stunden durchgeführt. Dies wäre das Ziel der Studie, die geringste Menge an Leucin für die kürzeste Zeitdauer zu infundieren.

Alle Mahlzeiten werden von der Research Kitchen zubereitet. Bei der Einnahme von Leucin muss der Teilnehmer seine Mahlzeiten auf das in unserer Ernährung enthaltene natürliche Leucin kontrollieren lassen. Der Teilnehmer erhält in den 24 Stunden drei Mahlzeiten und drei Snacks sowie nach seiner ersten Lumbalpunktion ein BJC-Cafeteria-Frühstück.

Sobald Menge und Zeitpunkt der Leucin-Infusion optimal sind, werden mehrere Young Normal Controls die Infusionsstudie zur Bestätigung wiederholen. Jeder Teilnehmer führt im Laufe der Zeit insgesamt 5 Lumbalpunktionen durch.

Wenn die Infusionsmethode nicht in der Lage ist, ausreichende Tau-Spiegel nachzuweisen, wird die Studie mit der oralen Methode der Etikettierung fortgesetzt. Die Teilnehmer kommen am ersten Tag in die Forschungsküche, um Mahlzeiten für zwei Tage, Leucin für zwei Tage sowie ein Ernährungstagebuch abzuholen. Die Teilnehmer erhalten viel Erklärung und Unterstützung, da diese Methode aufgrund der Besuche, drei Tage in der Woche, um ihr Essen abzuholen, sowie des Mischens und Trinkens von Leucin in Kool-Aid 3-mal täglich für 10 belastend ist Tage und führen Sie ein Ernährungstagebuch.

Sobald die Teilnehmer beschriftet sind, werden die Lumbalpunktionen durchgeführt. Die Infusions- und die orale Methode haben jeweils einen Zeitplan für Lumbalpunktionstage.

Grundlegende Fragen der Tau-Kinetik und -Verarbeitung wurden beim Menschen nicht angesprochen. Es gab bisher keine zuverlässige Technik zur Messung des Tau-Stoffwechsels in vivo. Fragen wie 1) wie ist die Halbwertszeit von Tau im menschlichen Zentralnervensystem (ZNS), 2) ist Tau in der Zerebrospinalflüssigkeit (CSF) aufgrund von Überproduktion oder Unterabbau erhöht, 3) ist die Tau-Kinetik verändert? Alzheimer-Krankheit (AD) und 4) wie stark Tau durch Medikamente moduliert werden sollte, die auf Tau abzielen, wurden bisher beim Menschen nicht angesprochen. Wir schlagen vor, eine kürzlich entwickelte Methode der stabilen Tau-Isotopenmarkierungskinetik (SILK) anzuwenden, um die Tau-Kinetik bei AD-Patienten und altersangepassten kognitiv normalen Kontrollen zu messen, um physiologische und pathophysiologische Veränderungen im Tau-Stoffwechsel zu bestimmen. Wir nehmen an, dass die Tau-Produktion bei AD erhöht sein wird.

Ziel 1: Messung der physiologischen Tau-Kinetik mit der Tau-SILK-Methode im ZNS normaler menschlicher Teilnehmer und Bestimmung der Auswirkungen des Alters. (a) Wir werden die In-vivo-ZNS-Tau-SILK-Kinetik von 10 YNCs (Alter 18–64) quantifizieren und die physiologische Kinetik von menschlichem Tau bestimmen. (b) Wir nehmen an, dass die Tau-Halbwertszeit und -Clearance mit zunehmendem Alter verlangsamt werden. Die Tau-Kinetik unter normalen physiologischen Bedingungen wird über verschiedene Altersgruppen hinweg verglichen. Die Teilnehmer mit normalen CSF-Tau-Konzentrationen und normalen Tau-PET-Bildgebungsergebnissen von 10 altersangepassten Kontrollen (ab 65 Jahren) aus Ziel 2 werden in die Analysen eingeschlossen.

Ziel 2: Pathologische Veränderungen der Tau-Kinetik bei AD-Demenz zu bestimmen. Wir stellen die Hypothese auf, dass die Produktion von löslichem Tau bei AD erhöht ist, mit nachfolgender Erhöhung der Aggregationsraten und irreversiblem Verlust von löslichem Tau. Wir werden die Kinetik von ZNS-Tau bei 10 Teilnehmern mit AD-Demenz mit spätem Beginn und 10 kognitiv normalen, altersangepassten Kontrollpersonen (ab 65 Jahren) untersuchen.

Die Ergebnisse dieser Tau-SILK-Studie werden dazu beitragen, die dynamische Kinetik von menschlichem ZNS-Tau in der Physiologie und Pathophysiologie von Tauopathien aufzuklären. Die Tau-SILK-Methode wird zukünftige Bemühungen zur Bewertung der Wirksamkeit von Tau-gerichteten Therapien erleichtern und dabei helfen, die Zukunft effektiv zu gestalten

Genetische und biochemische Beweise deuten darauf hin, dass Amyloid Beta und Tau zur Pathogenese und Pathophysiologie der Alzheimer-Krankheit (AD) beitragen. Die Konzentrationen der Tau-Zerebral-Rückenmarks-Flüssigkeit (CSF) korrelieren mit dem kognitiven Rückgang bei AD, aber derzeit haben wir wenig Wissen über den Tau-Metabolismus beim Menschen, da keine frühere Methode die Hypothese testen konnte, dass die Kinetik von Tau bei Krankheiten verändert ist. Wir waren Pioniere der Stable Isotope Labeling Kinetics (SILK) zur Bestimmung von Abeta; Kinetik und zeigte eine erhöhte Abeta42-Produktion bei Mutationsträgern mit früh einsetzender AD und verringertem Abeta; Clearance in sporadischer AD. Wir schlagen nun vor, die kürzlich entwickelte Tau-SILK-Methode zu verwenden, um die Tau-Kinetik im menschlichen Zentralnervensystem (ZNS) zu bestimmen. Frühere Studien mit Mausmodellen legen nahe, dass Tau ein langsames Turnover-Protein mit einer Halbwertszeit von etwa 2 Wochen ist. Es ist im Vergleich zu Abeta auch weniger häufig; Wir haben jedoch ein empfindliches Massenspektrometrieverfahren verwendet, um markiertes Tau in menschlichem CSF nachzuweisen und zu messen.

Die Quantifizierung der physiologischen und pathologischen Kinetik von Tau in diesem Vorschlag wird für das Verständnis der Pathogenese von AD und anderen Tauopathien entscheidend sein. Zum Beispiel Fragen wie "Warum ist Tau im AD-CSF erhöht - Überproduktion oder beeinträchtigte Clearance?" müssen angegangen werden, um das therapeutische Targeting zu steuern. Durch die Quantifizierung der Änderungen in der Tau-Produktion und -Clearance können bessere Schätzungen des Target-Engagements vorgenommen werden. Die Tau-SILK-Methode wird in zukünftigen Studien ein unschätzbares Werkzeug sein, um die Pathophysiologie von Tau bei AD und anderen neurodegenerativen Erkrankungen (z. Corticobasale Degeneration (CBD), progressive supranukleäre Lähmung (PSP) und frontotemprale Demenz (FTD)) und zur Bewertung potenzieller Arzneimittelkandidaten und genetischer Manipulationen, die auf Tau abzielen. Eine Kombination des Tau-SILK-Protokolls und einer neuartigen Tau-PET-Bildgebung (T807) ermöglicht es uns, die Dynamik von in vivo menschlichem löslichem und aggregiertem Tau eingehend zu untersuchen.