Потенцирование действия ингибитора LRRK2 фармакологическим стабилизатором ретромера как перспективный подход к терапии болезни Паркинсона

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 проекта 25-25-00922

НазваниеПотенцирование действия ингибитора LRRK2 фармакологическим стабилизатором ретромера как перспективный подход к терапии болезни Паркинсона

Руководитель Башарова Катерина Сергеевна

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

Конкурс №118 - Конкурс на получение грантов РНФ по мероприятию «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка проведения научных исследований и развития научных коллективов, занимающих лидирующие позиции в определенных областях науки»

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

Ключевые слова Болезнь Паркинсона, LRRK2, VPS35, животные модели, SH-SY5Y, альфа-синуклеин, эндолизосомный транспорт

Код ГРНТИ76.03.31

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Болезнь Паркинсона (БП) — нейродегенеративное заболевание, важную роль в патогенезе которого играет накопление и агрегация белка альфа-синуклеина. Нарушение внутриклеточного транспорта, включая транспорт лизосомных гидролаз, может приводить к дисфункции лизосом и накоплению липидов, которые способствуют стабилизации агрегатов альфа-синуклеина (https://doi.org/10.3389/fcell.2020.562241). Мутации в гене LRRK2, кодирующем обогащенную лейциновыми повторами киназу 2 (LRRK2), приводят к аутосомно-доминантной форме БП — одной из самых распространённых генетических форм заболевания (https://doi.org/10.1038/s41582-019-0301-2). Мутации LRRK2 повышают киназную активность LRRK2, влияя на регулируемые ею процессы, включая везикулярный транспорт. Наши результаты и данные других групп показали, что мутации LRRK2 ассоциированы с изменением активности лизосомных гидролаз и накоплением лизосфинголипидов в крови пациентов с БП (DOI:10.1016/j.neurobiolaging.2021.02.018; doi:10.1093/brain/awv179; doi:10.1016/j.gene.2023.147639; doi:10.31083/j.jin2301016). Нами показано (гранты РНФ 22-25-00501 и 24-15-00177), что ингибирование киназной активности LRRK2 повышает активность лизосомных гидролаз и снижает уровень альфа-синуклеина в пациент-специфичных клетках и в клеточной линии нейробластомы человека SH-SY5Y (https://doi.org/10.25557/2073-7998.2022.12.26-29; https://doi.org/10.31857/S0320972525010076), вероятно усиливая эндолизосомный транспорт, что подтверждают другие исследования (doi:10.1038/s41467-019-13413-w). В рамках гранта РНФ 24-15-00177 мы показали, что ингибирование LRRK2 снижает концентрацию лизосфинголипидов в префронтальной коре головного мозга мышей линии C57BL/6J. Ингибиторы киназной активности LRRK2 перспективны для терапии БП (NCT06602193, NCT05348785, NCT06680830), но их клиническое применение ограничено побочными эффектами при длительном применении (https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aav0820). Поэтому актуален поиск новых терапевтических стратегий, позволяющих снизить дозу ингибиторов LRRK2, сохраняя эффективность. Другим важным регулятором эндолизосомного транспорта является белок VPS35 (Vacuolar Protein Sorting 35) – компонент ретромера. Мутации в гене VPS35 приводят к аутосомно-доминантной форме БП, нарушая стабильность ретромера и вызывая дефекты эндолизосомного транспорта (https://doi.org/10.1098/rstb.2022.0384; https://doi.org/10.1016/j.nbd.2014.07.014). Показано, что фармакологическая стабилизация ретромера снижает уровень агрегатов альфа-синуклеина в чёрной субстанции мышей с гиперэкспрессией альфа-синуклеина A53T (DOI:10.21203/rs.3.rs-3417076/v1). В последние годы установлена функциональная связь между VPS35 и LRRK2 (https://doi.org/10.1126/sciadv.adj1205; https://doi.org/10.1042/BCJ20230492). Мы предполагаем, что комбинированное применение стабилизатора ретромера и ингибитора LRRK2 может иметь синергический эффект, так как оба белка регулируют общий клеточный путь. Ожидается, что такой подход позволит снизить дозу ингибитора LRRK2 при сохранении эффективности. В рамках проекта впервые будет проведён ассоциативный анализ носительства вариантов гена VPS35, включая сочетание с вариантами LRRK2, с активностью лизосомных гидролаз, концентрацией лизосфинголипидов и альфа-синуклеина в крови пациентов с БП. Также впервые на клеточной линии SH-SY5Y с гиперэкспрессией альфа-синуклеина и без будет изучен дозозависимый эффект комбинированного применения ингибитора LRRK2 (MLi-2) и фармакологического стабилизатора ретромера (TPT-260, также известного как R55) на уровни различных форм альфа-синуклеина, лизосомных протеаз, участвующих в деградации альфа-синуклеина (катепсина B и D), а также активности лизосомных гидролаз и концентрации лизосфинголипидов. Дополнительно планируются эксперименты на трансгенных мышах линии B6.Cg-Tg(PrNp-SNCA*A53T)23MKLE/J, модели БП, для оценки антиагрегационных свойств предложенной комбинации соединений.

Ожидаемые результаты
Разработка и апробация терапевтических средств является приоритетным направлением в современной биологии и медицине. В настоящее время не существует терапии БП, способной замедлить или остановить нейродегенерацию. С учетом многофакторной природы заболевания, особенно актуален поиск терапевтических мишеней на основе изучения однородных по этиологии групп пациентов. Одной из наиболее перспективных мишеней для терапии БП является обогащенная лейциновыми повторами киназа 2 (LRRK2). Однако, длительное применение препаратов, ингибирующих киназную активность LRRK2, сопровождается рядом серьезных осложнений, что было продемонстрировано на модельных животных. В связи с этим представляет интерес разработка стратегий, позволяющих снизить риск побочных эффектов при сохранении терапевтической эффективности ингибирования LRRK2. В рамках настоящего проекта впервые будет оценена возможность комбинированного применения ингибитора LRRK2 (MLi-2) и фармакологического стабилизатора ретромера (TPT-260), основным компонентом которого является белок VPS35, для терапии БП. Предложенная комбинация будет апробирована как на клеточных моделях (клеточная линия SH-SY5Y с гиперэкспрессией альфа-синуклеина), так и на модельных животных (мыши линии B6.Cg-Tg(Prnp-SNCA*A53T)23MKLE/J). Ожидается, что воздействие на две мишени одного клеточного пути позволит снизить необходимые дозы ингибиторов LRRK2, сохраняя их эффективность и снижая токсичность. Также на моделях in vitro и in vivo будут оценены антиагрегационные свойства данной комбинации соединений в отношении альфа-синуклеина. Кроме того, впервые будет исследовано влияние сочетанного действия MLi-2 и TPT-260 на активность лизосомных гидролаз, концентрацию лизосфинголипидов и уровень лизосомных протеаз. Дополнительно, в рамках проекта впервые будет оценена частота носительства аллельных вариантов в гене VPS35, включая их сочетание с вариантами гена LRRK2, среди пациентов с БП. Также впервые будет оценена ассоциация носительства этих вариантов с активностью лизосомных гидролаз и концентрацией лизосфинголипидов и альфа-синуклеина. Это позволит стратифицировать пациентов для последующей таргетной терапии. Использование широкого спектра современных методов молекулярного-генетического и иммунологического анализа, квалификация членов коллектива, позволяет высказать уверенность в достоверности полученных данных. Ожидаемые результаты будут способствовать разработке безопасной и эффективной терапевтической стратегии для лечения БП.