Novel chronokine-based approaches to tackle multiple pathways in Alzheimer’s disease: secreted Klotho and newly designed chimeric HEBE

Resum

La malaltia d'Alzheimer és la forma més comuna de demència a tot el món. Aquest trastorn neurodegeneratiu es caracteritza per l'acumulació de proteïnes β-amiloide i Tau al cervell, juntament amb vies i processos cel·lulars desregulats. Malgrat les nombroses estratègies terapèutiques proposades, no s'ha aprovat cap tractament definitiu per curar o prevenir l'Alzheimer a causa de la seva naturalesa multifacètica, fent que les estratègies d'una sola diana siguin ineficaces. Per tant, les proteïnes pleiotrópiques com les cronoquines ofereixen una potencial alternativa per a una teràpia efectiva contra l'Alzheimer. Les cronoquines són proteïnes que determinen funcions sistèmiques i processos d'envelliment biològic, i poden emprar-se per desenvolupar una teràpia que combati el deteriorament cognitiu observat en l'Alzheimer._x000D_ _x000D_ Klotho és una proteïna pleiotrópica que té un important paper antienvelliment i neuroprotector al cervell. La isoforma secretada (sKL) ha demostrat millorar la cognició i la memòria en ratolins envellits. La disminució en l'expressió de sKL amb l'edat o en la patologia de l'Alzheimer la posiciona com una candidata terapèutica prometedora per a l'Alzheimer._x000D_ _x000D_ En la present tesi, es va provar l'administració sistèmica de sKL humà recombinant en un model de ratolí amb Alzheimer. Ratolins APP/Tau de cinc mesos van rebre injeccions intraperitoneals diàries de sKL recombinant durant 6 setmanes. El tractament amb sKL no va afectar el pes ni l'activitat locomotora dels ratolins amb Alzheimer. Malgrat el fenotip relativament lleu d'Alzheimer en els ratolins, especialment entre les femelles, es va observar una modesta millora en la memòria de reconeixement en els ratolins mascles amb Alzheimer després del tractament amb sKL. L'anàlisi transcriptòmic va suggerir que aquesta millora cognitiva podria involucrar una major neurotransmissió de glutamat, tot i que el mecanisme precís continua sent poc clar a causa de la incapacitat de sKL per travessar la barrera hematoencefàlica._x000D_ _x000D_ Malgrat les propietats pleiotrópiques de sKL, podria no ser suficient com a tractament independent per a l'Alzheimer. En conseqüència, una combinació de diverses cronoquines podria representar una estratègia terapèutica més potent. En la present tesi es va dissenyar una nova cronoquina quimèrica, HEBE, integrant els efectes neuroprotectors de sKL, les millores en la funció microglial de sTREM2 i la promoció de la diferenciació neuronal i la densitat sinàptica de TIMP2. Les proves in vitro d'HEBE van revelar noves funcions derivades de la combinació de les proteïnes, tot i que la subunitat TIMP2 en HEBE no va poder inhibir les MMPs. Posteriorment, HEBE es va avaluar in vivo mitjançant teràpia gènica utilitzant un vector AAV9P31 en ratolins APP/Tau de 24 setmanes d'edat, i es van dur a terme proves de comportament i cognitives a les 36 setmanes d'edat. Els ratolins amb Alzheimer van mostrar un fenotip marcat, i HEBE va millorar significativament la memòria de reconeixement i l'aprenentatge espacial, sense efectes tòxics. Aquestes millores van coincidir amb una reducció de les acumulacions de pTau a l'hipocamp i modestes millores transcripcionals a l'hipocamp i còrtex entorrinal._x000D_ _x000D_ També es va generar una segona versió d'HEBE, anomenada HEBE2, per superar la manca d'inhibició de MMP per part de TIMP2 en HEBE, i per aconseguir una expressió més sostinguda de la proteïna mitjançant la modificació del promotor. Futurs estudis avaluaran l'eficàcia de HEBE2 in vitro i in vivo per determinar el seu potencial per millorar els resultats funcionals en comparació amb HEBE.

Data del Ajut	1 de jul. 2024
Idioma original	Anglès
Supervisor	Miguel Chillón Rodriguez (Director/a)