Kalıtsal retinal dejenerasyonlarda poli-ADP-riboz polimeraz (PARP) inhibitörlerinin olası nöroprotektif etkisinin incelenmesi
Repurposing poly-adp-ribose polymerase (PARP) inhibitors for possible neuroprotective effects in hereditary retinal degenerations
Yazar: PAKİZE NUR AKKAYA
Danışman: PROF. DR. ÇİĞDEM ELMAS ; DR. AYŞE SAHABOĞLU
Gazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Histoloji ve Embriyoloji = Histology and Embryology
Dizin: Göz = Eye ; Göz hastalıkları = Eye diseases ; Nöroproteksiyon = Neuroprotection ; Poli (ADP-riboz) polimerazlar = Poly (ADP-ribose) polymerases ; Retina = Retina ; Retina dejenerasyonu = Retinal degeneration

Özet:
Poli-ADP-riboz polimeraz-1 (PARP1) enzimi hücresel fizyolojik koşullarda DNA tamirini gerçekleştirerek hücrenin genetik stabilitesinin korunmasında görev alan bir enzimdir. PARP1, DNA tamiri sürecinde, PARilasyon olayıyla, poli-ADP-riboz (PAR) polimerleri üretmekte; bu yapılar hedef proteine eklenerek kırık zincirin onarılması sağlanmaktadır. Retinitis pigmentosa gibi kalıtsal retinal dejenerasyonlarda genetik mutasyonlara bağlı olarak aşırı DNA hasarının gerçekleştiği, PARP aktivitesinin aşırı arttığı ve bu durumun PAR polimerlerinin birikimine neden olarak PARthanatos adı verilen bir ölüm yolağıyla fotoreseptör kaybına neden olduğu düşünülmektedir. PARP inhibitörleri ise klinikte kanser tedavilerinde kullanılan ya da klinik çalışmaları devam eden farmakolojik ajanlardır. Bu çalışmada PARP1 inhibitörlerinden Olaparib, Talazoparib (BMN-673) ve 3-Aminobenzamid' in (3AB) kalıtsal retinal dejenerasyon modellerinden biri olan, PRPH2 geni mutasyonlu rd2 model (yavaş retinal dejenerasyon) farelerdeki nöroprotektif etkisi immünohistokimyasal, immünfloresan ve TUNEL yöntemleriyle araştırılmıştır. İmmunohistokimyasal incelemelerde rd2 modeliyle yapılan in vitro retina organ kültürlerinde aşırı PAR birikimi olduğu; buna karşın farklı dozlarda kullanılan her üç PARP inhibitöründen 100nM Olaparib, 3nM BMN-673 ve 10nM 3AB' nin PAR birikimini anlamlı şekilde azalttığı gözlemlenmiştir. TUNEL yönteminde ise rd2 in vitro retinal kültürlerdeki fotoreseptör hücre ölümü 100nM Olaparib, 3nM BMN-673 ve 10nM 3AB uygulanan gruplarda anlamlı şekilde azalmıştır. Her iki yöntemde de en etkili PARP inhibitörü BMN-673 olarak tespit edilmiştir. Ayrıca fotoreseptör tabakasını ve Koni fotoreseptörlerini korumada, Müller hücre aktivitesini ve ekstrasellüler vezikül aktivitesini azaltmada, fotoreseptörlerdeki Rodopsin yoğunluğunu korumada da rd2 model için bu inhibitörlerin nöroprotektif etkisi olduğu; en etkili olanın ise 3nM BMN-673 olduğu bulunmuştur. PARP inhibitörlerinin PRPH2 geni mutasyonlu kalıtsal retinal dejenerasyonlarda fotoreseptörleri koruyarak görme kaybını önleyebileceği, gelecekte terapi yöntemi olabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Poly-ADP-ribose polymerase-1 (PARP1) enzyme is involved in maintaining the cellular genetic stability by facilitating DNA repair process under physiological conditions. During the DNA repair process, PARP1 produces poly ADP-ribose (PAR) polymers, PARylates itself and other proteins to repair the broken chain. In hereditary retinal degenerations such as Retinitis pigmentosa, excessive DNA damage occurs due to genetic mutations, PARP activity increased excessively and this causes the accumulation of PAR polymers, resulting in photoreceptor loss through a death pathway called PARthanatos. PARP inhibitors are clinically used in cancer treatments or clinical studies. In this study, the neuroprotective effect of PARP1 inhibitors Olaparib, Talazoparib (BMN-673), 3-Aminobenzamide (3AB) was investigated in rd2 model (slow retinal degeneration) with PRPH2 gene mutation, a hereditary retinal degeneration model, by immunohistochemical, immunofluorescence and TUNEL methods. Excessive PAR accumulation in photoreceptors was observed in rd2 in vitro retinal cultures, but the groups treated with 100nM Olaparib, 3nM BMN-673, 10nM 3AB significantly reduced PAR accumulation. According to the TUNEL method photoreceptor cell death reducud significantly in retinal cultures from rd2 mice treated with 100nM Olaparib, 3nM BMN-673, 10nM 3AB. The most effective PARP inhibitor was BMN-673. In addition, it has been found that these inhibitors have neuroprotective effects in protecting photoreceptor layer and Cone photoreceptors, reducing Müller cell activity and extracellular vesicle activity and preserving rhodopsin density in photoreceptors, the most effective was 3nM BMN-673. PARP inhibitors could prevent vision loss by protecting photoreceptors in hereditary retinal degenerations with PRPH2 gene mutation and may be therapeutic targets for the future.