Selektywna modulacja receptora PPARγ przez amorfrutynę B jako nowatorskie podejście terapeutyczne wobec wywołanych chemioterapią uszkodzeń komórek mózgu ssaków

CELE PROJEKTU BADAWCZEGO
Według WHO szacowana częstość występowania wszystkich nowotworów w ciągu 5 lat na całym świecie przekroczyła 50,5 miliona przypadków w 2020 r. Środki chemioterapeutyczne skutecznie zabijają komórki nowotworowe, ale powodują również poważne skutki uboczne w niedocelowych komórkach mózgowych, prowadząc do upośledzenia funkcji poznawczych. Ponad 90% pacjentów leczonych chemioterapią zgłasza trudności poznawcze nawet po 5 latach od zakończenia leczenia. Najczęściej stosowanym środkiem chemioterapeutycznym jest 5-fluorouracyl (5FU), który oprócz
właściwości przeciwnowotworowych, wydaje się zmniejszać neurogenezę hipokampa, upośledzać mielinizację i zmniejszać wydzielanie dopaminy, a także syntezę BDNF. Istnieje silna potrzeba zidentyfikowania mechanizmów toksyczności indukowanej chemioterapią dla komórek mózgowych i znalezienia terapii, które mogą skutecznie chronić neurony mózgowe i komórki glejowe przed uszkodzeniami indukowanymi przez 5FU. Proliferator-activated receptor gamma (PPARγ) jest obecnie uważany za bardzo obiecujący cel w leczeniu neurodegeneracji. Chociaż aktywacja PPARγ wydawała się korzystna dla komórek mózgowych, użyteczność pełnych agonistów PPARγ, takich jak tiazolidynodiony (TZD), została zakwestionowana ze względu na hepatotoksyczność i kardiotoksyczność. W niniejszym artykule proponujemy nową strategię leczenia opartą na selektywnej modulacji PPARγ za pomocą amorfrutyny B w celu zmniejszenia uszkodzeń komórek nerwowych i glejowych wywołanych chemioterapią oraz osłabienia związanego z tym stanu zapalnego zależnego od mikrogleju. Amorfrutyna B jest selektywnym modulatorem PPARγ (SPPARγM), który działa jako częściowy agonista PPARγ i nie powoduje skutków ubocznych charakterystycznych dla TZD. Nie ma żadnego raportu wykazującego ochronną zdolność SPPARγM przed toksycznością wywołaną chemioterapią dla komórek mózgowych, co skłania nas do zbadania tego problemu badawczego. Nasza grupa badawcza niedawno opublikowała dowód koncepcji neuroprotekcji przypisywanej amorfrutynie B. Biorąc pod uwagę bezpieczny profil farmakologiczny amorfrutyny B, przewidujemy, że amorfrutyna B ochroni komórki mózgowe przed uszkodzeniami wywołanymi przez 5FU i związanym z nimi neurozapaleniem. Ponadto spodziewamy się, że amorfrutyna B nie osłabi skuteczności przeciwnowotworowej 5FU. PROJEKT MA NA CELU 1) ocenę wpływu amorfrutyny B na skuteczność przeciwnowotworową leczenia 5FU komórek nowotworowych; 2) ocenę zdolności ochronnych amorfrutyny B w eksperymentalnym modelu uszkodzenia neuronów, oligodendrocytów i mikrogleju wywołanego przez 5FU; 3) określenie molekularnych mechanizmów działania amorfrutyny B w komórkach mózgowych poddanych leczeniu 5FU, w tym analizy epigenetyczne. HIPOTEZA BADAWCZA ZAKŁADA, że amorfrutyna B nie zmniejsza przeciwnowotworowych efektów 5FU (ani nawet ich nie potęguje) i hamuje zarówno uszkodzenia komórek mózgowych (neuronów, oligodendrocytów) wywołane przez 5FU, jak i zależną od mikrogleju odpowiedź zapalną na 5FU METODOKI PROJEKTU Wszystkie eksperymenty zostaną przeprowadzone in vitro na linii komórek ludzkiego raka piersi, mysich pierwotnych komórkach nerwowych i/lub ludzkich neuronach pochodzących z iPSC, mysich pierwotnych oligodendrocytach i/lub ludzkich oligodendrocytach pochodzących z iPSC oraz linii komórek mikrogleju. Potencjał ochronny amorfrutyny B zostanie oceniony w odniesieniu do martwicy, apoptozy, autofagii, ścieżek związanych z PPARγ, a także neurozapalenia i stanów epigenetycznych. WPŁYW NA ROZWÓJ NAUKI Proponowana farmakoterapia oparta na amorfrutynie B daje perspektywy skutecznej ochrony komórek mózgowych przed skutkami ubocznymi chemioterapii 5FU. Wpływ projektu na obszar badań będzie polegał na: 1) Określeniu zarówno zakresu uszkodzeń wywołanych przez 5FU, jak i specyficznych mechanizmów jego działania na poszczególne typy niezłośliwych komórek mózgowych (neurony, oligodendrocyty i mikroglej). 2) Ocenie zdolności ochronnych amorfrutyny B przed uszkodzeniami komórek mózgowych wywołanymi przez 5FU i związanym z nimi stanem zapalnym. 3) Weryfikacja wpływu amorfrutyny B na apoptozę indukowaną 5FU, autofagię i modyfikację statusu epigenetycznego komórek neuronalnych i/lub glejowych. 4) Wykorzystanie amorfrutyny B jako wzorca do projektowania nowych leków do leczenia skutków ubocznych wywołanych chemioterapią w mózgu niezłośliwym. 5) Zmniejszenie dawki leku przeciwnowotworowego ze względu na możliwe działanie synergistyczne amorfrutyny B i 5FU. Postulujemy, że przyszłe leczenie toksyczności wywołanej chemioterapią w komórkach mózgu powinno obejmować wiele populacji komórek, a te połączone efekty farmakoterapii opartej na amorfrutynie B mogą wówczas powodować poprawę poznawczego i psychologicznego dobrostanu pacjentów.