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In un recente studio pubblicato su Nature’s Experimental & Molecular Medicine da Mi-Yeon Kim e colleghi del Centro di ricerca sulle neuroscienze, Genuv Inc., Seoul, 03175, Repubblica di Corea, i ricercatori hanno sviluppato la piattaforma ATRIVIEW® per lo screening di molecole che promuovono la differenziazione delle cellule staminali neurali murine adulte (NSC).
La malattia di Alzheimer (AD) è una malattia che causa deterioramento cognitivo e perdita di memoria determinati dalla morte dei neuroni corticali e dell’ippocampo.
Sebbene le vie patogenetiche della malattia di Alzheimer non siano del tutto comprese, le placche amiloidi e i grovigli di proteina tau iperfosforilata interrompono le reti neuronali attraverso “il fallimento autofagico-lisosomiale, la perdita sinaptica, la disregolazione mitocondriale e la neuroinfiammazione”.
Nonostante la scoperta di farmaci contro il morbo di Alzheimer per rimuovere questi grovigli e placche tau, i farmaci modificanti la malattia si sono rivelati inefficaci. Migliorare la neurogenesi adulta nel cervello potrebbe essere un possibile metodo di trattamento della malattia di Alzheimer.
A proposito dello studio
“Nel presente studio, abbiamo cercato di verificare se il miglioramento della neurogenesi adulta da NSC endogene potrebbe ripristinare l’integrità della rete neuronale nelle regioni cerebrali colpite dei pazienti con AD”, spiegano gli autori.
Per l’analisi sono stati utilizzati modelli murini B6SJL-Tg (5XFAD) e wild-type (WT). I topi hanno ricevuto 0,1 mg per kg di Trametinib per 1,0 mesi, 1,5 mesi e 2,5 mesi tramite sonda gastrica una volta al giorno. Inoltre, agli animali sono state somministrate iniezioni intraperitoneali di Temozolomide (TMZ, 25 mg/kg) tre volte alla settimana per sei settimane.
Campioni di cervello murino sono stati sottoposti ad analisi immunoistochimiche e biochimiche ed esaminati utilizzando la microscopia confocale a scansione laser.
Inoltre, sono state eseguite l’analisi Western blot, la reazione a catena della polimerasi con trascrizione inversa quantitativa (qRT-PCR) e il sequenziamento dell’acido ribonucleico (RNA) di cellule intere. L’espressione genica è stata valutata eseguendo l’analisi dell’espressione genica differenziale e l’analisi dell’ontologia genetica.
Sono stati eseguiti test comportamentali, incluso il test di riconoscimento di oggetti nuovi e il test di condizionamento alla paura. I ricercatori hanno isolato le NSC primarie dalla zona subventricolare (SVZ) di topi C57BL/6 (di età compresa tra otto settimane) o di topi 5XFAD (di età compresa tra otto mesi) ed è stata eseguita una coltura della neurosfera.
Le cellule staminali pluripotenti indotte dall’uomo (iPSC) sono state ottenute da un paziente con AD (femmina, di età 33 anni) e da un individuo sano (femmina, di età 22 anni).
Le cellule staminali neurali sono state differenziate dalle iPSC. Le NSC ottenute da topi Tg2576,uno dei modelli murini di AD ben caratterizzati e ampiamente utilizzati, sono state utilizzate per lo screening di farmaci che potrebbero migliorare la differenziazione delle NSC adulte utilizzando la piattaforma ATRIVIEW®.
“Per determinare se la via della proteina chinasi attivata dal mitogeno (MEK)/chinasi correlata al segnale extracellulare (ERK) fosse attivata nelle NSC di topi modello AD con fenotipi della placca amiloide beta (Aβ), abbiamo misurato l’ERK fosforilata (pERK, la via a valle substrato del livello MEK1/2) nel cervello di topi modello WT e 5XFAD AD”, hanno spiegato gli autori.
Risultati
I ricercatori hanno esaminato 994 piccoli composti da un elenco di farmaci approvato dalla Food and Drug Administration (FDA) utilizzando NSC generate dal modello murino di malattia di Alzheimer Tg2576 per trovare piccole molecole che stimolano lo sviluppo neuronale.
Utilizzando l’analisi immunocitochimica fluorescente per esaminare la quantità di espressione di Tuj1 (β-tubulina di classe III neurone specifica), è stato dimostrato che 48 sostanze migliorano la differenziazione neuronale (un aumento minimo di due volte rispetto ai controlli).
SNR1611 (Trametinib), un inibitore selettivo di MEK-1/2 e farmaci antineoplastici autorizzati dalla FDA, è stato il successo più potente di un archivio di farmaci approvati dalla FDA. “Trametinib ha stimolato lo sviluppo neuronale delle cellule staminali neurali adulte nel modello murino della malattia di Alzheimer utilizzando lo strumento di screening basato sul fenotipo ATRIVIEW®”, dicono gli autori. “In vitro, Trametinib ha aumentato i livelli di P15 INK4b (che promuove l’arresto del ciclo cellulare) e del fattore proneuronale neurogenina 2 (Neurog2), rivelando un meccanismo mediante il quale l’inibizione di MEK1/2 guida la differenziazione neuronale”.
Trametinib, che inibisce l’attività MEK/ERK, ha potenziato la neurogenesi delle cellule staminali neurali nell’ippocampo, nella corteccia, nella zona subventricolare (SVZ) e nel giro dentato (DG) nel modello murino B6SJL-Tg AD.
Trametinib ha anche prodotto un ripristino funzionale della patogenesi dell’AD nel modello murino di AD riparando la struttura e la quantità dei neuroni cerebrali e recuperando le capacità cognitive.
Trametinib ha anche stimolato lo sviluppo neurogenico delle NSC prodotte da cellule staminali pluripotenti indotte da pazienti affetti da malattia di Alzheimer, indicandone il potenziale terapeutico.
La terapia con Trametinib ha cambiato la morfologia delle NSC in cellule simili ai neuroni. Trametinib ha prevenuto la proliferazione [in base ai livelli di antigene nucleare delle cellule proliferanti (PCNA)] e ha indotto la differenziazione neuronale (livelli di Tuj1), ma non la differenziazione astrocitica [in base ai livelli di proteina acida fibrillare gliale (GFAP)] di cellule staminali neurali adulte ottenute da topi murini C57B/L6 animali nel terreno di coltura con fattori di crescita (20 ng/ml di fattore di crescita epidermico (EGF) e fattore basico di crescita dei fibroblasti (bFGF)].
La somministrazione di Trametinib (per animali 5XFAD di età compresa tra 2,5 e cinque mesi) ha ridotto il livello di pERK in entrambe le posizioni, dimostrando che Trametinib è penetrato nel cervello dei topi 5XFAD e ha soppresso la segnalazione MEK-ERK.
Inoltre, Trametinib ha aumentato l’espressione dei geni bersaglio della neurogenina 2 (Ngn2) come Ebf-1, Ebf-3, Nescient helix loop helix 2 (Nhlh-2), Iroquois Homeobox 3 (Irx-3), Irx5, SRY-Box Transcription Fattore 14 (Sox-14), E-Cadherin (Cdh1) e fattore di trascrizione del dominio TEA 4 (Tead-4).
Trametinib ha anche ridotto la quantità di proteina beta amiloide, di caspasi-3 attiva e di poli polimerasi (ADP-ribosio) scissa (PARP).
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Altri inibitori di MEK1/2 (PD184352, AZD8330, PD318088, Refametinib e AS703026) hanno stimolato la differenziazione neuronale nelle NSC embrionali, dimostrando che l’inibizione di MEK1/2 ha promosso la differenziazione neuronale.
Sulla base dei risultati dello studio, il ripristino della neurogenesi endogena dell’adulto con Trametinib tramite l’inibizione di MEK/ERK potrebbe rappresentare un potenziale approccio terapeutico alla malattia di Alzheimer.
Fonte: Nature’s Experimental & Molecular Medicine
