Μελέτη RANKL-επαγόμενων παθογενετικών μηχανισμών σε γενετικά ζωικά πρότυπα και νέες θεραπευτικές προσεγγίσεις

作者
Ευάγγελος Ρηνώτας
标识
DOI:10.12681/eadd/38366
摘要

Η οστική ανακατασκευή είναι μια συνεχής διαδικασία ανανέωσης των μικρομονάδωντων οστών με διαδοχική ενεργοποίηση και λειτουργία των οστεοκλαστών καιοστεοβλαστών, κυττάρων υπεύθυνων για την οστική απορρόφηση και παραγωγή,αντίστοιχα. Φυσιολογικά και οι δύο διεργασίες βρίσκονται σε δυναμική ισορροπίαμεταξύ τους, εξασφαλίζοντας την σκελετική ακεραιότητα. Η διατάραξη αυτής τηςισορροπίας αποτελεί την κύρια αιτία πρόκλησης σκελετικών νοσημάτων, όπως ηοστεοπόρωση. Η κυτταροκίνη RANKL (Receptor Activator of Nuclear Factor κΒLigand) μέλος της υπεροικογένειας του TNF (Tumor Necrosis Factor), αποτελεί τονκύριο διαμεσολαβητή στην διαδικασία της οστικής απορρόφησης καθώς επάγει τηνδιαφοροποίηση, επιβίωση και ενεργοποίηση των οστεοκλαστών. Ως τριμερέςσυνδέεται στον υποδοχέα του RANK, επάγοντας τον τριμερισμό του και τηνενεργοποίηση των ενδοκυτταρικών μονοπατιών που οδηγούν στην δημιουργίαώριμων και λειτουργικών οστεοκλαστών, ενώ η δράση του RANKL αναστέλλεταιαπό την οστεοπροτεγερίνη (OPG), ένα ανταγωνιστικό διαλυτό υποδοχέα. Η αναλογίαμεταξύ RANKL και OPG καθορίζει τη βιοδιαθεσιμότητα και τη δράση του RANKLστα βιολογικά συστήματα. Η σημασία του RANKL στην βιολογία του σκελετικούσυστήματος φαίνεται από το γεγονός ότι μεταλλάξεις στο γονίδιο του RANKL προκαλούν αυτοσωμική υπολειπόμενη οστεοπέτρωση λόγω αδυναμίας σχηματισμούοστεοκλαστών. Αντιθέτως, αυξημένη παραγωγή του RANKL συνδέεται με επαγωγήοστεοκλαστικής δραστηριότητας και οστικής απώλειας σε ασθένειες όπως ηοστεοπόρωση, η ρευματοειδής αρθρίτιδα, το πολλαπλό μυέλωμα, οι οστικέςμεταστάσεις και οι περιοδοντικές ασθένειες. Η αναστολή της δράσης του RANKLθεωρείται μια πολλά υποσχόμενη θεραπευτική προσέγγιση για την παρεμπόδιση τηςοστικής απώλειας στις παραπάνω ασθένειες και έχει ήδη εγκριθεί η χορήγηση ενόςμονοκλωνικού αντισώματος, του denosumab, έναντι του RANKL σεεμμηνοπαυσιακές οστεοπορωτικές γυναίκες. Το γεγονός αυτό καθιστά αναγκαία τηνεύρεση νέων αναστολέων του RANKL και την αξιολόγησή τους σε κατάλληλα ζωικάμοντέλα.Στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής μελετήθηκαν δύο μοναδικά ζωικάμοντέλα που έχουν δημιουργηθεί από την ερευνητική ομάδα της Επίκ. ΚαθηγήτριαςΕλένης Ντούνη. Το πρώτο γενετικό μοντέλο χαρακτηρίζεται από αυτοσωμικήυπολειπόμενη οστεοπέτρωση και οφείλεται σε μια σημειακή μετάλλαξη στο γονίδιοRANKL του ποντικού που προκαλεί αντικατάσταση ενός αμινοξέος από γλυκίνη σε αργινίνη στην θέση 278, (G278R), καθιστώντας ανενεργή την πρωτεΐνη RANKL. Η μελέτη της υπεύθυνης μετάλλαξης έχει οδηγήσει στην κατανόηση του μοριακούπαθογενετικού μηχανισμού και στον σχεδιασμό νέων αναστολέων έναντι τουRANKL. Πιο συγκεκριμένα δείξαμε με πειράματα ανοσοαποτύπωσης και crosslinkingότι η μεταλλαγμένη RANKLG278R πρωτεΐνη δεν σχηματίζει ομοτριμερή καιέχει απολέσει την βιολογική της δραστικότητα. Ακόμη σε ex vivo κυτταρικές δοκιμέςδείξαμε ότι η RANKLG278R δεν επάγει τον σχηματισμό οστεοκλαστών ενώ ασκείκυρίαρχη αρνητική επίδραση στην δράση της άγριου τύπου RANKL. Λ όγω τ ηςυψηλής συντηρητικότητας που εμφανίζει η γλυκίνη στην θέση 278 μεταξύ των μελώντης υπεροικογένειας του TNF, προχωρήσαμε σε βιοχημικό και λειτουργικόχαρακτηρισμό των πρωτεϊνών TNF και BAFF του ανθρώπου εισάγοντας τηναντίστοιχη αμινοξική αλλαγή από γλυκίνη σε αργινίνη. Ομοίως, δείξαμε ότι οιμεταλλαγμένες TNFG122R και BAFFG249R πρωτεΐνες δεν σχηματίζουν τριμερή και δενείναι βιολογικά ενεργές. Η αναγνώριση ενός τόσο κρίσιμου αμινοξέος πουσυμμετέχει ενεργά στον τριμερισμό των πρωτεϊνών της TNF υπεροικογένειαςαποτελεί δυνητικά ένα σημαντικό φαρμακευτικό στόχο στην λογική σχεδιασμού νέωνφαρμάκων για την αναστολή του τριμερισμού. Το μικρό μόριο SPD-304 έχει χαρακτηριστεί ως ένας αναστολέας του τριμερισμού του TNF ωστόσο ηδραστικότητά του έναντι του RANKL δεν ήταν γνωστή. Δείξαμε ότι το SPD-304αλληλεπιδρά με την RANKL πρωτεΐνη προκαλώντας αναστολή σε δοκιμέςοστεοκλαστογένεσης. Όμως η υψηλή τοξικότητα του SPD-304 το καθιστάακατάλληλο για φαρμακευτική χρήση. Έτσι, σχεδιάστηκαν και συντέθηκαν συνολικά72 ενώσεις ανάλογα του SPD-304 από τις οποίες ταυτοποιήσαμε 7 ενώσεις με τα εξήςχαρακτηριστικά: 1) αποτελούν ισχυροί αναστολείς σε δοκιμές οστεοκλαστογένεσης,2) παρουσιάζουν σημαντικά μικρότερη κυτταροτοξικότητα σε σχέση με το SPD304,και 3) παρουσιάζουν μεγάλη εξειδίκευση με την πρωτεΐνη-στόχο RANKL. Επίσης,βιοχημικός έλεγχος έδειξε ότι τα SPD-304 ανάλογα αποδιατάσσουν το τριμερές τουRANKL. Επόμενος στόχος είναι η αξιολόγηση αυτών των αναστολέων του RANKLσε προκλινικό επίπεδο με τη χρήση κατάλληλων ζωικών μοντέλων οστεοπόρωσης.Πάνω σε αυτή την λογική, προχωρήσαμε στην δημιουργία και χαρακτηρισμό ενόςκαινοτόμου γενετικού μοντέλου οστεοπόρωσης με την υπερέκφραση του RANKLτου ανθρώπου σε διαγονιδιακά ποντίκια. Χαρακτηρίσαμε 2 διαγονιδιακές σειρές, την Tg5516 που φέρει ένα αντίγραφο του διαγονίδιου και την Tg5519 με δέκα επιπλέοναντίγραφα. Ποσοτική ανάλυση των επιπέδων έκφρασης του διαγονιδίου huRANKLέδειξε έκφραση στην Tg5516 σειρά και ακόμη υψηλότερα επίπεδα στην Tg5519σειρά κυρίως σε οστά, σπλήνα και εγκέφαλο. Επίσης, η υπερέκφραση του huRANKL στις δύο διαγονιδιακές σειρές ακολουθεί το ίδιο πρότυπο έκφρασης με το ενδογενέςγονίδιο (muRANKL). Ο φαινοτυπικός χαρακτηρισμός έδειξε ότι η Tg5516 σειράαποτελεί ένα μοντέλο ήπιας οστεοπόρωσης με οστική απώλεια του σπογγώδουςοστού, ενώ η Tg5519 σειρά εμφανίζει έντονη οστεοπόρωση με κύρια χαρακτηριστικάτην πλήρη απώλεια του σπογγώδους οστού, πορώδη δομή στο φλοιώδες οστό,αυξημένη οστεοκλαστογένεση, σταδιακή καταστροφή της αυξητικής πλάκας καιαυξημένη λιπογένεση στο μυελό των οστών. Τέλος, με την θεραπεία τηςοστεοπόρωσης στα Tg5519 ποντίκια έπειτα από χορήγηση του αντισώματοςdenosumab, διαπιστώσαμε ότι τα TgRANKL ποντίκια αποτελούν κατάλληλα μοντέλαοστεοπόρωσης για την αξιολόγηση νέων φαρμάκων, όπως των SPD-304 αναλόγων,σε προκλινικό επίπεδο.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
一人完成签到,获得积分10
刚刚
流风回雪完成签到,获得积分10
刚刚
kayzhu完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
天天快乐的应助被坤坤采纳,获得10
2秒前
慕青的应助被Beyond采纳,获得10
3秒前
chengsq完成签到,获得积分10
3秒前
bbanshan完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
i3utter完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
7秒前
7秒前
su完成签到 ,获得积分10
7秒前
z张完成签到,获得积分10
8秒前
甜美乘云发布了新的文献求助10
8秒前
夏猫完成签到,获得积分10
9秒前
哭泣雪一完成签到,获得积分10
9秒前
田様的应助被光亮的新儿采纳,获得10
10秒前
iswfy发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
侠客岛完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
小学生库里完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
科研通AI6.4的应助被grace采纳,获得10
13秒前
cc完成签到,获得积分10
13秒前
cy__完成签到,获得积分10
14秒前
深情安青的应助被昕上蛋采纳,获得10
15秒前
是赵先森呀完成签到,获得积分10
15秒前
科研通AI6.4的应助被Gallavich采纳,获得50
16秒前
科研通AI6.4的应助被混沌采纳,获得10
17秒前
香蕉觅云的应助被阔达半邪采纳,获得10
17秒前
卡卡完成签到 ,获得积分10
17秒前
17秒前
18秒前
iswfy完成签到,获得积分10
19秒前
小灰灰发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
顺利的寡妇完成签到,获得积分10
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Aspects of Post-SPE Phonology 2000
Nanocomposite Removal of Pesticides from Wastewater 1000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Final Report for the 2-D Test of Model 901 Rotor and Wing Airfoils (BSWT 592) 528
Berberine regulates the TLR4 signaling pathway to suppress hypoxia-induced proliferation and migration of pulmonary arterial smooth muscle cells 520
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 物理 有机化学 化学工程 内科学 生物化学 复合材料 催化作用 心理学 细胞生物学 无机化学 电极 光电子学 人工智能
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7895342
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9404507
关于积分的说明 20864475
捐赠科研通 7498655
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3359286
关于科研通互助平台的介绍 2497486
邀请新用户注册赠送积分活动 2388515