Terapiutveckling för spinal muskelatrofi: Perspektiv för muskeldystrofier och neurodegenerativa sjukdomar Del 7

Icke-SMN-tillvägagångssätt

Förbättrad syntes av funktionellt SMN-protein via ASO, små molekyler eller AAV9-vektorer är aktuella behandlingsalternativ för SMA-patienter.

SMN-protein är ett viktigt neuronalt protein som spelar en mycket viktig roll i tillväxten och utvecklingen av neuroner. Forskning visar att SMN-protein är nära besläktat med mänskligt minne.

SMN-protein spelar en viktig roll i bildandet och bibehållandet av långtidsminne genom att delta i neuronal endokrina överföring och synaptiska överföringsprocesser. Vissa studier har också visat att SMN-protein är nära besläktat med kognitiva funktioner som rumsminne, kognitiv känslighet och inlärningsförmåga.

Dessutom kan SMN-protein också främja proliferation och regenerering av neuroner, och skydda neuroner från olika skador och patologiska tillstånd, och därigenom förbättra människors minne och kognitiva förmågor.

Därför är upprätthållande av tillräckliga SMN-proteinnivåer fördelaktigt för att upprätthålla normal tillväxt och utveckling av neuroner och främja förbättringen av inlärnings- och minnesförmåga. Även om SMN-protein är bristfälligt vid vissa neurologiska sjukdomar, såsom spinal muskelatrofi, kan vi öka våra SMN-proteinnivåer genom en hälsosam livsstil och lämplig träning.

Därför bör vi aktivt uppmärksamma våra SMN-proteinnivåer, vidta relevanta åtgärder för att förbättra vårt minne och kognitiva förmågor, upprätthålla ett hälsosamt nervsystem och njuta av ett bättre liv. Det kan ses att vi behöver förbättra minnet, och Cistanche deserticola kan förbättra minnet avsevärt, eftersom Cistanche deserticola har antioxidant-, anti-inflammatoriska och anti-aging-effekter, vilket kan hjälpa till att minska oxidation och inflammatoriska reaktioner i hjärnan och därigenom skydda nervsystemets hälsa. Dessutom kan Cistanche deserticola också främja tillväxt och reparation av nervceller, vilket förbättrar anslutningen och funktionen hos neurala nätverk. Dessa effekter kan hjälpa till att förbättra minnet, inlärnings- och tankehastigheten och kan också förhindra utvecklingen av kognitiv dysfunktion och neurodegenerativa sjukdomar.

Klicka på Vet korttidsminne hur du kan förbättra

Men när det gäller de tidsmässiga kraven för SMN-baserade terapier, kommer många SMA-patienter som inte kan få dessa terapier inom ett idealiskt tidsfönster inte att återhämta sig helt och symtomen kommer att kvarstå eller utvecklas trots terapi, särskilt när behandlingen startar i ett senare symtomatiskt skede. Men även när behandlingen startar i pre-symptomatiska stadier, svarar inte alla SMA-patienter lika bra och symtomen fortskrider.

I sådana fall kan icke-SMN-metoder stödja de SMN-baserade behandlingsstrategierna. Många av dessa icke-SMN-metoder riktar sig mot muskler, axoner och presynaptiska terminaler vid neuromuskulära ändplattor.

Neuromuskulär ändplatta

Neuromuskulära ändplattor är allvarligt påverkade vid SMA. Inte bara minskad acetylkolinfrisättning [157, 260, 292] utan också förändrade signalmekanismer mellan motoneuron och muskel bidrar till en degenerativ process som i slutändan resulterar i muskelatrofi.

Att motverka sådana signaldefekter beror på (1) korrekt initial utveckling av de neuromuskulära ändplattorna, inklusive de presynaptiska strukturerna för kontrollerad vesikelfrisättning, och (2) homeostatiska mekanismer som upprätthåller axoner och presynaptiska terminaler i motoneuroner.

Primära odlade motoneuroner från Smn-deficienta musmodeller har använts för karakterisering av det defekta presynaptiska utrymmet. Förutom axonförlängningsförändringar, defekt F-aktinmontering och minskade klusterbildningar av Cav2.2, blev en spänningsstyrd kalciumkanal, huvudsakligen uttryckt i embryonala motoneuroner, uppenbar, vilket ledde till minskade spontana kalciumtransienter [139, 211].

Oreglerat kalciuminflöde på grund av störda klusterbildningar av Cav2.1 som dominerar i den neuromuskulära ändplattan har också observerats in vivo i musmodeller av SMA [291, 292].

För att upprätthålla de erforderliga nivåerna av presynaptiskt kalcium för cellulär differentiering och/eller neurotransmission i Smn-bristade motoneuroner, kan molekyler som förlänger stängningskinetiken för Cav2.2 och Cav2.1 användas som kandidater.

R-Roscovitine, en Cdk5-hämmare med kalciumkanalmodulerande egenskaper framstår som en bra kandidat för detta ändamål [193, 324]. Akut R-Roscovitinapplicering inducerar spontana Ca2+-transienter in vitro och ökar det kvantala innehållet ex vivo. Det förbättrar motoneuronöverlevnad och utökar livslängden för en svårt påverkad musmodell efter systemisk behandling [291].

Histopatologisk analys av R-Roscovitine-behandlade SMA-möss visade att applicering med denna substans stöder synapser i ryggmärgen och motverkar degeneration av neuromuskulära ändplattor [291].

I odlade Smn-bristade motoneuroner räddade appliceringen av R-Roscovitine också förändrad axonförlängning. Denna effekt observerades också genom appliceringen av GV-58, en annan kalciumkanalöppnare [291]. GV-58 är mer potent på Cav2.1/2 och har mindre hämmande aktivitet för Cdk5 på fysiologiska ATP-nivåer [289]. Det har redan testats i SMA-musmodeller där det visade betydande fördelar när det gäller neuromuskulär överföring och muskelstyrka [222].

Men båda läkemedlen måste också administreras under en kritisk period av NMJ-utveckling [308]. Att återställa intracellulär Ca2+-homeostas genom extern stimulering kan således vara ett terapeutiskt alternativ för SMA, tillsammans med nuvarande ASO-terapier, små molekyler eller adenoviral SMN1-genöverföring. Sådan typ av terapi måste också tillämpas under ett kritiskt och tidigt tidsfönster.

Större återhämtningseffekter uppnås inte när behandlingen startar med fördröjning och efter symptomdebut. Ämnen med blockerande egenskaper hos spänningsstyrda kaliumkanaler som 3,4-aminopyridin (3,4-DAP) och 4- aminopyridin (4-AP) har också diskuterats som kandidater för att öka presynaptisk kalciuminflöde. På en anatomisk nivå ökar de antalet proprioceptiva synapser som skjuter ut mot motoneuroncellkroppar i ryggmärgen, såväl som antalet NMJ i Smn-defekta musmodeller.

Men 4-AP-behandling påverkar inte motoneuronöverlevnad[273]. Kliniska prövningar för båda substanserna pågår(3,4-DAP, NCT03781479, NCT03819660 och 4-AP,NCT01645787). Förutom dessa två molekyler som modulerar kinetiken för presynaptisk spänningsstyrd Ca{{9 }} kanaler, har effekterna av Pyridostigmin, en acetylkolinesterashämmare, testats vid SMA.

Detta läkemedel har rapporterats öka konditionen/uthålligheten hos 2 av 4 patienter med SMA typ 2 och 3 [310] (Clinicaltrials.gov: NCT02941328). Resultaten från de tre senaste kliniska prövningarna är fortfarande oavgjorda.

De genetiska modifierarna Plastin 3 och NCALD verkar också på ett Ca2+--beroende sätt i motoneuroner. NCALDär en neuronal kalciumsensor och fungerar som en negativregulator av endocytos. NCALD knockdown förbättrar endocytos i SMA-patienters fibroblaster såväl som axonelongation och neuromuskulär morfologi och funktion i SMA-möss [246, 293].

Den terapeutiska potentialen hos en NCALD-kännedom behöver dock undersökas ytterligare, särskilt när det gäller toxicitet och biverkningar. Detta verkar viktigt eftersom MAP3K10 interagerar med NCALD som en aktivator av c-Jun N-terminala kinaser (JNK). Aktiviteten hos JNK är markant uppreglerad i NCALD-/- möss, vilket troligen påverkar celldifferentiering, eftersom morfologin hos NCALD-bristande hippocampusneuroner är signifikant förändrad [298].

Plastin 3 (PLS3), [224, 282] och andra medlemmar av Plastin-familjen är evolutionärt konserverade och fungerar som modulatorer av teaktincytoskelettet. De spelar en viktig roll i cellmigration, vidhäftning och exo- och endocytos [321].

I en Smn-bristmodell för zebrafisk reduceras Pls3-proteinnivåerna. Pls3 mRNA-skarvning påverkas dock inte. Separat restaurering av Pls3 i dessa djur kompenserar presynaptiska defekter, oberoende av SMN-uttryck [113].

Pls3-ortologer betraktas således också som Smnmodifier-gener i Caenorhabditis elegans, Drosophila och musmodeller [5, 65]. PLS3 framstår som en intressant kandidat för vidare terapeutisk utveckling, på grund av dess reglering av Ca2+-joner i de presynaptiska terminalerna av motoneuroner och dess effekt på aktinbuntning.

Dessa data och observation av Ca2+-dysregleringar som växer in koner av Smn-defekta motoneuroner i cellkultur [139] och in vivo i neuromuskulära ändplattor [260,291, 292] stöder hypotesen att Ca2+-beroende F-aktin buntning kan vara ett specifikt mål för terapiutveckling vid SMA, särskilt under tidiga/prenatala utvecklingsstadier av den neuromuskulära ändplattan.

Neuroskydd

Cellulär differentiering av motoneuroner beror på närvaron och korrekt känslighet för neurotrofiska faktorer. Det har varit allmänt erkänt att signalering av neurotrofiska faktorer bidrar till motoneuronöverlevnad [11,116, 129, 234, 235, 265, 268].

Tillämpningen av hjärnhärledd neurotrofisk faktor (BDNF), ciliär neurotrofisk faktor (CNTF) och/eller glialhärledd neurotrofisk faktor (GDNF) på isolerade primära motoneuroner från kyckling, människa, råtta och Xenopus främjar deras överlevnad [116,172, 266, 267 ], uppreglerar kolinerg differentiering och transmittorproduktion [148, 322], och leder till ökad acetylkolinfrisättning i kvantala paket [175].

BDNF, som en medlem av neurotrofinfamiljen, verkar genom thetropomyosin-related kinas (TrkB) familjen av receptortyrosinkinaser [152–154, 200, 281]. BDNF/TrkB-signalering driver lokala kalciumtransienter i musmotoneuroner odlade på synapsspecifikt laminin -221 [67].

Aktiveringen av TrkB nedströms signaleringskaskader främjar i sin tur stabiliseringen av -aktin via LIM-kinasvägen och fosforylering av Proflin vid Tyr129 [67]. Den specifika effekten av BDNF/TrkB-signalering på klusterbildningen av presynaptiska Ca2+-kanaler indikerar att molekyler som positivt modifierar denna signalering kan med fördel verka på denna patologiska aspekt och förbättra neurotransmission i SMA.

Neurotrofiska faktorer och små molekyler som aktiverar specifika vägar kan också fungera på andra aspekter av motoneuronpatologi vid SMA. Smn-brist leder till en nedreglering av Akt-signalvägen [295]. Loganin, en neuroprotektiv iridoidglykosid, har beskrivits för att uppreglera BDNF- och Akt-signalering, vilket resulterar i förbättrad motorfunktion och milt förbättrad livslängd i SMNΔ7-möss [295].

IGF-1, en trofisk faktor som verkar både på muskel, motoneuronutveckling och överlevnad, reduceras i svåra SMA-musmodeller [215]. Systemisk administrering av IPLEX, ett rekombinant hIGF-1-komplex med rhIGFBP-3, motverkar motoneurondegeneration och förlust av motorisk funktion hos SMNΔ7-möss, med mindre effekter på överlevnaden [215].

Överuttrycket av IGF-1 viasystemiskt AAV1-förmedlat överuttryck orsakar en lätt uppreglering av livslängden och förbättrad motorisk koordination hos SMNΔ7-möss [294]. Muskel-specifikt överuttryck av IGF-1 genom myosin lätt kedja promotor SMNΔ7 möss hade en positiv effekt på myofiber storlek. Det ökar också djurens överlevnad men visade ingen signifikant gynnsam effekt på motorisk funktion [26].

Ändå anses IGF-1 fortfarande vara en SMN-oberoende kompletterande terapeutisk metod. Likaså har Olesoxime(OLEOS, NCT02628743), en liten oralt aktiv kolesterolliknande molekyl som riktar sig mot komponenter i mitokondriella permeabilitetskomplex, och därigenom förhindrar apoptotiska dödsvägar, testats. Emellertid visade denna läkemedelskandidat inte övertygande effekter i kliniska försök.

På preklinisk nivå bevarar Olesoxime mitokondriell homeostas och därmed motoneuronintegritet och minskar muskeldenervering, astroglios och mikroglial aktivering [25, 285]. De kliniska försöken med OLEOS med typ 2–3 SMA-patienter visade dock inte något signifikant fördelaktigt resultat.

For more information:1950477648nn@gmail.com