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ME/CFS and related chronic complex diseases

Lernen Sie Mohsen Nemat-Gorgani, PhD, Mitglied des SGTC-Teams, kennen

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An diesem  #OMFScienceWednesday freuen wir uns, Ihnen ein zentrales Mitglied des OMF-finanzierten ME/CFS Collaborative Research Center Teams am Stanford Genome Technology Center (SGTC), Mohsen Nemat-Gorgani, PhD, vorzustellen. Dr. Nemat-Gorgani leitet ein Team zur Untersuchung der roten Blutkörperchen (RBC) bei ME/CFS-Patienten. Mohsen teilte seine Geschichte mit OMF:

Mohsen Nemat-Gorgani, PhD, member of the SGTC team

“Ich bin im Iran geboren und aufgewachsen und habe in Großbritannien studiert. 1974 habe ich an der Warwick University in Biochemie promoviert. Nach einem Jahr Postdoc-Ausbildung bei Vanderbilt bin ich in den Iran zurückgekehrt. Im Oktober 2003 kam ich als Gastprofessor von der Universität Teheran zum Stanford Genome Technology Center (SGTC) und arbeitete nach Beendigung des Sabbaticals weiter als wissenschaftlicher Mitarbeiter. Während meiner Zeit im Zentrum habe ich an verschiedenen Technologieentwicklungsprojekten teilgenommen und vor etwa zwei Jahren, nach einer kurzen Abwesenheit vom Zentrum, mit der Arbeit an ME/CFS begonnen.

Bei der Teilnahme am ME/CFS-Projekt und in den ersten Monaten meiner Anwesenheit im Zentrum habe ich vor allem durch Gespräche mit Ron Davis, Laurel Crosby und einer Reihe von Patienten gelernt, dass ein unzureichender Blutfluss zu den Geweben die Ursache für einige der in ME/CFS gemeldeten Symptome sein könnte. Es wurde mir auch bekannt, dass rote Blutkörperchen (RBCs) und ihre mechanischen Eigenschaften das rheologische Verhalten (Verformung und Durchfluss) von Blut im Normal- und Krankheitszustand weitgehend bestimmen können.

Interessanterweise war ich einige Jahre vor der Arbeit an ME/CFS an einer Studie über die mechanischen Eigenschaften von Brustkrebszellen im Zentrum beteiligt. Diese Arbeit wurde von Shane Crippen, einem Doktoranden unter der Leitung von Ron Davis, Roger Howe und Stefanie Jeffrey (Electrical Engineering bzw. Stanford Medical School) durchgeführt. Im Laufe der folgenden Gespräche (im Juni 2016) mit Ron und Roger wurde beschlossen, die mechanischen Eigenschaften von RBCs im Zusammenhang mit ME/CFS zu untersuchen, und wir begannen, verschiedene technische Ansätze zu erforschen, um dieses Ziel zu erreichen.

Im Januar 2017 traf ich bei einem Besuch der SJSU Anand Ramasubramanian, der vor kurzem eine Stelle im Fachbereich Chemie- und Werkstofftechnik angenommen hatte. Anand hatte sich zuvor mit der Verformbarkeit von Monozyten mittels einer mikrofluidischen Plattform beschäftigt, und im Laufe unserer Diskussionen wurde klar, dass eine Zusammenarbeit mit seinem Team (mit Amit Saha, der im Rahmen seiner Doktorarbeit mit Anand an der Verformbarkeit von Monozyten gearbeitet hatte, und mit Doktoranden) ein effektiver Weg nach vorne sein würde. Wenige Monate später wurden die Studien begonnen und mit der hervorragenden technischen Unterstützung von Julie Wilhelmy und Layla Cervantes wurden Proben von einer großen Anzahl (über 30) von CFS-Patienten und gesunden Kontrollen am SGTC gesammelt und später am SJSU analysiert. 

Die RBC-Verformbarkeit spielt eine wichtige Rolle in ihrer Hauptfunktion – dem Transport von Sauerstoff und Kohlendioxid über den Blutkreislauf. Sie sind hochelastisch, so dass sie leicht fließen können. Der Grund für diese außergewöhnliche Eigenschaft liegt in der Zusammensetzung der Membran und der Membran-Zytoskelett-Wechselwirkung. Ein gesunder RBC hat einen Durchmesser von ca. 8,0 µm, der große Verformungen durchlaufen muss, um Kapillaren von ca. 2-3 µm Durchmesser zu passieren. Eine leichte Abnahme der Verformbarkeit führt nachweislich zu einem signifikanten Anstieg des mikrovaskulären Strömungswiderstands mit wichtigen physiologischen Auswirkungen.

Die RBC-Deformierbarkeit ist bei verschiedenen Pathologien wie z.B. bei entzündlichen Erkrankungen wie Sepsis nachweislich beeinträchtigt. Neuere Studien haben deutlich gezeigt, dass Entzündungen an ME/CFS beteiligt sind. Außerdem sind RBCs sehr anfällig für oxidativen Stress aufgrund des hohen Gehalts an mehrfach ungesättigten Fettsäuren in der Zellmembran, ein Prozess, der die Verformbarkeit beeinträchtigen kann, und einige Studien haben gezeigt, dass RBC oxidative Schäden in ME/CFS auftreten.

Mit Hilfe der Mikrofluid-Plattform wurden die mechanischen Eigenschaften von RBCs aus CFS und gesunden Kontrollproben durch Bestimmung der Eintrittszeit in die Kanäle sowie der Transitgeschwindigkeit und der Dehnungskapazität verglichen. Unsere vorläufigen Ergebnisse deuten auf deutliche Unterschiede in der Verformbarkeit von RBCs aus CFS und gesunden Kontrollblutproben mit dieser Plattform hin. Vor kurzem wurde ein Manuskript zur Veröffentlichung eingereicht, das diese Beobachtungen beschreibt.

Zu den laufenden Studien gehören biochemische Analysen, Membranfluiditätsbestimmung, Lipidomanalyse, Rasterelektronenmikroskopie, Zetapotenzial- und Simulationsstudien.

In den letzten Monaten haben wir unter anderem mit folgenden Gruppen zusammengearbeitet:

  1. Andrey Malkovskiy, PhD, Stanford School of Medicine, und die Stanford Nano Shared Facilities (AFM-Studien).
  2. Vinny Chandran Suja, Doktorand, Chemieingenieurwesen, Stanford (Zetapotenzialstudien).
  3. Eric Shaqfeh, PhD, Professor, und Amir Saadat, Postdoctoral Scholar, Chemical Engineering, Stanford (Simulationsstudien).

Das Zetapotenzial und verwandte Studien werden in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Gerald Fuller (Professor, Chemical Engineering, Stanford) erwartet.

Alle diese Bemühungen wurden von der OMF finanziell unterstützt. Es ist zu hoffen, dass Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften der RBC als markierungsfreier Biomarker in der CFS-Diagnostik dienen. Wir hoffen, dass die beschriebenen Kooperationen uns helfen werden, ein Diagnosegerät für ME/CFS zu entwickeln.

Es ist eine große Freude und ein Privileg, Teil von Rons Team zu sein und zu versuchen, zur Lösung des Geheimnisses von ME/CFS beizutragen.”

Danke Mohsen, dass Sie uns einen detaillierten Einblick in die möglichen Auswirkungen von RBC-Änderungen gegeben haben und ein hervorragendes Team geleitet haben. Wir schätzen Ihre Arbeit mit Dr. Davis sehr.

OMF dankt Juanita für diese Übersetzung.