Нажмите "Enter", чтобы перейти к контенту

Tau Biology и Tau-Directed Therapy для болезни Альцгеймера

Tau Biology and Tau-Directed Therapies for Alzheimer’s Disease
Источник: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4757605/

Болезнь Альцгеймера (AD) характеризуется постепенной потерей когнитивных функций. Гистопатологически AD определяется наличием внеклеточных амилоидных бляшек, содержащих Aβ и внутриклеточных нейрофибриллярных клубок, состоящих из гиперфосфорилированных тау-белков. Согласно принятой в настоящее время гипотезе амилоидного каскада, патология Aβ является основной движущей силой патогенеза AD, которая затем вызывает изменения в тау-белке, приводящие к нейродегенеративному каскаду во время прогрессирования заболевания. Поскольку многие ранние испытания на наркотики, направленные на предотвращение патологии Аβ, не продемонстрировали эффективность, тау и микротрубочки оказались в фокусе как видные нисходящие цели. Целью статьи является разработка современной концепции участия тау в нейродегенеративной триаде синаптической потери, гибели клеток и дендритного упрощения. Затем будет введена функция tau в качестве белка, связанного с микротрубочками, и многостороннего партнера по взаимодействию, и обоснование и ход текущей тау-направленной терапии будут обсуждаться в биологическом контексте.

Олигомерные, растворимые Aβ оказывают токсические эффекты, которые по меньшей мере частично опосредуются через тау-белок, индуцируя нейродегенеративную триаду потери синапса, дендритного упрощения и гибели клеток при болезни Альцгеймера.
              
              
                Снижение агрегации тау или снижение уровня потенциально токсичных видов тау может быть перспективным терапевтическим подходом.
              
              
                Большинство препаратов, которые в настоящее время находятся в клинических испытаниях, не квалифицируются как в основном тау-таргетирующие агенты, поскольку они обладают плейотропными действиями, и доказательства того, что они проявляют свою основную биологическую функцию на тау, являются слабыми.

Болезнь Альцгеймера (AD) является наиболее распространенным нейродегенеративным расстройством и клинически определяется прогрессирующей потерей когнитивных функций, что приводит к тяжелой деменции [1]. Более 95% случаев AD заканчиваются с наибольшим фактором риска, являющимся преклонным возрастом. Другие факторы риска включают аллель аполипопротеина e4 [2, 3], факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний [4, 5], воспаление [6] и травматическое повреждение головного мозга [7].

Гистопатологически AD характеризуется наличием внеклеточных амилоидных бляшек, содержащих агрегированный фрагмент пептида белка предшественника амилоида (APP) Aβ и внутриклеточные нейрофибриллярные клубочки (NFT), состоящие из гиперфосфорилированных тау-белков в парных спиральных или прямых нитях (PHFs, SFs) [8] , Мозги пациентов с продвинутой AD демонстрируют резкую усадку из-за обширной потери клеток. Однако стало очевидно, что изменения в мозге могут начаться за 20 или более лет до появления когнитивных симптомов, и это связано с потерей синаптических контактов и изменениями в морфологии нейронов [9, 10]. Что касается тау-патологии, то формирование NFT распространяется на различные области мозга после стереотипной картины шести невропатологических этапов [11]. На первых двух этапах пациенты когнитивно не ослабевают.

Микроскопический анализ мозга пациентов с АД и различных моделей животных выявил нейродегенеративную триаду клеточных изменений, которые сопровождают развитие болезни. Нейродегенеративная триада состоит из (1) уменьшения плотности и изменения формы дендритных шипов, которые представляют собой постсинаптический сайт самого возбуждающего входа в нейронах [12, 13], (2) потерю нейронов в отдельных областях мозга [14] и (3) дендритное упрощение в подмножестве нейронов [15] (рис.1). 1Изведенная амилоидная каскадная гипотеза и нейродегенеративная триада при болезни Альцгеймера. Схема показывает, как олигомерный Аβ индуцирует нейродегенеративную триаду синаптических изменений, дендритное упрощение и потерю нейрона через тау-зависимые и независимые механизмы. Сайты потенциальных терапевтических вмешательств против тау-патологии отмечены синим цветом. См. Текст для подробностей. GSK3β гликогенсинтаза киназа 3β

Для развития механизмов, основанных на механизме, необходимо понимать связь между гистопатологическими нарушениями и нейродегенеративной триадой. Так называемая «гипотеза амилоидного каскада» стала предметом многих исследований в области AD, и ее полностью поддерживает наблюдение, что семейные формы AD (FAD) (которые составляют менее 5% всех случаев AD) связаны с повышенное образование Aβ [16]. В оригинальной гипотезе амилоида постулируется, что накопление Aβ в мозге является основным фактором, влияющим на патогенез AD. Однако анализ распределения гистопатологических поражений показал, что включения тау гораздо лучше коррелируют с когнитивными нарушениями, чем амилоидные бляшки [17]. Исследования клеток и эксперименты на животных подтвердили, что олигомерные, растворимые Aβ, а не нерастворимые амилоидные бляшки оказывают токсическое действие и что нейродегенеративные изменения опосредуются, по крайней мере, частично путем изменения тау-белка посредством трансмембранной сигнализации (фиг.1) [13, 18-22] ,

Таким образом, согласно модифицированной гипотезе амилоидного каскада, растворимые олигомерные сборки Aβ индуцируют нейродегенеративную триаду [23]. Aβ приводит к активации кальцинезависимого фосфатазного кальцинейрина (PP2B) посредством активации N-метил-d-аспартата (NMDA) глутаматного рецептора (NMDAR) [19, 24-27], но также не зависящая от кальция NMDAR-сигнализация сообщили [28]. Кроме того, наблюдались повышенные уровни кальция, вызванные активацией метаботропного рецептора 5 глутамата 5 [29-31] или L-типа с кальциевым каналом с напряжением [32, 33]. Несмотря на общее участие кальцинеурина, события в нисходящем потоке кажутся механически отличными (рис.1, нижняя часть). Наличие олигомерного Aβ достаточно, чтобы вызвать потерю дендритных шипов и сдвиг морфологии позвоночника от гриба до короткого, в то время как смерть нейронов связана с совместным действием Aβ и tau [24]. Тау-опосредованная гибель клеток требует повышенного фосфорилирования (гиперфосфорилирования) тау и активации гликогенсинтазы киназы 3β (GSK3β). Растворимая, гиперфосфорилируемая имитационная конструкция тау индуцировала гибель клеток как таковую, что указывает на то, что гиперфосфорилирование тау является определяющим фактором в гибели клеток, вызванной Aβ, что тау-токсичность не требует образования агрегатов Tau более высокого порядка (таких как PHF или NFT) и что гиперфосфорилированный тау убивает нейроны механизмом «токсического усиления функции» [24, 34-36]. Механизмы, которые участвуют в опосредовании дендритного упрощения, гораздо менее понятны, хотя дендритные изменения уже давно признаны в AD. Очень недавние данные, использующие модель ex vivo тау и опосредуемой Aβ дегенерацией, показывают, что и дендритное упрощение механически отличается от двух других аспектов нейродегенеративной триады и связано с дисрегуляцией динамики микротрубочек дендритным тау, который дефосфорилируется на определенных участках [37 ]. Следует отметить, что три аспекта нейродегенеративной триады также различны по своей специфике региона; дендритное упрощение ограничивается основными нейронами области CA1 гиппокампа [37, 38], тогда как потеря нейронов происходит главным образом в области CA3 [24]. Изменения позвоночника более широко распространены в гиппокампе.

AD-родственные нейронные изменения развиваются в течение многих лет, и различные аспекты нейродегенеративной триады могут возникать в разные моменты времени. Результаты моделей животных и органотипических культур показывают, что синаптические изменения и потеря дендритных шипов происходят очень рано во время прогрессирования заболевания [39] и обратимы путем восстановления сигнального пути cAMP / PKA / CREB или уменьшения количества Aβ [19, 40]. Дендритное упрощение и потеря нейронов, по-видимому, развиваются позднее во время болезни, что указывает на то, что тау-зависимые аспекты нейродегенеративной триады характерны для дальнейшего развития AD. Очевидно, что потеря нейронов не обратима, в то время как неясно, можно ли изменить дендритное упрощение. Следует также отметить, что синаптические потери и дендритное упрощение опосредуются нарушением цитоскелета, повышая вероятность того, что лекарственные средства, которые модулируют динамику цитоскелета, в частности динамичность сети микротрубочек, могут быть терапевтического использования для противодействия изменениям, которые опосредуются с помощью тау-зависимых или независимых механизмов (см. ниже).

Первоначально поиск терапевтических вмешательств для лечения АД в значительной степени был сосредоточен на Aβ-части патологии, поскольку он находится выше по течению от нейродегенеративного каскада (последние обзоры см., Например, [41, 42]). Однако также стало очевидным, что Aβ обладает физиологическими функциями и что секретазы, которые расщепляют APP, участвуют во многих биологических процессах, что затрудняет терапевтическое вмешательство в количество или обработку Aβ. Как следствие, тау и микротрубочки как видные нисходящие мишени каскада вступили в фокус. Обнаружение того, что потеря тау у животных KO не оказывает существенного влияния на развитие и функцию мозга [43, 44], также способствовала разработке стратегий, направленных на тау, поскольку можно было ожидать, что модуляция количества тау будет иметь меньше побочных эффектов , Однако следует учитывать, что функциональная избыточность белков, связанных с нейрональными микротрубочками, может ограничивать влияние истощения тау, поскольку изменения в экспрессии MAP1A, MAP1B и MAP2 были зарегистрированы у животных Tau KO [45]. Кроме того, мышечная слабость и некоторая гиперактивность наблюдались [46], а отсутствие функционального тау может сделать центральную нервную систему (ЦНС) более уязвимой для вторичных оскорблений [47].

Тау-белки представляют собой связанные с микротрубочками белки (MAP), которые обильны в нейронах центральной и периферической нервной системы позвоночных животных. Тау обогащен аксоном, где он проявляет проксимально-дистальный градиент во время развития [48]. Человеческие тау-белки кодируются одним геном на хромосоме 17q21, который состоит из 16 экзонов (рис.2, сверху). В ЦНС шесть изоформ тау получают путем альтернативного сплайсинга трех экзонов (рис. 2, красные ящики). Распространение тау, в частности увеличение образования более длинных тау-изоформ, может способствовать тауопатиям [49], а распределение формы формы тау также может быть модулировано образованием гранул напряжений [50]. 2Транспортные варианты и функциональная организация тау. Эксонная структура тау с официальной нумерацией показана сверху. Часто используемая обычная номенклатура в соответствии с Andreadis et al. [138] показано в скобках. Экзоны, выраженные в ЦНС тау, обозначены темно-серыми (конститутивно присутствующими) и красными (альтернативно сплайсированными). Экзоны, которые присутствуют только в форме PNS тау, обозначены светло-серыми. Ниже показана функциональная организация самой длинной изоформы человеческого ЦНС (441 тау). Показаны сайты фосфорилирования, которые были идентифицированы в PHF-tau с помощью масс-спектрометрии в соответствии с [139]. Показано, что сайты расщепления Calpain и caspase-3, которые были вовлечены в производство нейротоксических тау-фрагментов, показаны в соответствии с [58, 140] (наконечники стрел). Регионы повторения, которые составляют основную часть взаимодействия с микротрубочками, обозначены как R1-R4. CTR C-концевая область, область связывания микротрубочек MBR, микротрубочка MT, парные спиральные нити PHFs, область, богатая пролином PRR

Тау принадлежит к основным фосфопротеинам в головном мозге, а PHF-tau фосфорилируется на нескольких остатках серина и треонина (рис.2). Аномально фосфорилированный тау наблюдался в отдельных подкорковых областях задолго до его присутствия в коре головного мозга, что могло указывать на то, что болезноподобное фосфорилирование происходит уже в ранних доклинических болезненных состояниях [51]. Кроме того, tau подвержен различным другим посттрансляционным модификациям, включая O-гликозилирование, убиквитинирование, метилирование и ацетилирование [52]. Интересно отметить, что ацетилирование тау в Lys174 недавно было идентифицировано как ранняя модификация мозга у пациентов с AD, что замедлило перенос тау в модели мыши и способствовало тау-агрегации [53]. Кроме того, было обнаружено N- и С-терминальное усечение тау, что может повлиять на его взаимодействие с микротрубочками, агрегацию в нити и клеточную локализацию [54, 55]. Протеолитическое расщепление тау может быть очень актуальным для развития и прогрессирования заболевания, поскольку оно может генерировать нейротоксичные фрагменты [56-59] (рис.2).

Тау вписывается в класс внутренне неупорядоченных белков, которые способны взаимодействовать с большим количеством партнеров, тем самым выступая в качестве концентраторов в сетях взаимодействия белково-белковых клеток [60]. В дополнение к микротрубочкам было идентифицировано несколько партнеров по взаимодействию тау, которые могут иметь функциональное значение. К ним относятся мембранно-ассоциированные белки, такие как аннексин А2, который вносит вклад в локализацию аксонов тау [61, 62], нерецепторные тирозинкиназы src-семейства, такие как fyn [63], которые могут участвовать в назначении токсичности Aβ на пост- синапсом [64] и белковой фосфатазой 2А, которая является первичной тау-фосфатазой [65, 66].

На основе функции и аминокислотного состава можно выделить четыре области tau (рис.2). (1) N-концевая проекционная область, которая выступает из поверхности микротрубочек, когда tau связана с микротрубочками, (2) богатая пролином область (PRR), (3) область связывания микротрубочек (MBR), (4) C-концевой области (CTR). N-концевая область, по-видимому, служит в качестве спейсера для отделения аксонных микротрубочек и может также действовать как линкер для мембранных компонентов, таких как аннексин A2 [62, 67]. PRR необходим для зародышеобразования микротрубочек и содержит также участок взаимодействия фин [68, 69], а CTR участвует в регуляции активности тау, чтобы индуцировать полимеризацию микротрубочек и его взаимодействие с плазматической мембраной [68, 70].

Доминирующими партнерами по взаимодействию Тау являются микротрубочки, и более 80% тау связано с микротрубочками в процессах нейронов в каждый момент времени [61, 71]. Связывание тау с микротрубочками происходит через три или четыре несовершенных 18-аминокислотных повтора (R1-R4), разделенных линкерными последовательностями из 13-14 аминокислот. Повторители расположены в MBR с одним повторением в качестве основного взаимодействующего микротрубочка [72] (рис.2). В нейронных процессах tau показывает очень короткое время взаимодействия с микротрубочками (40 мс) и взаимодействует через механизм «поцелуй и хоп» [73]. Этот механизм дает объяснение, почему тау, хотя в каждый момент времени, в основном связанный с микротрубочками, не мешает процессам переноса аксонов [74]. Кроме того, он объясняет, почему tau может иметь несколько партнеров по взаимодействию в дополнение к микротрубочкам и присутствует в разных клеточных компартментах. MBR также участвует в других взаимодействиях, например. связывание тау до актиновых филаментов и белковой фосфатазы 2А и требуется для агрегации тау в ФФГ [75].

Образование тау-агрегатов наблюдалось не только в AD, но и в некоторых других заболеваниях, которые в настоящее время обозначены как «tauopathies». Некоторые тауопатии, но не AD [в частности, случаи аутосомно-доминантного нейродегенеративного расстройства Фронтотемпоральная деменция и паркинсонизм, связанные с хромосомой 17 (FTDP-17)], вызваны мутациями в гене тау [49]. Экзонические мутации FTDP-17 в гене tau часто используются для моделирования AD-подобной патологии тау на животных моделях; однако участие тау в случаях FTDP-17 может быть механически отличным от не мутированного тау в AD и отличается от невропатологии человека [24, 76]. Прошлые исследования сконцентрировались на влиянии высших тау-агрегатов как токсичных видов; однако данные свидетельствуют о том, что, подобно Aβ, олигомерные тау, а не более высокие агрегаты, представляют собой токсичные виды [77]. Такое мнение подтверждается также обнаружением того, что растворимое гиперфосфорилирование-имитация тау приобретает токсические свойства в человеческих модельных нейронах, культурах ex vivo и моделях животных [34, 35, 78].

На основе биологии тау и его участия в нейродегенеративном процессе можно было бы предусмотреть несколько целевых механизмов. Одним из аспектов было бы рассмотрение посттрансляционных модификаций тау путем ингибирования киназ, таких как GSK3β, способствующих активности PP2A или влияющих на ацетилирование. Такие подходы рассматриваются в другом месте [41] и не будут обсуждаться в этой статье, поскольку они специально не направлены на tau. Второй целью может быть агрегация tau. Третьей целью может быть общее количество тау или отдельных патологически модифицированных видов тау.

До сих пор для клинического тестирования прогрессировали лишь несколько соединений, которые, как утверждается, относятся к тау или основной мишени тау, микротрубочек. Один из них — TRx0237 (модифицированный метиленовый синий, Rember®), ингибитор агрегации тау, другие — стабилизатор микротрубочек BMS-241027 (эпотилон D) и лечение, что может уменьшить количество тау-белка или фосфотау (davunetide, sGC- 1061, подходы к иммунизации). Они будут обсуждаться в следующем разделе.

TRx0237 (LMTX ™), химическое название метилтионийхлорид, представляет собой модифицированный вариант маломолекулярного препарата Rember® (метиленовый синий), который уменьшает агрегацию тау среди других видов деятельности. Исходное соединение, метиленовое синее, имеет долгую историю и используется для лечения малярии и ряда других состояний (исторический обзор см. В [79]). В 1996 году сообщалось, что метиленовый синий ингибирует тау-агрегацию in vitro, блокируя взаимодействие таутау-связывания, которое происходит через MBR [80] (см. Рисунок 2). Механизм может включать цистеиновое окисление тау в MBR, поскольку метиленовая синь вызывала соответствующее окисление in vitro [81]. Таким образом, обоснование применения TRx0237 состоит в том, что образование агрегатов является механизмом, при котором тау становится токсичным, и что ингибирование агрегации может снизить прирост токсичности (см. Рис.1).

В исследовании фазы II лечение метиленовым синим в течение 50 недель приводило к улучшению когнитивной функции [по определению шкалы оценки болезни Альцгеймера — когнитивной подшкалой (ADAS-cog)] у пациентов с легкой и умеренной АД [82]. Положительные эффекты наблюдались при 138 мг / сут, тогда как более высокая доза (228 мг / день) была неэффективной. Предполагалось, что отказ от реакции дозы обусловлен различиями в окислительно-восстановительной обработке и абсорбции [83]. Это привело к синтезу LMTX ™ как более стабильной формы для применения в восстановленном состоянии [84]. LMTX ™ ингибировал агрегацию тау в клеточном анализе и уменьшало агрегацию тау и спадало ухудшение обучения в двух моделях мыши, подверженных тау-агрегации, которые выражали либо усеченный слитый белок тау, либо полноразмерный тау-белок с мутациями FTDP-17 [85]. В настоящее время LMTX ™ тестируется в нескольких исследованиях у пациентов с легкой до умеренной AD и поведенческого варианта лобно-височной деменции при концентрациях 100-300 мг / сут. Ожидается, что данные о верхних строках будут представлены в 2016 году.

Как обсуждалось ранее, в настоящее время неясно, являются ли более высокие тау-агрегаты или олигомерные тау-формы токсичными видами. В настоящее время нельзя исключать, что образование более высоких тау-агрегатов (ФНФ или НТФ) представляет собой механизм спасения, с помощью которого клетки стремятся хранить токсичные, неправильно внедренные тау-мономеры или олигомеры в биологически более инертной форме. В таком сценарии подходы к разборке более высоких тау-агрегатов могут быть даже непротиворечивыми, поскольку они увеличивают количество токсичных видов тау. В любом случае метиленовый синий и его модифицированные формы могут действовать не в основном за счет своих антиагрегационных свойств против тау-филаментов. В модели трансгенных мышей метиленовая синь уменьшала уровни Aβ и улучшала обучение и память за счет увеличения Aβ-зазора, возможно, за счет увеличения функции протеосом [86]. В моделях клеток и органотипических срезах головного мозга, индуцированная метиленовым синим аутофагия, предполагая это как механизм снижения уровня тау [87]. Таким образом, препарат мог бы улучшить АД-патологию, действуя выше по течению патологии тау на уровне Аβ или путем увеличения зазора несогласованных белков. У Caenorhabditis elegans и рыбок данио подавляемая токсичность метиленового синего в генетических моделях бокового склероза амиотрофиков (ALS), вероятно, с помощью механизма, который включал снижение окислительного стресса [88]. Метиленовая синь также приводила к уменьшению агрегации белка в модели болезни Хантингтона у рыбок данио, но она не влияла на фосфорилирование или ингибирование токсичности, которая была вызвана трансгенной экспрессией тау-мутанта [89]. Таким образом, данные подтверждают, что метиленовый синий является плейотропной молекулой, которая имеет различные эффекты, которые могут быть терапевтически полезными, но не классифицирует метиленовый синий как специфический ингибитор тау-агрегации.

BMS-241027, также известный как эпотилон D, представляет собой стабилизатор микротрубочек с малыми молекулами. Он относится к семейству эпотилонов, которые являются синтетическими таксол-производными соединениями и содержат относительно большой класс MT-стабилизирующих агентов [90]. В отличие от паклитаксела (таксола) и большинства других таксанов, Epothilone D и выбранные конгенеры являются проникающими в мозг [91]. Эпотилоны могут иметь нейропротекторную активность, и сообщалось, что эпотилон D снижает транспортный дефицит и улучшает познание у разных трансгенных мышей тау путем стабилизации аксонных МТ [92-94]. В модели мышей tauopathy гипердинамичность микротрубочек может быть уменьшена при низких дозах BMS-241027 до исходных уровней [92]. Недавние данные также показывают, что EpoB или D способствуют регенерации аксонов после травмы перерезки in vitro и повреждения спинного мозга [95, 96]. Однако дозозависимые нейротоксические эффекты также отмечались как с определенными эпотилонами, так и с другими МТ-связывающими агентами [97, 98]. Обоснованием использования BMS-241027 является то, что тауопатии, такие как AD, нарушают динамику микротрубочек и что модуляция стабильности микротрубочек может быть полезной для предотвращения нейродегенерации (см. Рис.1).

В ходе исследования фазы I безопасность, переносимость и влияние BOM-241027 на биомаркеры CSF у пациентов с легкой AD оценивали на уровне 0,003, 0,01 и 0,03 мг / кг инфузированного препарата в течение девяти недель по сравнению с плацебо Bristol-Myers Squibb. Оценивали влияние препарата на изменения концентрации CSF N-терминального и субдоменного тау-фрагмента, результаты МРТ связи, показатели когнитивных тестов и различные фармакодинамические показатели. Исследование завершилось в 2013 году, и оценка BMS-241027 для AD была прекращена.

Изменения в динамике микротрубочек являются общей конечной точкой во многих нейродегенеративных заболеваниях [99], а стабилизация гипердинамических микротрубочек является нейропротективной в мышиной модели ALS [100] и нормированных транспортных дефицитах [101]. Однако изменения динамики микротрубочек в AD, по-видимому, более косвенные, чем первоначально предполагалось, поскольку ни чрезмерная экспрессия, ни выпадение тау не влияют на транспортные процессы [74], и никаких серьезных изменений в стабильности микротрубочек не наблюдалось после острого tau-нокаута в клетках или у мышей tau KO [ 43, 102]. Таким образом, классическая гипотеза «потеря функции», в которой говорится, что инактивация тау, например, болезненным гиперфосфорилированием или агрегацией, представляется сомнительным. Вместо этого tau может скорее нарушить динамику микротрубочек механизмом «усиления токсической функции». Кроме того, существуют доказательства того, что Aβ также может индуцировать изменения динамики микротрубочек независимо от tau [103]. Взятые вместе, модуляция динамики микротрубочек может быть ценным инструментом, поскольку нарушение динамики микротрубочек связано с несколькими аспектами нейродегенеративной триады (см. Рис.1); однако тау может быть только частично и, вероятно, более косвенным образом вовлечен. Кроме того, хотя стабилизация микротрубочек может быть полезна при болезненных состояниях, она может быть токсичной при здоровых условиях. Таким образом, дозу лекарственного средства и состояние пациентов необходимо будет жестко контролировать, чтобы обеспечить положительные эффекты с помощью модуляторных микротрубочек, и хроническое лечение при низких концентрациях в течение гораздо более длительного времени, чем девять недель в бристольской диете исследование может потребоваться для полезных эффектов.

NAP (NAPVSIPQ; общее название: davunetide) представляет собой пептид, полученный из зависимого от активности нейропротекторного белка (ADNP). NAP был связан с лечением тауопатий наблюдением, что ADNP-дефицит приводит к тауопатии, которая ингибируется давунетидом [104, 105]; однако прямые экспериментальные данные о связи между тау и НПД оставались слабыми. Тем не менее, НПД неоднократно заявляли, что это препарат, нацеливающий тау [106]. ADNP участвует в развитии мозга и питает нейропротекторную активность в последовательности последовательности, которая соответствует NAP. В модели мыши AD, экспрессия ADNP была увеличена по сравнению с контрольными животными, предполагающими участие в болезни [107]. Сообщалось, что davunetide стабилизирует микротрубочки и снижает уровень гиперфосфорилированных тау [108]. У сверхэкспрессирующих α-синуклеинов мышей в качестве модели болезни Паркинсона (ПД) это уменьшало гиперфосфорилирование тау и улучшенный поведенческий дефицит [109], а в мышиной модели ALS защищали от нарушений в переносе аксонов [110]. Обоснование применения давунетида заключается в том, что пациенты с тауопатиями проявляют гиперфосфорилирование тау, нарушенную динамику микротрубочек и гибель клеток и что снижение гиперфосфорилирования тау, стабилизация микротрубочек и нейропротекторные эффекты могут быть полезными для предотвращения прогрессирования заболевания (см. Рис.1).

Исследование фазы II у пациентов с легкой когнитивной недостаточностью показало, что интраназально назначенный давунетид безопасен, хорошо переносится и оказывает положительное влияние на познание [111]. Однако davunetide не продемонстрировал эффективности лечения прогрессирующего супрануклеарного паралича tauopathy (PSP) в исследовании фазы II [112]. Участники получали либо 30 мг интраназального давунелита, либо плацебо два раза в день в течение одного года. Компания, которая проводила исследование (AllonTherapeutics Incorporated), объявила, что никаких дальнейших планов с препаратом нет.

Davunetide (и, вероятно, также ADNP), как представляется, имеет плейотропные функции, что также очевидно из того, что он участвует в иммунной регуляции [113]. Такие препараты могут быть полезны на ранних стадиях заболевания, когда тау-патология еще не полностью разработана для поддержки динамики физиологических микротрубочек и выживаемости нейронов. Кроме того, иммуномодулирующая активность может быть терапевтически полезной, поскольку воспаление является фактором риска развития АД (см. Выше). Использование плейотропного лекарственного средства, такого как davunetide у пациентов с умеренным когнитивным расстройством, представляется более подходящим, чем испытание в чистой тауопатии, а также предполагает, что davunetide не классифицируется как таа-направленная цель.

sGC-1061 относится к классу соединений, обозначенных как «нотиазолы», которые были предназначены для доставки экзогенного оксида азота (NO) в ЦНС в качестве миметика NO. В отношении своего механизма действия sGC-1061 был заявлен среди других видов деятельности — ингибитором тау-белка. Однако экспериментальные данные ограничиваются плакатной презентацией, где сообщалось, что sGC-1061 значительно снижает количество белка Aβ и тау в моделях мыши (Тэтчер и др. [114]). Передача сигнала с помощью NO / растворимой системы гуанилилциклазы / cGMP имеет важное значение для модуляции синаптической передачи и пластичности и может иметь про-выживаемость против нейротоксических оскорблений [115]. Депрессия NO-сигнализации наблюдалась в AD [116]. В модели крыс с экспериментально поврежденными холинергическими нейронами NO-миметики смогли отменить когнитивные дефициты [117], восстановили синаптические изменения в срезах кусочков из мышиных моделей AD и проявили нейропротективную активность [118]. Обоснование использования sGC-1061 в отношении тау-патологии заключается в том, что снижение количества тау может быть полезным по отношению к тау-зависимым аспектам нейродегенеративной триады (см. Рис.1).

sGC-1061 в качестве потенциального препарата разработан sGC Pharma Inc. и находится в фазе I оценки в AD, но никакой дополнительной информации на сегодняшний день нет.

Для снижения уровня тау путем терапевтического вмешательства может быть полезным подходом к ограничению повышения токсичности тау во время прогрессирования заболевания. Однако также sGC-1061 (а также сигнализация NO) имеет плейотропные эффекты, а имеющиеся данные не поддерживают классификацию в качестве препарата, направленного на тау. В любом случае будет очень сложно оценить, являются ли потенциальные положительные эффекты sGC-1061 следствием изменений уровня тау, вызванных пониженными уровнями Aβ, или из-за других нейропротекторных активностей. Это не исключает того, что sGC-1061, подобный davunetide или TRx0237, может быть полезным для замедления появления симптомов на ранних стадиях AD, но, вероятно, не из-за прямого влияния на тау-патологию.

В нескольких исследованиях, в которых использовалась активная иммунизация против пептидов фосфотау, появилась возможность модулировать тау-патологию в моделях тауопатии или мышей AD [119-121]. Было также продемонстрировано, что антитела передают гематоэнцефалический барьер и присутствуют в головном мозге [119]. Кроме того, также пассивная иммунизация путем периферического введения антитела против эпитопа фосфотау, конформационно-зависимого антитела, распознающего патологическую тау-конформацию, антитела против тау-олигомеров или антител, нацеленных на снижение тау-патологии тау-N и конца болезни при тауопатии мышь [122-125]. Пассивная иммунизация с помощью фосфотауспецифических антител также приводила к значительному снижению уровня фосфотаума мозга и CSF [126]. Кроме того, тау-целевая иммунизация также уменьшала патологию NFT после начала образования клубок в модели мыши tauopathy [127]. Однако следует учитывать, что активная или пассивная иммунизация против эндогенных белков несет риск индуцирования аутоиммунитета или других осложнений [128]. Фактически, Mably et al. [129] сообщили, что пассивная иммунизация против тау у трансгенных мышей APP не только неактивна в восстановлении дефектов памяти, но даже увеличивает смертность животных. Обоснование применения иммунизации против патологических вариантов тауа состоит в том, что удаляется только неправильнофосфорилированное, неправильное или олигомерное тау, что уменьшает потенциальный прирост токсичности модифицированного тау-белка (см. Рис.1).

Исследование безопасности фазы I проводилось Axon Neuroscience у пациентов с легкой до умеренной АД, используя кандидатскую терапевтическую вакцину AADvac1. Антигенная детерминанта вакцины представляет собой синтетический пептид, полученный из тау, и охватывает область, которая играет регуляторную роль для патологических таутау-взаимодействий. Интересно, что соответствующая последовательность тау-пептида (294KDNIKHVPGGGS305, [130]) представляет собой второй повтор связывания микротрубочек, который альтернативно сплайсируется и присутствует только в 4-повторных тау-изоформах (см. Фиг.2). Последовательность tau соединяется с гемоцианином личинки замочной скважины и использует гидроксид алюминия в качестве адъюванта для активной иммунизации. Пациенты получали 3-6 доз иммунизации. В настоящее время проводится 18-месячное исследование по наблюдению за безопасностью, и предполагаемая начальная дата завершения будет проведена в мае 2017 года. Исследование с использованием модели крысы подтвердило, что вакцина различает патологическое и физиологическое тау, уменьшает олигомеры тау и уменьшает тау-патологию [131] , В другой фазе я изучаю AC Immune SA, Janssen, вакцину на основе липосом (ACI-35) с фосфорилированными синтетическими тау-фрагментами, тестируют у людей с легкой до умеренной AD. Ранее сообщалось, что вакцина была активной и безопасной в модели тауопатии мышей [132].

Кажется удивительным, что иммунизация против белка, который проявляет свою нейротоксическую активность в клетках, эффективна в снижении тау-патологии и когнитивного спада. Однако в течение некоторого времени было известно, что tau также присутствует в CSF и что общее количество тау и фосфотау увеличивается в CSF пациентов с АД [133]. Внутри CSF tau оказывается в основном в виде фрагментов [134]. Тау может протекать из нейронов, а обработка антител может увеличить выделение тау путем продуцирования внеклеточного раковины, так что концентрации внутриклеточного тау снижаются. Внеклеточные неправильные или олигомерные тау-фрагменты также могут оказывать токсическую активность, которая снижается при наличии нейтрализующих антител. В подтверждение токсического действия внеклеточного тау сообщалось, что тау-олигомеры могут быть интернализированы человеческими нейронами, полученными клетками iPS, и вызывают нейродегенерацию, индуцируя накопление эндогенного тау [135]. Альтернативно, антитела могут поглощаться клетками. Фактически, была продемонстрирована интернализация моноклональных тау-нацеливающих антител нейронами, где они были локализованы с патологическим тау в срезах мозга [136]. Недавно было также показано, что терапевтические антитела способствуют поглощению тау фибрилл в микроглии через Fc-рецепторы с предпочтением более крупных олигомеров, что указывает на механизм, согласно которому застой в мозге стимулируется обработкой антителом [137].

Тау играет центральную роль в нисходящем каскаде, который опосредует индуцированную Aβ нейродегенеративную триаду во время прогрессирования AD. Как показано на фиг.1, олигомерный или несогласованный тау-белок может получить токсическую активность и убивать нейроны. Кроме того, тау может индуцировать дендритное упрощение механизмом, который связан с нарушением динамики микротрубочек. Таким образом, tau-направленные стратегии могут быть полезны для улучшения нейродегенеративных изменений после действия Aβ.

Тем не менее, большинство препаратов, которые в настоящее время находятся в клинических испытаниях, не квалифицируются как в основном тау-нацеливающие агенты, так как они обладают плейотропными действиями, и доказательства того, что они проявляют свою основную биологическую функцию на тау, являются слабыми.

Обращение к основной тау-мишени, микротрубочки, также представляется привлекательным. Однако изменения в динамике микротрубочек являются общей конечной точкой во многих нейродегенеративных заболеваниях и могут косвенно относиться к патологии тау, чем предполагалось ранее. Aβ может вызывать изменения в динамике микротрубочек независимо от tau, и основная функция тау, по-видимому, не заключается в стабилизации микротрубочек. Модулирующая динамика микротрубочек может быть ценным общим подходом к стабилизации нейронов при различных нейродегенеративных нарушениях; однако чрезмерная стабилизация микротрубочек может также оказывать неблагоприятное воздействие на здоровые состояния, поскольку динамика микротрубочек связана со многими аспектами жизни нейрона.

Снижение уровня тау и потенциально токсичных видов тау в настоящее время может быть наиболее перспективным подходом к тау-направленной терапии. Мозговые и клеточные проникающие малые молекулы, которые уменьшают экспрессию тау, стабилизируют физиологическую тау-конформацию, предотвращают образование потенциально токсичных тау-фрагментов или ингибируют образование олигомерного тау (без вмешательства с более высокими тау-агрегатами), могут обеспечить эффективную стратегию для специфического блокирования аспектов нейродегенеративной триады с помощью таутингового подхода.

Мы благодарим Фредерика Сюндермана за биоинформационный анализ по отношению к рис. 2.

Средства были предоставлены Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG BR1192 / 11-2, R.B.) и Alzheimer Foschungsinitiative e.V. (AFI, L.B.).

RB является научным консультантом и владеет фондом в KineMed Inc., Эмеривиль (США). ЛБ заявляет, что у нее нет конфликта интересов.

Комментариев нет.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *