חוקרים מפתחים את הטיפול הראשון המבוסס על פולימרים למחלת הנטינגטון

טיפול פורץ דרך מבוסס פולימרים מראה הבטחה בהיפוך תסמיני מחלת הנטינגטון על ידי מניעת גושי חלבון רעילים.

במחקר חתך אורכי שפורסם ב התקדמות המדע, חוקרים פיתחו פולימר דמוי חלבון (PLP) וחקרו את יכולתו לעכב את הקישור של חלבון המכיל ולוזין (VCP) להנטינגטין מוטנטי (mtHtt) במודלים של מחלת הנטינגטון (HD).

הם גילו שה-PLP מנע אוטופגיה מיטוכונדריאלית במודלים של HD, הציג יציבות גבוהה וזמן מחצית חיים ארוך במחזור, והראה ביו-אקטיביות ופוטנציאל טיפולי מעולים בעכברים טרנסגניים HD, עם ביצועים טובים יותר מהפפטידים המסורתיים.

רֶקַע

HD היא הפרעה נוירודגנרטיבית חמורה תורשתית המסומנת על ידי חוסר תפקוד מוטורי, ירידה קוגניטיבית ושיעורי התאבדות גבוהים. היא נובעת ממוטציה גנטית המובילה לייצור mtHtt, אשר משבשת את התפקוד הסלולרי על ידי קשירה ל-VCP, וגורמת למיטופגיה מוגזמת ולמוות נוירוני.

הטיפולים הנוכחיים הם לרוב סימפטומטיים ואינם מונעים התקדמות המחלה. בעוד שתרופות המבוססות על פפטידים מראות פוטנציאל להתמקד במנגנונים המולקולריים של HD, הן סובלות לעיתים קרובות מפרמקוקינטיקה לקויה, פירוק מהיר וחדירת תאים מוגבלת.

כדי לטפל בבעיות אלו, החוקרים, במחקר הנוכחי פיתחו PLPs למניעת קישור VCP-mtHtt. בנוסף, הם חקרו את היעילות והמאפיינים של פפטידים אלה, והדגישו את הפוטנציאל שלהם כטיפול בר-קיימא ויעיל ב-HD.

לגבי המחקר

הפפטיד HV3 שונה כדי למנוע קשר דיסולפיד ולשפר את הספיגה הסלולרית על ידי הוספת שאריות טעונות. ארבעה רצפי פפטידים סונתזו, הוצמדו לנגזרת נורבורן ופורמלו. PLPs (P1-P4) אופיינו תוך שימוש בכרומטוגרפיה של תהודה מגנטית גרעינית והרחקת גודל עם פיזור אור רב-זוויתי. תאי HdhQ111 ו-HEK293T שטופלו ב-HV3-TAT או PLPs הוערכו עבור כדאיות התא, קשירת חלבון, לוקליזציה מיטוכונדריאלית ומורפולוגיה. זיקה הקישור ל-VCP נמדדה באמצעות אינטרפרומטריה ביו-שכבת.

היציבות הפרוטאוליטית של P1 נבדקה כנגד פרונאזה, כימוטריפסין, אלסטאז ופפסין באמצעות אלקטרופורזה של ג'ל וכרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים (HPLC). יציבות הסרום הוערכה. בדיקת EDANS-DABCYL פלואורגני שימשה להערכת עמידות לאנזים, ונערכו מבחני מיקרוזומי כבד כדי לבחון פירוק על ידי HPLC. הפעילות הביולוגית שלאחר הטיפול נבדקה בתאי HdhQ111.

תאימות ההמו הוערכה על ידי זמן קרישה פעיל (ACT) ופעילות המוליטית כדי להעריך את ההשפעות על קרישת הדם ויציבות תאי הדם האדומים עבור P1 ו-HV3-TAT. מבחן חימונו-סורבנטי המקושר לאיזים C3a בדק הפעלת משלים במינונים טיפוליים וגם במינונים גבוהים יותר. עֲבוּר in vivo פרמקוקינטיקה והפצה ביולוגית, כימות תומך גדוליניום P1 נעשה בדם וברקמות לאחר הזרקה תוך ורידית בעכברים. הרעילות הוערכה בעכברים בריאים מסוג בר במשך חודשיים. דגמי עכברים טופלו ב-P1, HV3-TAT או מי מלח לצורך בדיקת יעילות, עם הערכות לקואורדינציה מוטורית, משקל גוף ונוירופתולוגיה. כתם מערבי ואימונוהיסטוכימיה שימשו לניתוח סמנים עצביים, צבירת mtHtt וטרנסלוקציה מיטוכונדריאלית VCP.

תוצאות ודיון

PLPs שיפרו את כדאיות התא וחסמו ביעילות אינטראקציות VCP/mtHtt, כאשר P1 נבחר למחקר נוסף עקב תכונות קליטה וטעינה מיטביים. מיקרוסקופיה קונפוקלית וציטומטריית זרימה אישרו את הספיגה הסלולרית היעילה של P1 ולוקליזציה מיטוכונדריאלית, יחד עם מניעת פיצול מיטוכונדריאלי. קבוע הדיסוציאציה של P1 נמצא נמוך פי 150 מ-HV3-TAT, מיוחס לקצבי יציאה איטיים יותר ויציבות כריכה משופרת עקב ריבוי ערכיות.

P1 הפגין יציבות פרוטאוליטית חזקה, שמירה על מבנה לאחר חשיפה למספר פרוטאזות והראה יציבות גבוהה בסרום בקר עוברי של 10% ו-25%, בניגוד ל-HV3-TAT שהתפרק במהירות. מבחני פלואורוגניים ומיקרוזומים בכבד אישרו פירוק מינימלי של P1, בעוד HV3-TAT התפרק במהירות. יתרה מכך, תאי HdhQ111 שטופלו באנזים או P1 שטופלו מראש בסרום שמרו על כדאיות, בעוד ש-HV3-TAT איבד את היעילות לאחר טיפול מקדים.

מחקרי תאימות דם לא הראו השפעה משמעותית על קרישת P1 ברמות טיפוליות, ו-P1 הציג פעילות המוליטית זניחה והפעלת משלים בהשוואה לביקורות. הפרמקוקינטיקה של P1 הדגימה זמן מחצית חיים של הפצה ראשוני של 20 דקות ומחצית חיים ממושכת של 152 שעות, עם לוקליזציה ראשונית בכבד ובכליות ונוכחות נמוכה במערכת העצבים המרכזית (CNS).

מבחני רעילות לא הראו פתולוגיה משמעותית בעכברים מסוג פרא בקבוצות טיפול. במודל הטרנסגני R6/2, P1 שיפר את ההתנהגות המוטורית, הפחית את הירידה במשקל הגוף והאריך את ההישרדות, עם השפעות בולטות יותר מאשר HV3-TAT.

סמנים נוירופתולוגיים (פוספופרוטאין 32kDa מוסדרים על ידי דופמין ו-cAMP, חלבון צפיפות פוסט-סינפטית וגורם נוירוטרופי שמקורו במוח) הועלו משמעותית בעכברים שטופלו ב-P1, עם צבירה מופחתת של mtHtt וטרנסלוקציה מיטוכונדריאלית VCP, מה שמעיד על הגנת העצבים והיישור מנגנון טיפולי.

מַסְקָנָה

לסיכום, המחקר הוכיח כי פולימרי מברשת פפטידים, שנוצרו באמצעות פילמור סובלני קבוצתי, מציעים גישה טיפולית מבטיחה, המציגים יציבות, חדירת תאים ושיבוש יעיל של אינטראקציות חלבון רלוונטיות למחלה במערכת העצבים המרכזית. שלא כמו פולימרים מסורתיים המשמשים כנשאי תרופות, פולימרים אלו פועלים כתרופות פעילות, הניתנות להכללה על מנת להתמקד באינטראקציות חלבון שקשה לתרופה.

הצלחת הפלטפורמה במודל זה מעודדת פיתוח נוסף, במיוחד כדי לייעל את חציית מחסומי הדם-מוח, ומציעה יעילות פוטנציאלית בנוירונים HD שמקורם באדם, התומכים בפוטנציאל הטיפולי התרגומי שלו.