КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
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 24-25-00212

НазваниеОценка возможности использования mTOR в качестве мишени для терапии болезни Паркинсона, ассоциированной с мутациями в генах LRRK2 и GBA in vitro

РуководительУсенко Татьяна Сергеевна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт", Ленинградская обл

Период выполнения при поддержке РНФ

2024 г. - 2025 г.

Конкурс№89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-401 - Молекулярная и клеточная медицина

Ключевые словаБолезнь Паркинсона, mTOR, STING, альфа-синуклеин, активность ферментов, аутофагия, первичная культура макрофагов периферической крови, SH-SY5Y

Код ГРНТИ76.29.51

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Болезнь Паркинсона (БП) – это нейродегенеративное заболевание, в основе патогенеза которого лежит накопление белка альфа-синуклеина в черной субстанции головного мозга. БП носит в основном спорадический характер (сБП), но описаны также формы заболевания и с известной этиологией. К наиболее распространенным формам БП с известной этиологией относятся БП, ассоциированная с мутациями в генах LRRK2 и GBA1 (LRRK2-БП, GBA-БП). GBA-БП характеризуется снижением активности кодируемого геном GBA1 лизосомного фермента β-глюкоцереброзидазы (GCase), LRRK2-БП - увеличением киназной активности лейцин богатой лейциновыми повторами киназы 2 (LRRK2), которая кодируется геном LRRK2. Ранее в ходе выполнения гранта РНФ 22-25-00501 нами на первичной культуре макрофагов периферической крови пациентов с LRRK2-БП и GBA-БП было показано влияние ингибирования киназной активности LRRK2 на увеличение активности фермента GCase (Усенко и др.,2022). Предполагается, что разрабатываемая терапия для LRRK2-БП может подойти для лечения и GBA-БП. При этом дисфункция как GCase, так и LRRK2 приводит к воспалению и нарушению аутофагии, ключевого процесса в деградации альфа-синуклеина в клетке. Ранее проведенный нами транскриптомный анализ клеток черной субстанции мышиной модели с индукцией паркинсонизма посредством инъекции 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридина (МФТП) и дисфункцией фермента GCase за счет введения селективного ковалентного ингибитора GCase кондуритол-бета-эпокcида (СВЕ) показал нарушение аутофагии, в частности, нарушение пути PI3K/AKT/mTOR и накопление альфа-синуклеина (Usenko et al.,2023,IJMS, submitted, Pchelina et al., Neurobiol Dis,2023,submitted). Мы предполагаем, что индукция аутофагии может быть использована как для терапии БП с известной этиологией (LRRK2-БП, GBA-БП), так и спорадической формы БП (сБП). Важно отметить, что сБП также как и LRRK2-БП, GBA-БП характеризуется нарушением аутофагии. В настоящее время в качестве ингибитора mTOR в экспериментальных исследованиях используется рапамицин, который, однако, может вызвать гиперингибирование mTOR и, как следствие, гиперактивацию аутофагии и апоптоза, что может быть летально для клеток (Zhu et al.,2019,doi:10.3390/ijms20030728). В настоящем проекте в качестве ингибитора mTOR впервые будет использован Torin1, эффективность которого была показана на нейронах, дифференцированных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток пациентов с болезнью Гоше, которые являются гомозиготными или компаундными носителями мутаций в гене GBA1, в отношении улучшения процессов биогенеза лизосом и аутофагии (Brown et al.,2019, https://doi.org/10.1242/dmm.038596). В качестве объекта исследования в подаваемом проекте будет использована первичная культура макрофагов периферической крови по ранее отработанному нами протоколу. Будут включены группы с наследственными формами БП, как LRRK2-БП, так и GBA-БП, а также пациенты со сБП. Будет проведена оценка влияния ингибитора mTOR, Torin1, а также сочетанного влияния Torin1 с ингибитором белка STING, вовлеченного в индукцию воспаления, H-151, на уровень альфа-синуклеина, степень аутофагии, уровень провоспалительных цитокинов, апоптоз, активность лизосомных ферментов и концентрацию субстратов на первичной культуре макрофагов периферической крови пациентов с GBA-БП, LRRK2-БП, а также сБП и в контроле. Также будет использована клеточная линия нейробластомы SH-SY5Y, культивируемая в присутствии иона 1-метил-4-фенилпиридиния (МРР+). На данной клеточной модели БП будет оценен уровень альфа-синуклеина, степень аутофагии, активность лизосомных ферментов и концентрация субстратов в присутствии ингибитора mTOR, Torin1, а также при сочетанном действии Torin1 и ингибитора белка STING, H-151. Таким образом, впервые будут оценены перспективы использования mTOR и STING в качестве мишеней для разработки терапии как моногенных форм БП (GBA-БП, LRRK2-БП), так и сБП в клетках крови человека, а также клеточной линии нейробластомы SH-SY5Y.

Ожидаемые результаты
На сегодняшний день разработка и апробация терапевтических средств является приоритетным направлением. В настоящее время в мире активно ведется поиск терапевтических мишеней, эффективных точек действия разрабатываемых средств, для лечения БП. Впервые будет оценена возможность использования ингибитора mTOR Torin1 и STING H-151 для терапии БП на первичной культуре макрофагов периферической крови пациентов с БП, включая формы БП с известной этиологией GBA-БП и LRRK2-БП, а также спорадической БП и контроля, и будет оценен уровень белка альфа-синуклеина, степень аутофагии, апоптоза, а также активность лизосомных ферментов и концентрации соответствующих субстратов, уровень секреции провоспалительных цитокинов в присутствии ингибитора mTOR, Torin 1 и при сочетанном действии ингибитора mTOR и ингибитора белка STING, вовлеченного в воспаление, H-151. Данные вещества будут апробированы и на клеточной линии нейробластомы SH-SY5Y в присутствии МРР+ с оценкой дозозависимого эффекта предложенных препаратов и оценкой параметров, описанных для первичной культуры макрофагов периферической крови. Использование широкого спектра современных методов молекулярного-генетического и иммунологического анализа, квалификация членов коллектива, позволяет высказать уверенность в достоверности полученных данных. Результаты, полученные в ходе данного проекта, позволят оценить перспективу использования ингибитора mTOR Torin1, а также комбинации ингибиторов Torin1 и H-151 для лечения БП с известной этиологией (GBA-БП, LRRK2-БП) и спорадической формы БП.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ