In vitro effects of new synthetic and natural compounds on mouse and human neural stem cells and adult neurogenesis in Alzheimer's disease
Authors: Χαρού Δέσποινα 
Published: June 2024

Η νευρογένεση στον εγκέφαλο των ενήλικων θηλαστικών μειώνεται σημαντικά μετά τη γέννηση, αλλά βασικές νευρογενετικές εστίες παραμένουν στον φλοιό και τον ιππόκαμπο σε διάφορα θηλαστικά, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπου. Είναι σημαντικό ότι η εξασθενημένη νευρογένεση στους ενήλικες έχει συνδεθεί με την παθολογία της Νόσου Αλτσχάιμερ (AD), παρέχοντας μια πολλά υποσχόμενη νέα οδό για θεραπευτική παρέμβαση. Ωστόσο, υπάρχουν σημαντικές τεχνικές προκλήσεις στη χρήση μοντέλων in-vivo για την αναγνώριση νέων νευρογενετικών ουσιών, όπως η σπανιότητα των νευρικών βλαστοκυττάρων (NSCs) στον εγκέφαλο των ενηλίκων, οι διαφορές μεταξύ μοντέλων ποντικού και ανθρώπου ή οι ηθικές επιπτώσεις. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, χρησιμοποιήθηκε ένας συνδυασμός συμπληρωματικών μοντέλων βλαστοκυττάρων ποντικού και ανθρώπου για την in vitro αναγνώριση και τον χαρακτηρισμό νέων νευρογενετικών ουσιών, με στόχο την υπέρβαση ορισμένων από τους προηγούμενους περιορισμούς. Βασιζόμενοι σε προηγούμενες εργασίες, αυτή η προσπάθεια δοκιμής φαρμάκων επικεντρώθηκε στον brain-derived neurotrophic factor (BDNF), ως ένα κρίσιμο νευροτροφικό παράγοντα που ρυθμίζει την ανάπτυξη και τη διαφοροποίηση των νευρώνων μέσω του υποδοχέα του, tyrosine receptor kinase B (TrkB). Αρχικά, περιγράφεται μια εκτενής διερεύνηση τριών βιβλιοθηκών μικρών μορίων από τη συνεργασία EuroNeurotrophin, αξιολογώντας την ικανότητα των ουσιών να αποτρέψουν τον κυτταρικό θάνατο και να προάγουν τον πολλαπλασιασμό μέσω του μονοπατιού BDNF/TrkB. Τα πιο υποσχόμενα μόρια εξετάστηκαν επιπλέον χρησιμοποιώντας ενήλικα πρωτογενή νευρικά βλαστοκύτταρα ιππόκαμπου ποντικού και εμβρυονικά βλαστοκύτταρα φλοιού, ερευνώντας αν οι ουσίες μπορούν να αντιμετωπίσουν τον κυτταρικό θάνατο που προκαλείται από το Αμυλοειδές-β (Aβ), απουσία EGF/FGF και να προάγουν τον πολλαπλασιασμό, ενεργώντας συγκεκριμένα μέσω της ενεργοποίησης του TrkB. Επιλεγμένοι υποψήφιοι δοκιμάστηκαν επίσης για την ικανότητά τους να αυξήσουν τους αστροκυτταρικούς γονιδιακούς δείκτες που εμπλέκονται στη διατήρηση των NSCs, να προστατεύσουν τους νευρώνες του ιππόκαμπου από την τοξικότητα του Αβ και να αποτρέψουν την απώλεια συνάψεων μετά τη έκθεση σε Αβ. Στοχεύοντας στη μετάφραση αυτής της διερεύνησης σε ανθρώπινα κύτταρα, χρησιμοποιήθηκαν νευρικά προγονικά κύτταρα (NPCs) διαφοροποιημένα από τρεις ανθρώπινες επαγόμενες πολυδύναμες βλαστοκυτταρικές σειρές από υγιείς παρόχους και ασθενείς με AD, για τον περαιτέρω χαρακτηρισμό δύο υποψήφιων μορίων υψηλής προτεραιότητας. Αυτά τα πειράματα υποστήριξαν ότι τα μόρια ENT-A011 και ENT-A061 προήγαγαν επιτυχώς τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό και απέτρεψαν τον κυτταρικό θάνατο μετά από τοξικότητα με Αβ σε ανθρώπινα NPCs. Τέλος, εστιάζοντας στο ENT-A011, χρησιμοποιήθηκε ανάλυση RNA-seq για να δειχθεί ότι η ουσία δρα μέσω ενός βασικού γονιδιακού δικτύου που είναι κοινό με τον BDNF, υπογραμμίζοντας βασικές πτυχές του τρόπου με τον οποίο διαμεσολαβείται η δράση της ουσίας στα ανθρώπινα NPCs. Συνολικά, αυτή η εργασία παρέχει ένα σύνολο νέων πολλά υποσχόμενων συνθετικών και φυσικών μιμητικών μορίων του BDNF, με πιθανές νευρογενετικές και νευροπροστατευτικές δράσεις στη νόσο του Αλτσχάιμερ, συμπεριλαμβανομένων υποψηφίων υψηλής προτεραιότητας με αποδεδειγμένο μεταφραστικό ενδιαφέρον για περαιτέρω δοκιμές. Χρησιμοποιώντας εξειδικευμένα in vitro διερεύνηση βασισμένη σε βλαστοκύτταρα, αυτή η εργασία στοχεύει στο να προάγει την επαναχρησιμοποίηση, τη μείωση και τη βελτίωση της χρήσης μοντέλων ζώων, προωθώντας τη χρήση συστημάτων βλαστοκυττάρων για τη γρήγορη αναγνώριση ανταγωνιστικών θεραπευτικών υποψηφίων.