NCL =Neuronal Ceroid Lipofuscinosis (Batten Disease) Comenius meeting Vienna 2014 Maria Schneider, im Auftrag der NCL Stiftung, Bio studiert falls Begriffe unklar sind, einfach fragen Ich erzähl von NCL neuronale ceroid lipofuszinose Schon mal etwas von NCL gehört? NCL =Neuronal Ceroid Lipofuscinosis (Batten Disease)

What does „rare“ mean? Europ. definition: ≤ 5 of 10,000 EU: about 27-36 M persons affected worldwide approx. 7,000 Rare Diseases 80% with genetic cause 75% of the affected persons are children approx. 350 NCL-children in Germany - Einige Krankheiten werden als seltene Krankheiten oder auch orphan (=waise) disease bezeichnet, aber was heißt das? Bei 10 000 Menschen wie viele Leute haben die Krankheit damit sie als selten gilt? Was meint ihr? -> weniger als 5! In Europa (unterschiedl.), max. Inzidenz 1:2000 - jedes Jahr erkranken 15-20 Kinder in D. an NCL Wir sind alle Träger einer seltenen Krankheit - Was ist eurer Meinung nach die Probleme bei seltenen Krankheiten

What is the problem? pharmaceutical industry profit-oriented patients not profitable as sales market drug development expensive and long ...lasting knowledge generation difficult ...(e.g. small number of cases) Die Pharma-Industrie orientiert sich am Profit Trotz der vielen Betroffenen insgesamt, stellt jede Patientengruppe für sich nur einen sehr kleinen Markt dar Der Prozess der Arzneimittelentwicklung ist langwierig und teuer… In den USA kommt von 10 000 Medikamenten in der präklinischen Forschung (Versuche an Tieren, Wirkstoff) letztendlich eins nur auf den Markt Präklinische Forschung (Wirkstoffsuche, Prüfung in Tierversuchen, toxikologische Prüfung), Herstellung von Prüfpräparaten parallel mit klinischer Forschung: Phase 0: neu, Gabe von sehr kleinen Dosen an gesunde, Untersuchung der Abbauprodukte, nur wenige präklinische Daten erforderlich Phase 1: 10- 80 männliche Probanden Phase 2: Patienten  Wirksamkeit Phase 3: randomisierte Doppelblindstudie (mehrere 1000, mehrere Jahre) Phase 4: nach Markteinführung, seltene Nebenwirkungen usw. Im Durchschnitt erreichen in den USA von rund 10.000 in der präklinischen Forschung evaluierten Wirkstoffen etwa fünf die klinische Forschung. Von diesen erhält schließlich eines die Zulassung bei der zuständigen Arzneimittelbehörde, der Food and Drug Administration (FDA).[9][10] Von der Synthese eines neuen Wirkstoffs bis zur Marktzulassung des Medikaments vergehen durchschnittlich 14,2 Jahre, wovon die klinischen Phasen I-III rund 8,6 Jahre beanspruchen und das Zulassungsverfahren 1,8 Jahre. Die verbleibende Zeit von etwa 3,8 Jahren ist für die präklinische Forschung inklusive Wirkstoffsuche und -optimierung zu veranschlagen (Angaben für die USA).

EU Orphan Drug Regulation: (EG) 141/2000 ten years sales market exclusivity lower admission fees easier Europe-wide approval additional national support programmes free advice during the planning of the development program In den USA Orphan Drug Verordnung 1983 erlassen, in EU im Jahre 2000 betrifft Produkte zur Prävention, Diagnose und Behandlung von seltenen Erkrankungen z.B erlaubt Studien mit weniger Probanden durchzuführen In D die ACHSE: Vereinigung von Organisationen für seltene Erkrankungen, bündeln von Ressourcen

1995: Discovery of the jNCL-gene CLN3-Gene (Chr. 16p12.1); 1314 bp cDNA Exon: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-13 14 15 DNA 438 AA (intact protein) CLN3-Gen liegt auf dem Chromosom 16, und ist ein Membranprotein. Exon kodierender Bereich, Intron nicht-kodierender Bereich, wird raus gespleißt? Helix-Loop-Helix-Motiv auf Proteinebene, 6 Transmembrandomänen, C- und N-terminale Domäne im CP der Zelle Rote Punkte sind N-Glykosylierungen Liegt in der Membran der Lysosomen, Aufgabe Lysosomen? Von membranumschlossene, kugelförmige Bläschen mit den enthaltenen Enzymen bauen sie Fremdstoffe und körpereigene Stoffe ab Protein Ref.: Proteintopology (Kyttälä et al., 2004)

The reason for juvenile NCL: Deletion in the CLN3-gene Exon: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-13 14 15 DNA 1,02 kb Deletion, 74% of the patients 153 + 28 new AA (Frame shift and early termination) - jCNL Exons 7 und 8 fehlen Exons als Buchkapitel - 153 ursprüngliche + 28 neue AS, gegenüber ursprüngl. den 438 AS - The proposed functions of CLN3 include lysosomal acidification, lysosomal arginine import, membrane fusion, vesicular transport, cytoskeletal linked function, autophagy, apoptosis, and proteolipid Modification - Retention des verkürzten Proteins im ER Protein Ref.: Proteintopology (Kyttälä et al., 2004)

How does NCL effect the organs? Healthy brain NCL-damaged brain - Massives Absterben der Gehirnzellen -Die Zelldegeneration beschränkt sich jedoch nur auf Nervenzellen. Der entscheidende Pathomechanismus, der zum Untergang ausschliesslich neuronaler Zellen führt, ist bis heute noch ungeklärt. Daher gestaltet sich die Entwicklung von Therapieansätzen schwierig und diese Krankheitsgruppe ist bislang unheilbar.

What happens at the cellular level? The Neuronal Ceroid Lipofuscinosis is a lysosomal storage disorder. Healthy nerve cell NCL-nerve cell Bekannte Zellorganellen? Was ist ein Lysosom? Funktion? „Recyclinghof“ der Zelle Saurer pH, Verdauungsenzyme um Polymere in Monomere zu zersetzen (Proteasen, Nukleasen, Lipasen), im neutralen Milieu der Zelle inaktiv; Membran mit spezifischer Proteinausstattung CLN3 vermutlich Funktion den sauren pH-Wert herzustellen, Membranfusionen, aber noch nicht ganz geklärt Lysosomen vermehrt vorhanden, aber nicht funktionsfähig Charakteristisch ist das Vorkommen von sogenanntem Ceroid-Lipofuszin, einem in den verschiedensten Geweben auffindbaren intrazellulären, lysosomalen Speichermaterial. Abfallstoff des Zellstoffwechsels Ist intrazellulär zu finden -> zellklima toxisch

Examination of a blood smear for vacuolated lymphocytes Diagnosis of NCL Diagnose Examination of a blood smear for vacuolated lymphocytes Zellkern angefärbt: für jNCL typische Lymphozyten (gehören zu den weißen Blutkörperchen) Vakuolen, Rest Erythrocyten (rote Blutkörperchen) Vakuolen gefüllt mit Lysosomen zusätzlicher Nachweis durch EM Aufnahmen und Nachweis des Speichermaterials in den Lysosomen (autofluoreszierend) (Source: NCL-Information paper, Hamburg/Göttingen)

Precise diagnosis via PCR Evidence of the 1-kb deletion by gelelectrophoresis Source: Dr. Angela Schulz, UKE Parents Healthy children NCL-children A B C D E F Running direction Erklären! Was sieht man? Laufrichtung, Marker Warum bei den Eltern zwei Signale? Warum bei den Gesunden Signal stärker?

The reason for juvenile NCL: Deletion in the CLN3-gene Exon: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-13 14 15 DNA 1,02 kb Deletion, 74% of the patients 153 + 28 new AA (Frame shift and early termination) - jCNL Exons 7 und 8 fehlen Exons als Buchkapitel - 153 ursprüngliche + 28 neue AS, gegenüber ursprüngl. den 438 AS - The proposed functions of CLN3 include lysosomal acidification, lysosomal arginine import, membrane fusion, vesicular transport, cytoskeletal linked function, autophagy, apoptosis, and proteolipid Modification - Retention des verkürzten Proteins im ER Protein Ref.: Proteintopology (Kyttälä et al., 2004)

What treatment and therapy options exist? to date: no therapy against NCL only palliative therapy possible drug treatment against the epileptic seizures sports, such as tandem riding, for preserving the mobility good educational support

Is an early diagnosis beneficial? no unnecessary „doctor shopping“ correct treatment human genetic consultation family and life planning organisation of the educational support Ist eine Früherkennung überhaupt sinnvoll? - viele Ärzte erst sehr spät Diagnose, z.b sportliche Betätigung fällt weg Manche Antiepileptiker verschlechtern sogar den Krankheitsverlauf Nächstes Kind auch betroffen NCL Selbsthilfegruppe Vorarbeit für jede kommende Therapie, wenn eine Therapie entwickelte wurde und dann erst angefangen wird auf die Krankheit zu testen, könnte es für viele Kinder schon zu spät sein NCL self-help group preparation for a potential therapy 14

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