Репозиционирование ингибитора киназы mTOR AZD2014, исследуемого для терапии злокачественных опухолей головного мозга, в качестве агента для лечения болезни Паркинсона, ассоциированной с мутациями в гене GBA1, на модели in vitro и пациент-специфичных клетках

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 25-25-00920

НазваниеРепозиционирование ингибитора киназы mTOR AZD2014, исследуемого для терапии злокачественных опухолей головного мозга, в качестве агента для лечения болезни Паркинсона, ассоциированной с мутациями в гене GBA1, на модели in vitro и пациент-специфичных клетках

Руководитель Безрукова Анастасия Игоревна

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, mTOR, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, SH-SY5Y, репозиционирование препаратов, траскриптом, аутофагия, альфа-синуклеин, активность ферментов

Код ГРНТИ76.29.51

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
mTOR - ключевой регулятор пути PI3K/AKT/mTOR, контролирующий рост, выживание клеток, метаболизм и аутофагию. Нарушение mTOR лежит в основе патогенеза многих заболеваний, в том числе онкологических и нейродегенеративных, для которых характерна дисфункция аутофагии. Одним из распространенных нейродегенеративных заболеваний является болезнь Паркинсона (БП), характеризующаяся гибелью дофаминергических нейронов (ДН) черной субстанции и агрегацией белка альфа-синуклеина. Особое внимание уделяется форме БП, связанной с мутациями в гене GBA1, кодирующем фермент глюкоцереброзидазу (GCase) (GBA1-БП). GBA1-БП - одна из наиболее распространенных генетически обусловленных и перспективных форм для разработки таргетной нейропротекторной терапии. Однако до настоящего времени ни один из разрабатываемых препаратов не прошел клинические испытания, что подчеркивает необходимость поиска новых терапевтических мишеней. Нами и другими авторами были выявлены нарушения регуляции mTOR на уровне транскриптома в клеточной и животной моделях БП с дисфункцией GCase (doi:10.3390/ijms241512164, doi:10.3390/genes12101545, Bezrukova et al., 2025 submitted), а также на уровне белка в пациент-специфичных клетках (doi:10.1007/s10528-025-11125-z, Bezrukova et al., 2025 submitted, doi:10.1016/j.celrep.2023.112180). Таким образом, воздействие на активность mTOR представляет собой перспективный подход для терапии GBA1-БП. На сегодняшний день известно более 200 ингибиторов mTOR, большинство из них не проходят клинические испытания из-за неблагоприятных фармакокинетических свойств. Ранее нами и другими учеными было показано, что ингибирование mTOR селективным ингибитором Torin 1 способствует активации аутофагического биогенеза, снижению уровня нейротоксичной формы альфа-синуклеина (Ser129) и увеличению стабильной тетрамерной формы белка, устойчивой к олигомеризации на клеточной линии SH-SY5Y и пациент-специфичных клетках с мутациями в гене GBA1 (doi:10.1134/S0006297924070113, РНФ № 24-25-00212, doi:10.3389/fnins.2023.1152503; doi:10.1242/dmm.038596). Однако, Torin 1 характеризуется низкой биодоступностью и плохой растворимостью, что ограничивает его клиническое применение (doi:10.3390/molecules27165295). В связи с этим репозиционирование ранее изученных и клинически апробированных препаратов представляется рациональной стратегией для поиска безопасных и эффективных модуляторов активности mTOR. Так, в отличие от Torin 1, ингибитор AZD2014, находившийся на фазе клинических испытаний при опухолях головного мозга (NCT02831257, NCT02619864), обладает высокой эффективностью, низкой токсичностью, хорошей растворимостью и способен проникать через гематоэнцефалический барьер. Показана эффективность ингибирования AZD2014 в отношении улучшения аутофагического клиренса в моделях in vivo и in vitro при других нейродегенирациях (doi:10.1016/j.neuropharm.2021.108541; doi: 10.1038/s41467-020-16984-1). Мы предполагаем, что AZD2014 является перспективным кандидатом для терапии GBA1-БП. Учитывая, что как гипер-, так и гипоактивация mTOR могут оказывать неблагоприятное влияние на клеточные функции и терапевтический эффект, критично определить оптимальную дозу препарата (doi:10.3390/ijms20030728; doi:10.1134/S0006297924070113; грант РНФ № 24-25-00212). В текущем проекте планируется оценка дозозависимого действия AZD2014 на уровень различных форм альфа-синуклеина, аутофагию, активность лизосомных гидролаз и лизосфинголипидов на SH-SY5Y с гиперэкспрессией альфа-синуклеина и дисфункцией GCase. Также будет проведен транскриптомный анализ ИПСК-ДН пациентов с GBA1-БП до и после воздействия AZD2014 с последующей валидацией полученных результатов анализа транскриптома и оценкой перечисленных выше параметров. В рамках данного проекта впервые будет оценена возможность репозиционирования ингибитора mTOR AZD2014 в качестве препарата для терапии GBA1-БП, используя интеграцию молекулярно-генетических и биоинформатических подходов.

Ожидаемые результаты
Разработка и апробация терапевтических средств, а также репозиционирование уже существующих лекарственных препаратов является приоритетным направлением в современной биологии и медицине. В настоящее время не существует нейропротекторной терапии для пациентов с распространенным нейродегенеративным заболеванием, относящего к классу протеинопатий, БП и его генетически обусловленной формы GBA1-БП, молекулярные механизмы которых не известны. Таким образом, поиск терапевтических мишеней и репозиционирование лекарственных препаратов является крайне актуальным. Сегодня активацию процессов аутофагии, в частности через регуляцию активности mTOR, основного белка, регулирующего процессы аутофагии, рассматривают как перспективную стратегию для терапии GBA1-БП. На сегодняшний день описано более 200 различных ингибиторов киназы mTOR, большая часть из которых даже не доходит до фазы клинических испытаний ввиду их цитотоксичности и низкой пероральной доступности. Поэтому в представляемом проекте впервые будет оценена возможность репозиционирования ингибитора mTOR AZD2014 для терапии GBA1-БП, находившегося на фазе клинических испытаний для лечения злокачественных и доброкачественных новообразований головного мозга (NCT02831257, NCT02619864). Ранее на мышиной и клеточной моделях других нейродегенеративных протеинопатий было показано, что AZD2014 усиливает аутофагический поток и снижает уровень тау белка (doi:10.1016/j.neuropharm.2021.108541; doi: 10.1038/s41467-020-16984-1). Важно отметить, что гипер- и гипоактивация mTOR могут оказывать неблагоприятное влияние на клеточные функции и терапевтический эффект, что обуславливает определить оптимальную дозу препарата (doi:10.3390/ijms20030728; doi:10.1134/S0006297924070113; грант РНФ № 24-25-00212). В рамках проекта будет проанализировано действие ингибитора mTOR AZD2014 в дозозависимой манере на уровень различных форм белка альфа-синуклеина и тирозингидроксилазы, степень аутофагии, активность лизосомных ферментов и концентрацию соответствующих субстратов лизосфинголипидов на клеточной линии нейробластомы SH-SY5Y с гиперэкспрессией альфа-синуклеина и дисфункцией GCase и контрольной линии. Также будет проведено транскриптомное профилирование ИПСК-ДН пациентов с GBA1-БП до и после воздействия AZD2014 с последующей валидацией результатов в ИПСК-ДН и первичной культуре мононуклеаров периферической крови пациентов с GBA1-БП и неврологически здоровых индивидуумов (контроль) до и после воздействия AZD2014 и оценкой перечисленных выше параметров в ИПСК-ДН пациентов с GBA1-БП и контроля в присутствии AZD2014. Использование широкого спектра современных методов молекулярного-генетического, иммунологического и биоинформатического анализа, квалификация членов коллектива, позволяет высказать уверенность в достоверности полученных данных. Результаты, полученные в ходе данного проекта, позволят оценить перспективу репозиционирования препарата, исследуемого для лечения онкозаболеваний, в качестве терапии нейродегенеративных заболеваний, в частности AZD2014 для GBA1-БП, а также расширить понимание о нарушении работы киназы mTOR при GBA1-БП.