Projekti / Programi
Zaviranje aktivnosti katepsina X kot nov pristop za zdravljenje Parkinsonove bolezni
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.03.00 |
Medicina |
Nevrobiologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B000 |
Biomedicinske vede |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.01 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Temeljna medicina |
Katepsin X, Parkinsonova bolezen, Nevrodegeneracija, Vnetje, Zaviralci katepsina X, Zdravljenje
Raziskovalci (17)
Organizacije (3)
Povzetek
Parkinsonova bolezen (PB) je druga najpogostejša nevrodegenerativna bolezen, za katero je značilen propad dopaminergičnih nevronov v črnem jedru možganov, čemur sledi postopno zmanjševanje motoričnih sposobnosti. Ta bolezen predstavlja zelo pomemben zdravstveni problem, saj zanjo ni na voljo učinkovitega zdravljenja. Čeprav vzrok nastanka in mehanizmi za napredovanje PB še vedno niso pojasnjeni, vse več dokazov nakazuje, da igra vnetni proces ključno vlogo pri patogenezi bolezni. Ugotovljeno je bilo, da lizosomske cisteinske peptidaze sodelujejo v nevrodegenerativnih procesih, posredovanih z vnetjem. Natančneje, čezmerno izražanje in aktivnost cisteinske peptidaze katepsina X v možganskih celicah v osrednjem živčnem sistemu je močno povezano z nevrodegenerativnimi procesi. Povišane vrednosti izražanja katepsina X so bile pokazane v možganih podvrženih staranju in degeneriranih možganih. Povišano izražanje katepsina X so opazili tudi v celicah mikroglije v okolici amiloidnega plaka, kjer so opazili značilno ko-lokalizacijo peptidaze z gama-enolazo, ki predstavlja tarčo encima v nevronskih celicah. Nevrodegenerativno delovanje katepsina X je tako verjetno posledica proteolitične cepitve dipeptida s C-končnega dela gama-enolaze, kar onemogoči njeno nevrotrofično delovanje. Na podganjem modelu PB je bilo pokazano močno povišanje izražanja katepsina X v dopaminergičnih nevronih v črnem jedru možganov na strani lezije. Poleg tega je bila pokazana degenerativna vloga katepsina X v apoptozi dopaminergičnih nevronov, posredovani z nevrotoksini. Poleg slednjega, katepsin X povezujejo tudi z vnetnimi procesi, ki vodijo v nevrodegeneracijo. Pokazali so, da vnetni dražljaji, ki vodijo v propad nevronskih celic, močno spodbudijo izražanje kot tudi izločanje katepsina X iz celic mikroglije in astrocitov. Hkrati so opazili, da zaviranje delovanja katepsina X zmanjša aktivacijo celic mikroglije in s tem nevrodegenerativne procese. Zaradi škodljivega delovanja katepsina X v procesih nevrodegeneracije, posredovane z vnetjem, predstavljajo zaviralci katepsina X morebitno terapevtsko orodje za zaviranje prekomerne proteolitične aktivnosti encima in posledično zmanjšanje nevrodegeneracije.
Število obstoječih zaviralcev katepsina X je zelo majhno. Trenutno se v in vitro študijah kot specifični zaviralec katepsina X uporablja samo ireverzibilni zaviralec AMS36, ki v svoji strukturi vsebuje epoksisukcinilni obroč. Slednji sicer izkazuje zaščitno delovanje napram nevrodegenerativnim procesom, značilnim za PB, vendar pa zaradi tvorbe ireverzibilne kovalentne vezi v aktivnem mestu lahko zavira tako delovanje katepsina X kot tudi drugih katepsinov, kar bistveno zmanjša njegovo specifično uporabo. Zato obstaja velika potreba po uporabi bolj specifičnih zaviralcev katepsina X, katere predstavlja nova generacija reverzibilnih zaviralcev katepsina X, ki v svoji strukturi vsebujejo triazolni fragment in izkazujejo boljšo selektivnost. Zatorej je naša hipoteza, da bodo novi selektivni in reverzibilni zaviralci katepsina X izkazovali boljšo nevroprotektivno delovanje, kar se bo odražalo v znatnejšem zaviranju nevrodegenerativnih procesov, prisotnih pri PB.
V predlaganem projektu bomo ovrednotili nove zaviralce katepsina X v in vitro in in vivo modelih nevrodegeneracije. Najprej bomo izbrali spojine, ki bodo izkazovale netoksičnost za nevronske celice in celice glije. Izbrane spojine oz zaviralce bomo nato sprva testirali in vitro, in sicer na celičnih modelih nevrodegeneracije, ki posnemajo nevropatološke in biokemijske značilnosti PB. Zaviralce katepsina X, ki bodo izkazovali najboljšo učinkovitost napram nevrodegenerativnim procesom, bomo ovrednotili tudi na in vivo živalskih modelih s spodbujeno patogenezo PB. Pričakujemo, da bodo novi reverzibilni in selektivni zaviralci katepsina X zmanjšali nevrodegenerativne procese, posredovane z vnetjem, in da bodo izsledki raziskave omogočili njihovo nadaljnje testiranje v kliničnih študijah za zdravljenje PD.
Pomen za razvoj znanosti
Parkinsonova bolezen (PB) je druga najpogostejša nevrodegenerativna bolezen, okarakterizirana s propadom dopaminergičnih nevronov v črnem jedru in predstavlja zelo pomemben zdravstveni problem, saj za to bolezen ni učinkovitega zdravljenja. Na splošno prizadene starejšo populacijo in povzroči dolgotrajno trpljenje tisočih bolnikov ter na koncu njihovo smrt. Danes, PB ne predstavlja le zdravstvenega problema, ampak tudi veliko socialno in finančno breme za družbo. Zatorej je za obvladovanje te bolezni potrebna nova strategija zdravljenja. Čeprav vzrok in mehanizem razvoja PB še vedno ostajata nepojasnjena, vse več dokazov nakazuje, da igra vnetni proces ključno vlogo pri patogenezi PB. Za cisteinske katepsine je bilo pokazano, da so udeleženi v nevrodegenerativnih procesih, spodbujenih z vnetjem. Med njimi je bilo ugotovljeno, da je nivo izražanja in aktivnost katepsina X v poškodovanih dopaminergičnih nevronih in celicah glije črnega jedra močno povečano, kar nakazuje, da ima katepsin X pomembno vlogo v nevrodegenerativnih procesih, kjer je prisotno vnetje. Rezultati in vitro študij na celičnih modelih za proučevanje procesov PB so pokazali, da regulacija aktivnosti katepsina X z ireverzibilnim inhibitorjem AMS36, specifičnim za katepsin X, izkazuje nevroprotektivno delovanje. Zato je relevantnost predlaganega raziskovalnega projekta uporaba novih, selektivnih in reverzibilnih inhibitorjev katepsina X kot nov pristop za preprečevanje in zdravljenje nevrodegenerativnih procesov, značilnih za PB. Pridobitev učinkovitih inhibitorjev katepsina X bi bila tako izjemnega pomena na področju znanosti in varovanja zdravja ljudi, poleg tega pa bodo znanstveni izsledki raziskave na voljo svetovni zakladnici znanja v dobrobit spodbujanja in dopolnjevanja raziskav na področju zdravljenja nevrodegenerativnih boleznih z ozirom na PB.
Pomen za razvoj Slovenije
Parkinson’s disease (PD) is the second most common neurodegenerative disease characterized by a dramatic loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra compacta and represents very important health issues, as there is no cure for this devastating disease. It affects in general the older population and causes long-term suffering to thousands of patients and ultimately their death. Today, PD represents not only a health problem but also an enormous social and financial burden for society. Therefore, to control this disease, new strategies for the treatment of PD are needed. Although the ethiology of PD and the underlying mechanisms for disease development remain incompletely understood, increasing evidence has suggested that inflammatory processes play a key role in the pathogenesis of PD. Cysteine cathepsins have been found to participate in the neuroinflammatory processes. Among them, cathepsin X was found to be strongly upregulated in damaged dopaminergic neurons and glial cells of substantia nigra compacta during neurodegeneration, therefore cathepsin X was designated as important player in inflammation-induced neurodegeneration. In vitro studies on cell culture models of PD revealed that the regulation of cathepsin X activity by irreversible cathepsin X-specific inhibitor AMS36 has been found to be neuroprotective. Therefore, the importance of the proposed research project resides in the application of novel, selective and reversible cathepsin X inhibitors as a novel strategy for the treatment of PD. The positive outcome would, therefore, be of paramount importance for science and human health care. Additionally, new scientific concepts and findings emerging from the research project will be made available to worldwide scientific community and hopefully further stimulate creative research in the field of neurodegenerative disease treatment such as PD.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
