Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Gene therapy treatment for Parkinson’s disease

Andresen, Sofie LU (2019) KEMR33 20191
Department of Chemistry
Abstract
Parkinson’s disease (PD) is the most common neurodegenerative disorder after Alzheimer’s disease and today more than 6 million people are living with PD world-wide (2018). PD is characterized by muscle stiffness, shaking at rest, and postural imbalance. The symptoms are caused by a decreased dopamine (DA) level in the brain due to a gradual loss of DA producing neurons.
The cause and trigger of the disease is unknown but is believed to be a combination of both environmental and genetic factors. No treatment that can cure or slow down the disease progression is available; there are on the other hand treatments for symptom relief. Gene therapy is one potential treatment option for symptoms relief in PD. In gene therapy, genetic material is... (More)
Parkinson’s disease (PD) is the most common neurodegenerative disorder after Alzheimer’s disease and today more than 6 million people are living with PD world-wide (2018). PD is characterized by muscle stiffness, shaking at rest, and postural imbalance. The symptoms are caused by a decreased dopamine (DA) level in the brain due to a gradual loss of DA producing neurons.
The cause and trigger of the disease is unknown but is believed to be a combination of both environmental and genetic factors. No treatment that can cure or slow down the disease progression is available; there are on the other hand treatments for symptom relief. Gene therapy is one potential treatment option for symptoms relief in PD. In gene therapy, genetic material is introduced into cells in the brain using viral vectors with the goal of restoring DA production.
In this study gene material for two important enzymes in the dopamine production has been injected into the brain of rats using viral vectors. The two enzymes are Tyrosine hydroxylase (TH) and GTP cyclohydrolase 1 (GCH1). A destabilization domain was added to regulate the activity of the enzymes. All proteins coupled to the domain are degraded in the absence of trimethoprim (TMP), thus enabling regulation and fine tuning of the enzyme activity in the brain.
The dopamine and serotonin in the brain, as well as their precursors and metabolites were monitored using HPLC-ECD. The result showed a restored production in the non-regulated group and the GCH1 regulated group but not in the TH regulated ones. The TMP concentration in brain was monitored using HPLC-MS and found to be lower than expected. Further studies have to be done in order to optimize the conditions and fine tuning the regulation of the constructs. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Parkinsons sjukdom är den näst vanligaste neurologiska sjukdomen efter Alzheimers sjukdom och idag lever ungefär 24000 personer med Parkinsons sjukdom i Sverige. Vanliga symptom är skakningar i vila, muskelstelhet samt försämrad rörelseförmåga. Symptomen uppkommer till följd av en sänkt koncentration av dopamin i hjärnan. Till en början är motorsymptomen lindriga men förvärras med tiden då fler dopamin producerande nervceller i hjärnan dör.
Det finns idag ingen behandling som stoppar sjukdomsförloppet utan dopamintillverkande nervceller forsätter att brytas ner och förstöras trots medicinering. Behandlingen fokuserar istället på att lindra sjukdomssymptom genom att på olika sätt återställa dopamin-nivån i hjärnan. Levodopa, förstaidet... (More)
Parkinsons sjukdom är den näst vanligaste neurologiska sjukdomen efter Alzheimers sjukdom och idag lever ungefär 24000 personer med Parkinsons sjukdom i Sverige. Vanliga symptom är skakningar i vila, muskelstelhet samt försämrad rörelseförmåga. Symptomen uppkommer till följd av en sänkt koncentration av dopamin i hjärnan. Till en början är motorsymptomen lindriga men förvärras med tiden då fler dopamin producerande nervceller i hjärnan dör.
Det finns idag ingen behandling som stoppar sjukdomsförloppet utan dopamintillverkande nervceller forsätter att brytas ner och förstöras trots medicinering. Behandlingen fokuserar istället på att lindra sjukdomssymptom genom att på olika sätt återställa dopamin-nivån i hjärnan. Levodopa, förstaidet till dopamin, används för öka dopamin-nivån i hjärnan hos Parkinsonspatienter. Levodopa tas upp av hjärnan och omvandlats där till dopamin. Efter en tids behandling uppkommer ofta svåra bieffekter vilka tros uppstå på grund av en fluktuerande dopamin-nivå.
Genterapi är en potentiell och förhoppningsvis i framtiden möjlig behandling av Parkinsons sjukdom. Oftast används en djur modell för att testa ut behandlingsmetoder. I genterapi introduceras genmaterial i utvalda celler hos djuret för att komplettera eller reparera en gen. Överföringen av genmaterialet sker med hjälp av inaktiverade viruspartiklar. I denna studie introducerades genetiskt material för två enzymer involverade i produktionen av dopamin: tyrosin hydroxylas och GTP-cyklohydrolas. Reglering av enzymaktiviteten har möjlig gjorts att koppla en destabiliseringsdomän till ett av enzymen. Enzym kopplade till destabiliseringsdomänen bryts ner i frånvaro av en antibiotika som heter trimetoprim och enzymaktiviteten kunde på så sätt regleras genom tillsats av trimetoprim.
Resultaten visade att regleringen med hjälp av trimetoprim inte fungerade optimalt och detta tros bero på en för låg dos av trimetoprim i hjärnan. Ytterligare experiment måste därför göras för att optimera trimetoprim-dosen. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Andresen, Sofie LU
supervisor
organization
course
KEMR33 20191
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Parkinson's disease, Gene therapy, Tyrosine hydroxylase, Biochemistry
language
English
id
8989188
date added to LUP
2023-06-28 15:18:07
date last changed
2023-06-28 15:18:07
@misc{8989188,
  abstract     = {{Parkinson’s disease (PD) is the most common neurodegenerative disorder after Alzheimer’s disease and today more than 6 million people are living with PD world-wide (2018). PD is characterized by muscle stiffness, shaking at rest, and postural imbalance. The symptoms are caused by a decreased dopamine (DA) level in the brain due to a gradual loss of DA producing neurons.
The cause and trigger of the disease is unknown but is believed to be a combination of both environmental and genetic factors. No treatment that can cure or slow down the disease progression is available; there are on the other hand treatments for symptom relief. Gene therapy is one potential treatment option for symptoms relief in PD. In gene therapy, genetic material is introduced into cells in the brain using viral vectors with the goal of restoring DA production. 
In this study gene material for two important enzymes in the dopamine production has been injected into the brain of rats using viral vectors. The two enzymes are Tyrosine hydroxylase (TH) and GTP cyclohydrolase 1 (GCH1). A destabilization domain was added to regulate the activity of the enzymes. All proteins coupled to the domain are degraded in the absence of trimethoprim (TMP), thus enabling regulation and fine tuning of the enzyme activity in the brain. 
The dopamine and serotonin in the brain, as well as their precursors and metabolites were monitored using HPLC-ECD. The result showed a restored production in the non-regulated group and the GCH1 regulated group but not in the TH regulated ones. The TMP concentration in brain was monitored using HPLC-MS and found to be lower than expected. Further studies have to be done in order to optimize the conditions and fine tuning the regulation of the constructs.}},
  author       = {{Andresen, Sofie}},
  language     = {{eng}},
  note         = {{Student Paper}},
  title        = {{Gene therapy treatment for Parkinson’s disease}},
  year         = {{2019}},
}