КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 19-74-30007

НазваниеРазработка новых фармакологических мишеней и взаимодействующих с ними низкомолекулярных химических соединений для лечения болезни Альцгеймера

РуководительМакаров Александр Александрович, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регионФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук, г Москва

КонкурсКонкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными (33)

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Болезнь Альцгеймера (БА) является одной из острейших проблем здравоохранения во всём мире. Несмотря на то, что до сих пор не существует эффективных болезнь-модифицирующих средств для терапии БА, проводится широкомасштабный поиск таких средств, в основном в рамках подхода трансляционной медицины. Клинические исследования показали, что олигомеризация Aβ представляется первичным процессом, запускающим патологический каскад БА. В связи с этим именно Aβ (включая олигомеры и агрегаты Aβ), а также нейровоспалительные процессы, ассоциированные с аномальными накоплениями Aβ, считаются наиболее актуальными лекарственными мишенями для разработок терапевтических стратегий при патогенезе БА. Однако Aβ является жизненно необходимым компонентом биологических жидкостей человека, поэтому сам по себе Aβ не подходит на роль непосредственной лекарственной мишени. Научная новизна проекта состоит в использовании нековалентных комплексов Aβ, содержащего изомеризованный аминокислотный остаток D7 (isoD7-Aβ), с ионами цинка в качестве лекарственной мишени нового типа, направленное воздействие на которую предотвращает развитие патогенной агрегации эндогенного Aβ и ассоциированные с ней нейровоспалительные процессы. Проект основывается на результатах, полученных авторами при выполнении Проекта 2019. Данные о молекулярных механизмах взаимодействий изоформ Aβ с ионами цинка привели к установлению критической роли isoD7-Aβ в зарождении и распространении цитотоксических олигомеров эндогенного Aβ. Сравнительный анализ структурно-функциональных свойств изоформ Aβ позволил выявить молекулярные детерминанты, воздействие на которые посредством рационально сконструированных агентов позволяет контролировать взаимодействия Aβ с белками-партнерами и, как следствие, блокировать развитие патологических состояний, ассоциированных с такими взаимодействиями. Целью настоящего проекта является разработка терапевтических средств различной природы для направленного ингибирования образования нековалентных цинк-зависимых комплексов природных изоформ Aβ, а также выявление молекулярных механизмов биологического действия таких комплексов в норме и при патологии БА. Для достижения заявленной цели планируется использовать как различные экспериментальные системы in vitro и клеточные модели, так и широкий спектр моделей БА in vivo, который включает: (1) ооциты с оверэкспрессией белков-партнёров Aβ; (2) трансгенные нематоды; (3) трансгенные мыши с оверэкспрессией человеческого Aβ; (4) трансгенные мыши с редактированным геномом, у которых с помощью технологии CRISPR/Cas сайт 35-HAEE-38 субъединицы α4 никотинового ацетилхолинового рецептора α4β2 был заменен на 35-HAAA-38 с целью предотвращения взаимодействия Aβ с рецептором. Во-первых, будут выявлены основные характеристики воздействия isoD7-Aβ (как в свободном, так и в связанном с ионами цинка состояниях) на агрегацию нативных молекул Aβ в условиях модельных систем, а также определена эффективность подавления такого воздействия с помощью молекулярных агентов, специфически взаимодействующих с isoD7-Aβ в комплексе с цинком. Во-вторых, будет проведен сравнительный анализ эффектов Aβ и isoD7-Aβ на патогенную активацию иммунной системы как в отсутствии, так и в присутствии специфических ингибиторов цинк-зависимой олигомеризации Aβ. В-третьих, будет охарактеризовано воздействие специфических лигандов Na,K-АТФазы на возможность блокирования противовоспалительного ответа микроглии и нарушения функционирования нейрональных клеток, вызванных молекулами isoD7-Aβ. В-четвёртых, будет установлена способность isoD7-Aβ выступать в качестве индуктора защитного иммунного ответа против развития БА. В результате выполнения проекта будут разработаны молекулярные агенты для направленного подавления патогенных эффектов, вызываемых свободными и/или цинк-связанными молекулами isoD7-Aβ, при развитии БА. Такие агенты будут востребованы в качестве кандидатных средств для болезнь-модифицирующей терапии БА.

Ожидаемые результаты
Выполнение проекта впервые позволит реализовать стратегию использования нековалентных комплексов isoD7-Aβ с ионами цинка в качестве лекарственной мишени, направленное воздействие на которую предотвращает развитие патологических процессов, ассоциированных с БА. В ходе выполнения проекта планируется получить следующие основные результаты. Будут сконструированы ингибиторы образования зародышей агрегации эндогенного Aβ при БА. Эффективность действия таких ингибиторов будет проверена in silico, in vitro и in vivo. Одной из центральных лекарственных мишеней для этих ингибиторов являются аберрантные взаимодействия комплексов isoD7-Aβ и ионов цинка с никотиновым ацетилхолиновым рецептором α4β2 (α4β2-nAChR). Для целенаправленного блокирования таких взаимодействий будут использованы оригинальные пептиды и пептидомиметики с высоким сродством к участку 11-EVHH-14 Aβ, который обладает конформационной жёсткостью и опосредует все известные цинк-зависимые взаимодействия Aβ с другими биомолекулами. Роль участка НАЕЕ α4 субъединицы рецептора α4β2-nAChR в качестве центра патологической агрегации Аβ в тканях мозга будет доказана с использованием линии мышей, созданной в рамках Проекта 2019, у которых с помощью технологии генетического редактирования CRISPR/Cas в сайте 35-HAEE-38 α4β2-nAChR остатки глутаминовой кислоты были заменены на остатки аланина (35-HAAA-38) с целью предотвращения взаимодействия Aβ с рецептором α4β2-nAChR. С помощью трансгенных животных и клеточных моделей будет определена сравнительная эффективность избирательного (с помощью ингибиторов) и тотального подавления образования центров патологической агрегации Aβ на рецепторах. Будет выявлена роль изоформ Aβ в патогенной активации клеток иммунной системы и определены способы ее подавления. Для этого будет оценено провоспалительное действие Aβ и isoD7-Aβ на клетки микроглии и нейрональные клетки мыши и возможности его ингибирования с помощью антиамилоидных агентов. Будет сопоставлено действие Аβ и isoD7-Аβ на электрофизиологическую активность мозга животных и их поведение и установлена способность ингибиторов предотвращать нарушения, вызванные амилоидными пептидами. Будет оценена возможность применения кардиотонических стероидов для предотвращения патогенных эффектов бета-амилоидных пептидов, вызванных их связыванием с Na,K-АТФазой, на микроглиальные и нейрональные клетки. Будет определено защитное действие активной иммунизации изомеризованной формой Aβ на прогрессию БА в мышиных моделях. Для этого животные будут иммунизированы фрагментом isoD7-Aβ. После иммунизации в мышах будет охарактеризован гуморальный иммунный ответ к амилоидным пептидам и оценена его специфичность к isoD7-Aβ. Затем будет оценено влияние активной иммунизации на поведение и развитие церебрального амилоидоза у животных, что позволит определить эффективность использования антигена фрагмента isoD7-Aβ как мишени для активации гуморального иммунного ответа, позволяющего предотвратить развитие БА. В результате выполнения проекта будет значительно расширена и валидирована на животных моделях БА линейка прототипов средств лечения болезни Альцгеймера, концепция создания которых была разработана в Проекте 2019, на основе пептидов и пептидомиметиков, направленно подавляющих патогенные эффекты, вызываемые isoD7-Aβ в комплексе с цинком, при развитии БА. Наиболее эффективные прототипы лекарственных средств будут переданы/лицензированы фармацевтической компании АО «Генериум» для проведения необходимых доклинических и клинических испытаний и вывода их на рынок. Главным ожидаемым конкурентным преимуществом таких средств будет их высокая эффективность. Это обусловлено тем, что в отличие от используемых в настоящее время кандидатных антиамилоидных препаратов (например, моноклонального антитела BAN2401), такие средства будут действовать в качестве высокоспецифических агентов для подавления патологических процессов при развитии БА, но не будут затрагивать нормальную физиологическую функцию эндогенного бета-амилоида. Внедрение результатов проекта в клиническую практику будет осуществляться на базе профильной медицинской организации Российский геронтологический научно-клинической центр ФГАОУ ВО РНИМУ им. Н.И. Пирогова МЗ РФ. Создание в рамках настоящего проекта прототипов болезнь-модифицирующих лекарственных средств, основанных на рациональном использовании молекулярного механизма направленного подавления патологических эффектов бета-амилоидных пептидов, соответствует новейшим мировым тенденциям в развитии и практическом использовании фундаментальных подходов для эффективной терапии БА. В настоящее время не существует эффективных средств лечения болезни Альцгеймера, и получение таких препаратов позволит снизить финансовое бремя на лечение и содержание больных и значительно повысить их социальную адаптацию. Таким образом, ожидаемые результаты выполнения проекта соответствуют мировому уровню исследований в данной области и направлены на практическое применение в здравоохранении и повышение качества жизни людей.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ