«NRF2 активирует экспрессию большого количества детоксикационных, антиоксидантных и противовоспалительных генов, а также генов, участвующих в удалении поврежденных белков», – говорит Алексей Казанцев, доктор философии, который руководил исследованием в качестве исследователя в MassGeneral Institute for Нейродегенеративное заболевание (РАЗУМ). «Предыдущая работа на клеточных и животных моделях HD продемонстрировала нейропротекторную эффективность NRF2, но данные о человеческих HD-клетках отсутствуют, что не позволяет оценить терапевтический потенциал передачи сигналов NRF2."
В исследовании 2016 года, проведенном Казанцевым, было выявлено соединение, которое исследователи назвали MIND4, которое, по-видимому, защищает от HD-ассоциированной нейродегенерации двумя способами – путем активации NRF2-опосредованного пути и путем ингибирования регуляторного фермента SIRT2, стратегия также изучается. лечить болезнь Паркинсона.
Было обнаружено, что родственное соединение, названное MIND4-17, активирует только путь NRF2, но делает это более мощно, чем MIND4. Общая цель текущего исследования состояла в том, чтобы изучить, присутствуют ли реакции активации NRF2, наблюдаемые в этом исследовании, в клетках человека, что указывает на их потенциал для терапевтического развития.
Первоначальная серия экспериментов на клеточных и животных моделях повторила предыдущее открытие мощной активации пути NRF2 с помощью MIND4-17, а также показала повышенную экспрессию антиоксидантных белков в дальнейшем пути.
Затем исследователи обнаружили, что MIND4-17 действует, имитируя тот же процесс, который активирует путь NRF2 в ответ на окислительный стресс. В условиях отсутствия стресса NRF2 связывается в комплекс двумя другими белками, один из которых опосредует процесс, ведущий к распаду NRF2.
MIND4-17 связывается с белком-посредником и модифицирует его таким образом, что изменяет форму и останавливает образование белкового комплекса, тем самым позволяя вновь синтезированному NRF2 избежать деградации и перейти в ядро, где он может активировать защитные антиоксидантные гены.
Активация NRF2 также вызывала противовоспалительные эффекты в микроглии и макрофагах, иммунных клетках, которые, как известно, проникают в мозг при поздней стадии HD; и лечение MIND4, который проникает через гематоэнцефалический барьер, снижает уровень ключевого воспалительного белка в мышиной модели HD. Обработка MIND4-17 моноцитов – предшественников макрофагов – от пациентов с HD снижает выработку ими воспалительных цитокинов.
В нервных стволовых клетках человека от пациентов с HD – клетки, отражающие ряд нуклеотидных повторов CAG, обнаруженных в мутированном гене, лежащем в основе заболевания, – активация NRF2 в ответ на MIND4-17 снижается на уровнях, коррелирующих с количеством повторов. В то время как ответ в клетках с количеством повторов CAG, типичным для появления симптомов HD у взрослых, был примерно вдвое меньше, чем в контрольных клетках, в клетках с чрезмерным количеством повторов, связанных с HD, начинающимся у ювенильных клеток, MIND4-17 не продуцировал детектируемого NRF2. активация.
В линии клеток, в которой количество повторов CAG было снижено до непатологического уровня, MIND4-17 индуцировал активацию NRF2 на уровнях, аналогичных уровням контрольных клеток.
«Эти результаты в нервных стволовых клетках от пациентов с HD, вероятно, являются наиболее интригующими и важными из всего исследования», – говорит Казанцев, который сейчас работает в Кембридже, штат Массачусетс., стартап-компания Effective Therapeutics, LLC, но продолжает сотрудничать с коллегами из MGH и других организаций. «Интересно, что антиоксидантные ответы на активацию NRF2 были уменьшены только в нервных стволовых клетках, которые, как известно, истощены у пациентов с HD, но остались неизменными в ненейрональных клетках. Хотя эти результаты убедительно свидетельствуют о том, что активация NRF2 является многообещающим терапевтическим средством, это может быть подтверждено только клиническими испытаниями на людях."
Поскольку MIND4-17 не может проникать через гематоэнцефалический барьер, в будущем необходимо разработать мощные активирующие NRF2 соединения с повышенной проницаемостью мозга и проверить их эффективность на моделях HD и других нейродегенеративных расстройств. Предыдущая и текущая работа, касающаяся терапевтического использования MIND4 и родственных соединений для состояний, включая HD, болезнь Паркинсона и боковой амитрофический склероз, покрыта патентной заявкой MGH.