Molécula reduz inflamação em modelos de Alzheimer

O alvo da nova molécula “A11” é um fator de transcrição genética denominado PU.1. Pesquisas anteriores mostraram que em meio à doença de Alzheimer, PU.1 se torna um diretor excessivamente zeloso da expressão genética inflamatória nas células imunológicas da microglia do cérebro. A11 suprime esta atividade problemática da PU.1, mostra a nova pesquisa, recrutando outras proteínas que reprimem os genes inflamatórios que a PU.1 trabalha para expressar. Mas como o A11 se concentra principalmente no cérebro e não reduz os níveis de PU.1, não parece perturbar a outra função do PU.1, que é assegurar a produção de uma grande variedade de células sanguíneas.

“A inflamação é um componente importante da patologia da doença de Alzheimer que tem sido especialmente difícil de tratar”, disse o autor sênior do estudo, Li-Huei Tsai, professor de neurociência do Picower no MIT e diretor do The Picower Institute e da Aging Brain Initiative do MIT. “Este estudo pré-clínico demonstra que a A11 reduz a inflamação em células semelhantes à micróglia humana, bem como em vários modelos de camundongos com doença de Alzheimer, e melhora significativamente a cognição nos camundongos. Acreditamos que a A11, portanto, merece mais desenvolvimento e testes.”

Tsai e Elizabeta Gjoneska, dos Institutos Nacionais de Saúde, são co-autores correspondentes do estudo publicado no Revista de Medicina Experimental.

Como pós-doutorado, Gjoneska co-liderou um estudo de 2015 que implicou PU.1 como um regulador da inflamação errante da microglia em um modelo de rato com doença de Alzheimer. Essa pesquisa foi uma colaboração entre o laboratório de Tsai e o do professor de ciência da computação do MIT, Manolis Kellis, co-liderado pelo ex-pós-doutorado Andreas Pfenning, agora membro do corpo docente da Carnegie Mellon University. Desde então, Tsai tem procurado uma forma segura de restaurar a atividade da PU.1 para níveis mais saudáveis.

O trabalho descrito no novo artigo, liderado pelo cientista pesquisador do Instituto Picower, William Ralvenius, começa com experimentos para validar ainda mais que PU.1 seria um alvo terapeuticamente significativo. Para fazer isso, os cientistas compararam a expressão genética em células imunológicas de amostras cerebrais post-mortem de pacientes com Alzheimer e modelos de camundongos e controles correspondentes que não tinham Alzheimer. As comparações mostraram que a doença de Alzheimer causa grandes mudanças na expressão do gene microglial e que um aumento na ligação da PU.1 a alvos genéticos inflamatórios foi um componente significativo dessa mudança. Além disso, eles mostraram que a redução da atividade PU.1 em um modelo de camundongo com Alzheimer reduziu a inflamação e a neurodegeneração, a morte de neurônios.

Sucesso na triagem

Eliminar geneticamente PU.1 no corpo não é uma estratégia terapêutica viável, dada a sua importância no funcionamento normal e saudável. A equipe, portanto, examinou mais de 58.000 moléculas pequenas de bibliotecas de medicamentos e novos produtos químicos aprovados pela FDA para ver se algum deles poderia reduzir de forma segura e significativa a inflamação chave e os genes relacionados ao Alzheimer regulados pelo PU.1 em culturas de células. Após várias rodadas de triagem cada vez mais rigorosa, eles reduziram o campo a seis produtos químicos. A11 foi de longe o mais potente entre eles.

Eles testaram os efeitos das doses de A11 na função de células semelhantes à micróglia humana cultivadas a partir de células-tronco de pacientes. Quando expuseram as células semelhantes à micróglia a moléculas imunes que normalmente desencadeiam a inflamação, as células dosadas com A11 exibiram expressão e secreção reduzidas de citocinas inflamatórias e menos alterações na forma do corpo celular associadas às respostas inflamatórias da micróglia. As células também apresentaram menor acúmulo de moléculas lipídicas, outro sinal de ativação inflamatória. Observando os padrões de expressão genética, os cientistas observaram que as células tratadas com A11 expostas a desencadeadores inflamatórios se comportavam de forma muito semelhante à microglia imperturbada, sugerindo que a A11 ajuda a evitar que a microglia reaja exageradamente a estímulos inflamatórios.

Mais dois testes de laboratório destinados a compreender como o A11 exerce seus efeitos revelaram que ele não altera os níveis de PU.1. Em vez disso, neutraliza a atividade PU.1 recrutando várias proteínas, incluindo MECP2, HDAC1, SIN3A e DMNT3A, conhecidas por reprimir a expressão dos seus alvos. Essencialmente em meio à doença de Alzheimer, o A11 reprime o que o PU.1 amplifica.

“A11 representa uma molécula pioneira na classe que converte PU.1 de um ativador transcricional em um repressor transcricional, resultando em um estado controlado de inflamação microglial”, escreveram os autores.

Ratos em labirintos

Tendo estabelecido que o A11 reduzia a atividade inflamatória na micróglia e determinado como isso acontece, a equipe concentrou-se em saber se funcionava como medicamento em modelos de ratos com doença de Alzheimer.

Os testes farmacológicos indicaram que o A11 é facilmente eliminado dos tecidos e é capaz de atingir as células cerebrais. Além disso, em ratos saudáveis, o produto químico atravessou com sucesso a barreira hematoencefálica e permaneceu nas células cerebrais por muito mais tempo do que em qualquer outro lugar.

Finalmente, a equipe testou os efeitos dos medicamentos na patologia e nos sintomas da doença de Alzheimer em três linhagens de camundongos, cada uma modelando diferentes aspectos da doença de Alzheimer: camundongos CK-p25 (neurodegeneração grave), camundongos transgênicos Tau P301S (tauopatia) e camundongos 5XFAD (amilóide). patologia).

Camundongos CK-p25 machos e fêmeas dosados ​​com A11 mostraram menos resposta inflamatória entre micróglia e células de astrócitos e perderam menos neurônios do que controles não tratados. Os camundongos TauP301S Tg responderam de forma semelhante, exibindo também uma redução significativa da proteína tau fosforilada na região do hipocampo do cérebro, que é uma área essencial para a memória. Em camundongos 5XFAD, a amiloide foi significativamente reduzida.

A equipe submeteu os camundongos Tau P301S Tg e CK-p25 a labirintos projetados para testar sua memória de trabalho de curto prazo e aprendizado de longo prazo. Em ambos os modelos e em ambos os testes, os ratos tratados com A11 tiveram um desempenho significativamente melhor do que os controlos não tratados. Por exemplo, no “Labirinto Aquático de Morris”, onde os ratos têm que aprender a localização de uma plataforma submersa que lhes permite descansar, os ratos CK-p25 tratados aprenderam muito mais rápido do que os não tratados.

Muito mais testes precisam ser feitos antes que o A11 possa se tornar um medicamento aprovado, disse Tsai, mas ela observou que poderia complementar os novos tratamentos direcionados à amiloide.

“Dado que a A11 actua através de um mecanismo distinto da terapêutica existente para a DA, a A11 poderia ser utilizada isoladamente ou em combinação com terapêuticas aprovadas para fornecer melhores opções de tratamento para doenças neurodegenerativas”, concluíram os autores.

Além de Tsai, Gjoneska e Ralvenius, os outros autores do artigo são Alison E. Mungenast, Hannah Woolf, Margaret M. Huston, Tyler Z. Gillingham, Stephen K. Godin, Jay Penney, Hugh P. Cam, Fan Gao, Celia G Fernandez, Barbara Czako, Yaima Lightfoot, William J. Ray, Adrian Beckmann, Alison M. Goate, Edoardo Marcora, Carmen Romero-Molina, Pinar Ayata e Anne Schaefer.

A Fundação da Família Robert A. e Renee E. Belfer e os Institutos Nacionais de Saúde financiaram a pesquisa. Apoio adicional veio da Fundação JPB e do Instituto Picower para Aprendizagem e Memória, da Fundação da Família Halis, Lester A. Gimpelson e Jay L. e Caroll Miller.