EA038404B1 - Use of trametinib in treating neurodegenerative disease due to neuronal loss or damage - Google Patents
Use of trametinib in treating neurodegenerative disease due to neuronal loss or damage Download PDFInfo
- Publication number
- EA038404B1 EA038404B1 EA201990953A EA201990953A EA038404B1 EA 038404 B1 EA038404 B1 EA 038404B1 EA 201990953 A EA201990953 A EA 201990953A EA 201990953 A EA201990953 A EA 201990953A EA 038404 B1 EA038404 B1 EA 038404B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- neurons
- cells
- stem cells
- neural stem
- differentiation
- Prior art date
Links
- LIRYPHYGHXZJBZ-UHFFFAOYSA-N trametinib Chemical compound CC(=O)NC1=CC=CC(N2C(N(C3CC3)C(=O)C3=C(NC=4C(=CC(I)=CC=4)F)N(C)C(=O)C(C)=C32)=O)=C1 LIRYPHYGHXZJBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 94
- 229960004066 trametinib Drugs 0.000 title claims abstract description 86
- 230000004770 neurodegeneration Effects 0.000 title claims abstract description 55
- 208000015122 neurodegenerative disease Diseases 0.000 title claims abstract description 48
- 230000003961 neuronal insult Effects 0.000 title abstract description 14
- 210000001178 neural stem cell Anatomy 0.000 claims abstract description 201
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 claims abstract description 169
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims description 138
- 108010090849 Amyloid beta-Peptides Proteins 0.000 claims description 78
- 102000013455 Amyloid beta-Peptides Human genes 0.000 claims description 78
- 208000024827 Alzheimer disease Diseases 0.000 claims description 65
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 51
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 23
- 210000005064 dopaminergic neuron Anatomy 0.000 claims description 18
- 206010002026 amyotrophic lateral sclerosis Diseases 0.000 claims description 14
- 230000035771 neuroregeneration Effects 0.000 claims description 12
- 201000002241 progressive bulbar palsy Diseases 0.000 claims description 10
- 210000002932 cholinergic neuron Anatomy 0.000 claims description 8
- 208000005264 motor neuron disease Diseases 0.000 claims description 8
- 210000002161 motor neuron Anatomy 0.000 claims description 7
- 206010012289 Dementia Diseases 0.000 claims description 6
- 208000023105 Huntington disease Diseases 0.000 claims description 6
- 208000032319 Primary lateral sclerosis Diseases 0.000 claims description 6
- 206010046298 Upper motor neurone lesion Diseases 0.000 claims description 6
- 201000010901 lateral sclerosis Diseases 0.000 claims description 6
- 201000004810 Vascular dementia Diseases 0.000 claims description 5
- 231100000433 cytotoxic Toxicity 0.000 claims description 5
- 230000001472 cytotoxic effect Effects 0.000 claims description 5
- 208000002320 spinal muscular atrophy Diseases 0.000 claims description 5
- 201000011240 Frontotemporal dementia Diseases 0.000 claims description 4
- 201000002832 Lewy body dementia Diseases 0.000 claims description 4
- 201000002212 progressive supranuclear palsy Diseases 0.000 claims description 4
- 208000011990 Corticobasal Degeneration Diseases 0.000 claims description 3
- 201000000196 pseudobulbar palsy Diseases 0.000 claims description 3
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 claims description 3
- 206010003694 Atrophy Diseases 0.000 claims description 2
- 206010028289 Muscle atrophy Diseases 0.000 claims description 2
- 230000037444 atrophy Effects 0.000 claims description 2
- 230000020763 muscle atrophy Effects 0.000 claims description 2
- 201000000585 muscular atrophy Diseases 0.000 claims description 2
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 claims description 2
- 206010003591 Ataxia Diseases 0.000 claims 1
- 206010067889 Dementia with Lewy bodies Diseases 0.000 claims 1
- 206010033799 Paralysis Diseases 0.000 claims 1
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 abstract description 4
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 abstract description 4
- 229940124647 MEK inhibitor Drugs 0.000 description 172
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 164
- 102100031480 Dual specificity mitogen-activated protein kinase kinase 1 Human genes 0.000 description 129
- 101710146526 Dual specificity mitogen-activated protein kinase kinase 1 Proteins 0.000 description 129
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 82
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 82
- 102100023266 Dual specificity mitogen-activated protein kinase kinase 2 Human genes 0.000 description 78
- 101710146529 Dual specificity mitogen-activated protein kinase kinase 2 Proteins 0.000 description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 description 75
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 56
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 49
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 46
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 43
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 42
- 238000011818 5xFAD mouse Methods 0.000 description 40
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 40
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 39
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 28
- 108091000117 Tyrosine 3-Monooxygenase Proteins 0.000 description 27
- 102000048218 Tyrosine 3-monooxygenases Human genes 0.000 description 27
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 27
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 27
- 210000001320 hippocampus Anatomy 0.000 description 25
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 25
- 101001092197 Homo sapiens RNA binding protein fox-1 homolog 3 Proteins 0.000 description 23
- 102100035530 RNA binding protein fox-1 homolog 3 Human genes 0.000 description 23
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 23
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 23
- 230000004766 neurogenesis Effects 0.000 description 23
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 21
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 20
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 20
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 20
- 239000000902 placebo Substances 0.000 description 19
- 229940068196 placebo Drugs 0.000 description 19
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 18
- 239000002585 base Substances 0.000 description 17
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 17
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 16
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- WOVKYSAHUYNSMH-RRKCRQDMSA-N 5-bromodeoxyuridine Chemical compound C1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1N1C(=O)NC(=O)C(Br)=C1 WOVKYSAHUYNSMH-RRKCRQDMSA-N 0.000 description 14
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 210000005013 brain tissue Anatomy 0.000 description 14
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 14
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 14
- UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N streptomycin Chemical compound CN[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@](C=O)(O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@H]1O UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N 0.000 description 14
- 101800003838 Epidermal growth factor Proteins 0.000 description 13
- 102400001368 Epidermal growth factor Human genes 0.000 description 13
- 108090000379 Fibroblast growth factor 2 Proteins 0.000 description 13
- 102000003974 Fibroblast growth factor 2 Human genes 0.000 description 13
- 102000004232 Mitogen-Activated Protein Kinase Kinases Human genes 0.000 description 13
- 108090000744 Mitogen-Activated Protein Kinase Kinases Proteins 0.000 description 13
- 230000024245 cell differentiation Effects 0.000 description 13
- 210000003710 cerebral cortex Anatomy 0.000 description 13
- 210000001947 dentate gyrus Anatomy 0.000 description 13
- 229940116977 epidermal growth factor Drugs 0.000 description 13
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 13
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 12
- 101710137189 Amyloid-beta A4 protein Proteins 0.000 description 11
- 102100022704 Amyloid-beta precursor protein Human genes 0.000 description 11
- 101710151993 Amyloid-beta precursor protein Proteins 0.000 description 11
- 208000018737 Parkinson disease Diseases 0.000 description 11
- 238000011529 RT qPCR Methods 0.000 description 11
- DZHSAHHDTRWUTF-SIQRNXPUSA-N amyloid-beta polypeptide 42 Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@H](C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)NCC(=O)NCC(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)N[C@@H](C)C(O)=O)[C@@H](C)CC)C(C)C)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC=CC=1)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)[C@H](CC=1N=CNC=1)NC(=O)[C@H](CC=1N=CNC=1)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)CNC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC=1N=CNC=1)NC(=O)[C@H](CCCNC(N)=N)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC=CC=1)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O)C(C)C)C(C)C)C1=CC=CC=C1 DZHSAHHDTRWUTF-SIQRNXPUSA-N 0.000 description 11
- ACWZRVQXLIRSDF-UHFFFAOYSA-N binimetinib Chemical compound OCCONC(=O)C=1C=C2N(C)C=NC2=C(F)C=1NC1=CC=C(Br)C=C1F ACWZRVQXLIRSDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000002158 endotoxin Substances 0.000 description 11
- 229920006008 lipopolysaccharide Polymers 0.000 description 11
- RDSACQWTXKSHJT-NSHDSACASA-N n-[3,4-difluoro-2-(2-fluoro-4-iodoanilino)-6-methoxyphenyl]-1-[(2s)-2,3-dihydroxypropyl]cyclopropane-1-sulfonamide Chemical compound C1CC1(C[C@H](O)CO)S(=O)(=O)NC=1C(OC)=CC(F)=C(F)C=1NC1=CC=C(I)C=C1F RDSACQWTXKSHJT-NSHDSACASA-N 0.000 description 11
- 210000000449 purkinje cell Anatomy 0.000 description 11
- 210000004092 somatosensory cortex Anatomy 0.000 description 11
- VBEQCZHXXJYVRD-GACYYNSASA-N uroanthelone Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H](CS)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CS)C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CS)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(O)=O)C(C)C)[C@@H](C)O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC=1NC=NC=1)NC(=O)[C@H](CCSC)NC(=O)[C@H](CS)NC(=O)[C@@H](NC(=O)CNC(=O)CNC(=O)[C@H](CC(N)=O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CS)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)CNC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H]1N(CCC1)C(=O)[C@H](CS)NC(=O)CNC(=O)[C@H]1N(CCC1)C(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@@H](N)CC(N)=O)C(C)C)[C@@H](C)CC)C1=CC=C(O)C=C1 VBEQCZHXXJYVRD-GACYYNSASA-N 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- RWEVIPRMPFNTLO-UHFFFAOYSA-N 2-(2-fluoro-4-iodoanilino)-N-(2-hydroxyethoxy)-1,5-dimethyl-6-oxo-3-pyridinecarboxamide Chemical compound CN1C(=O)C(C)=CC(C(=O)NOCCO)=C1NC1=CC=C(I)C=C1F RWEVIPRMPFNTLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 108010058699 Choline O-acetyltransferase Proteins 0.000 description 10
- 102100023460 Choline O-acetyltransferase Human genes 0.000 description 10
- 239000006144 Dulbecco’s modified Eagle's medium Substances 0.000 description 10
- 101150086096 Eif2ak3 gene Proteins 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 102000043136 MAP kinase family Human genes 0.000 description 10
- 102100024193 Mitogen-activated protein kinase 1 Human genes 0.000 description 10
- RJKFOVLPORLFTN-LEKSSAKUSA-N Progesterone Chemical compound C1CC2=CC(=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H](C(=O)C)[C@@]1(C)CC2 RJKFOVLPORLFTN-LEKSSAKUSA-N 0.000 description 10
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 10
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 10
- NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N insulin Chemical compound N1C(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(NC(=O)CN)C(C)CC)CSSCC(C(NC(CO)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CCC(N)=O)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CSSCC(NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2C=CC(O)=CC=2)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(C)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2NC=NC=2)NC(=O)C(CO)NC(=O)CNC2=O)C(=O)NCC(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CCCNC(N)=N)C(=O)NCC(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC(O)=CC=3)C(=O)NC(C(C)O)C(=O)N3C(CCC3)C(=O)NC(CCCCN)C(=O)NC(C)C(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(O)=O)=O)NC(=O)C(C(C)CC)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(C(C)O)NC(=O)C1CSSCC2NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(NC(=O)C(N)CC=1C=CC=CC=1)C(C)C)CC1=CN=CN1 NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000004224 protection Effects 0.000 description 10
- KIDHWZJUCRJVML-UHFFFAOYSA-N putrescine Chemical compound NCCCCN KIDHWZJUCRJVML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000001262 western blot Methods 0.000 description 10
- XXSSGBYXSKOLAM-UHFFFAOYSA-N 5-bromo-n-(2,3-dihydroxypropoxy)-3,4-difluoro-2-(2-fluoro-4-iodoanilino)benzamide Chemical compound OCC(O)CONC(=O)C1=CC(Br)=C(F)C(F)=C1NC1=CC=C(I)C=C1F XXSSGBYXSKOLAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 108091054455 MAP kinase family Proteins 0.000 description 9
- 102100021487 Protein S100-B Human genes 0.000 description 9
- 210000003050 axon Anatomy 0.000 description 9
- 229950003054 binimetinib Drugs 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 9
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 9
- BUGYDGFZZOZRHP-UHFFFAOYSA-N memantine Chemical compound C1C(C2)CC3(C)CC1(C)CC2(N)C3 BUGYDGFZZOZRHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229960004640 memantine Drugs 0.000 description 9
- 229950008933 refametinib Drugs 0.000 description 9
- 230000019491 signal transduction Effects 0.000 description 9
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 9
- PLRACCBDVIHHLZ-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine Chemical compound C1N(C)CCC(C=2C=CC=CC=2)=C1 PLRACCBDVIHHLZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 101000720704 Homo sapiens Neuronal migration protein doublecortin Proteins 0.000 description 8
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 description 8
- 102100025929 Neuronal migration protein doublecortin Human genes 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 229930195712 glutamate Natural products 0.000 description 8
- 210000005155 neural progenitor cell Anatomy 0.000 description 8
- HJCMDXDYPOUFDY-WHFBIAKZSA-N Ala-Gln Chemical compound C[C@H](N)C(=O)N[C@H](C(O)=O)CCC(N)=O HJCMDXDYPOUFDY-WHFBIAKZSA-N 0.000 description 7
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 7
- 229930182555 Penicillin Natural products 0.000 description 7
- JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N Penicillin G Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N 0.000 description 7
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 7
- VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N dopamine Chemical class NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000011532 immunohistochemical staining Methods 0.000 description 7
- DIVDFFZHCJEHGG-UHFFFAOYSA-N oxidopamine Chemical compound NCCC1=CC(O)=C(O)C=C1O DIVDFFZHCJEHGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229940049954 penicillin Drugs 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 229960005322 streptomycin Drugs 0.000 description 7
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 7
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 7
- WZFUQSJFWNHZHM-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC(=O)N1CC2=C(CC1)NN=N2 WZFUQSJFWNHZHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002965 ELISA Methods 0.000 description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 102000019149 MAP kinase activity proteins Human genes 0.000 description 6
- 108040008097 MAP kinase activity proteins Proteins 0.000 description 6
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 6
- 230000006907 apoptotic process Effects 0.000 description 6
- 230000030833 cell death Effects 0.000 description 6
- 230000005754 cellular signaling Effects 0.000 description 6
- 210000001638 cerebellum Anatomy 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 6
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 6
- MHMNJMPURVTYEJ-UHFFFAOYSA-N fluorescein-5-isothiocyanate Chemical compound O1C(=O)C2=CC(N=C=S)=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 MHMNJMPURVTYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 6
- 238000010172 mouse model Methods 0.000 description 6
- 230000004031 neuronal differentiation Effects 0.000 description 6
- 239000008194 pharmaceutical composition Substances 0.000 description 6
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 6
- 238000003757 reverse transcription PCR Methods 0.000 description 6
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 6
- FWBHETKCLVMNFS-UHFFFAOYSA-N 4',6-Diamino-2-phenylindol Chemical compound C1=CC(C(=N)N)=CC=C1C1=CC2=CC=C(C(N)=N)C=C2N1 FWBHETKCLVMNFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 5
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 101150014889 Gad1 gene Proteins 0.000 description 5
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 102000004877 Insulin Human genes 0.000 description 5
- 108090001061 Insulin Proteins 0.000 description 5
- 102100024392 Insulin gene enhancer protein ISL-1 Human genes 0.000 description 5
- 230000037364 MAPK/ERK pathway Effects 0.000 description 5
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 5
- 238000010826 Nissl staining Methods 0.000 description 5
- 239000005700 Putrescine Substances 0.000 description 5
- IQFYYKKMVGJFEH-XLPZGREQSA-N Thymidine Chemical compound O=C1NC(=O)C(C)=CN1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)C1 IQFYYKKMVGJFEH-XLPZGREQSA-N 0.000 description 5
- GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N aldehydo-D-glucose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N 0.000 description 5
- 108010054176 apotransferrin Proteins 0.000 description 5
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 5
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 230000034994 death Effects 0.000 description 5
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 5
- 210000002257 embryonic structure Anatomy 0.000 description 5
- 210000001222 gaba-ergic neuron Anatomy 0.000 description 5
- 208000008675 hereditary spastic paraplegia Diseases 0.000 description 5
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 5
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 5
- 229940125396 insulin Drugs 0.000 description 5
- 210000000337 motor cortex Anatomy 0.000 description 5
- 230000000324 neuroprotective effect Effects 0.000 description 5
- 239000000186 progesterone Substances 0.000 description 5
- 229960003387 progesterone Drugs 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 5
- 229940080817 rotenone Drugs 0.000 description 5
- JUVIOZPCNVVQFO-UHFFFAOYSA-N rotenone Natural products O1C2=C3CC(C(C)=C)OC3=CC=C2C(=O)C2C1COC1=C2C=C(OC)C(OC)=C1 JUVIOZPCNVVQFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229940082569 selenite Drugs 0.000 description 5
- MCAHWIHFGHIESP-UHFFFAOYSA-L selenite(2-) Chemical compound [O-][Se]([O-])=O MCAHWIHFGHIESP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 5
- 239000013638 trimer Substances 0.000 description 5
- BYEAHWXPCBROCE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-ol Chemical compound FC(F)(F)C(O)C(F)(F)F BYEAHWXPCBROCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GFMMXOIFOQCCGU-UHFFFAOYSA-N 2-(2-chloro-4-iodoanilino)-N-(cyclopropylmethoxy)-3,4-difluorobenzamide Chemical compound C=1C=C(I)C=C(Cl)C=1NC1=C(F)C(F)=CC=C1C(=O)NOCC1CC1 GFMMXOIFOQCCGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000283707 Capra Species 0.000 description 4
- 206010008025 Cerebellar ataxia Diseases 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 102100031181 Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase Human genes 0.000 description 4
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 4
- 101150070110 Isl1 gene Proteins 0.000 description 4
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 4
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 4
- 102000014823 calbindin Human genes 0.000 description 4
- 108060001061 calbindin Proteins 0.000 description 4
- 230000032823 cell division Effects 0.000 description 4
- 210000003169 central nervous system Anatomy 0.000 description 4
- 230000002490 cerebral effect Effects 0.000 description 4
- 210000004720 cerebrum Anatomy 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 229960002271 cobimetinib Drugs 0.000 description 4
- RESIMIUSNACMNW-BXRWSSRYSA-N cobimetinib fumarate Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O.C1C(O)([C@H]2NCCCC2)CN1C(=O)C1=CC=C(F)C(F)=C1NC1=CC=C(I)C=C1F.C1C(O)([C@H]2NCCCC2)CN1C(=O)C1=CC=C(F)C(F)=C1NC1=CC=C(I)C=C1F RESIMIUSNACMNW-BXRWSSRYSA-N 0.000 description 4
- 239000000306 component Substances 0.000 description 4
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 4
- 229940049906 glutamate Drugs 0.000 description 4
- 108020004445 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase Proteins 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- HQKMJHAJHXVSDF-UHFFFAOYSA-L magnesium stearate Chemical compound [Mg+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O HQKMJHAJHXVSDF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 201000006417 multiple sclerosis Diseases 0.000 description 4
- 210000004498 neuroglial cell Anatomy 0.000 description 4
- 229950004943 oxidopamine Drugs 0.000 description 4
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 4
- 108010055896 polyornithine Proteins 0.000 description 4
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 4
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 4
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 4
- 235000019333 sodium laurylsulphate Nutrition 0.000 description 4
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 4
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 4
- 239000003656 tris buffered saline Substances 0.000 description 4
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 4
- OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-2-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)C(CN1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)=O OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JQMFQLVAJGZSQS-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-N-(2-oxo-3H-1,3-benzoxazol-6-yl)acetamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC(=O)NC1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 JQMFQLVAJGZSQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;hydron;chloride Chemical compound Cl.OCC(N)(CO)CO QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CONKBQPVFMXDOV-QHCPKHFHSA-N 6-[(5S)-5-[[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]methyl]-2-oxo-1,3-oxazolidin-3-yl]-3H-1,3-benzoxazol-2-one Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C[C@H]1CN(C(O1)=O)C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 CONKBQPVFMXDOV-QHCPKHFHSA-N 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 208000037259 Amyloid Plaque Diseases 0.000 description 3
- 108010043324 Amyloid Precursor Protein Secretases Proteins 0.000 description 3
- 102000002659 Amyloid Precursor Protein Secretases Human genes 0.000 description 3
- 102100021257 Beta-secretase 1 Human genes 0.000 description 3
- 102100033215 DNA nucleotidylexotransferase Human genes 0.000 description 3
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 208000009829 Lewy Body Disease Diseases 0.000 description 3
- 108091000080 Phosphotransferase Proteins 0.000 description 3
- 102100022033 Presenilin-1 Human genes 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101710122255 Protein S100-B Proteins 0.000 description 3
- 206010039966 Senile dementia Diseases 0.000 description 3
- 108091027967 Small hairpin RNA Proteins 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 239000002246 antineoplastic agent Substances 0.000 description 3
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 3
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 3
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 3
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 3
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 3
- 230000003920 cognitive function Effects 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 229960003638 dopamine Drugs 0.000 description 3
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 3
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 3
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 3
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 3
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 3
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 3
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 3
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 3
- 210000000274 microglia Anatomy 0.000 description 3
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 3
- 102000020233 phosphotransferase Human genes 0.000 description 3
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 description 3
- -1 plates Substances 0.000 description 3
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000010839 reverse transcription Methods 0.000 description 3
- 230000003238 somatosensory effect Effects 0.000 description 3
- 241000894007 species Species 0.000 description 3
- 210000003523 substantia nigra Anatomy 0.000 description 3
- 239000000829 suppository Substances 0.000 description 3
- 230000004697 synapse damage Effects 0.000 description 3
- DFGKGUXTPFWHIX-UHFFFAOYSA-N 6-[2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]acetyl]-3H-1,3-benzoxazol-2-one Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC(=O)C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 DFGKGUXTPFWHIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N Alpha-Lactose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N 0.000 description 2
- 208000024806 Brain atrophy Diseases 0.000 description 2
- 238000012756 BrdU staining Methods 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000020406 Creutzfeldt Jacob disease Diseases 0.000 description 2
- 208000003407 Creutzfeldt-Jakob Syndrome Diseases 0.000 description 2
- 208000010859 Creutzfeldt-Jakob disease Diseases 0.000 description 2
- 229920002785 Croscarmellose sodium Polymers 0.000 description 2
- 108010008286 DNA nucleotidylexotransferase Proteins 0.000 description 2
- AHCYMLUZIRLXAA-SHYZEUOFSA-N Deoxyuridine 5'-triphosphate Chemical compound O1[C@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)[C@@H](O)C[C@@H]1N1C(=O)NC(=O)C=C1 AHCYMLUZIRLXAA-SHYZEUOFSA-N 0.000 description 2
- 108010043121 Green Fluorescent Proteins Proteins 0.000 description 2
- 208000035895 Guillain-Barré syndrome Diseases 0.000 description 2
- 101000894895 Homo sapiens Beta-secretase 1 Proteins 0.000 description 2
- 101500025419 Homo sapiens Epidermal growth factor Proteins 0.000 description 2
- 101001052035 Homo sapiens Fibroblast growth factor 2 Proteins 0.000 description 2
- 108010001336 Horseradish Peroxidase Proteins 0.000 description 2
- GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N Lactose Natural products OC[C@H]1O[C@@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)C(O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N 0.000 description 2
- 206010049567 Miller Fisher syndrome Diseases 0.000 description 2
- 208000001089 Multiple system atrophy Diseases 0.000 description 2
- 241001529936 Murinae Species 0.000 description 2
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VIUAUNHCRHHYNE-JTQLQIEISA-N N-[(2S)-2,3-dihydroxypropyl]-3-(2-fluoro-4-iodoanilino)-4-pyridinecarboxamide Chemical compound OC[C@@H](O)CNC(=O)C1=CC=NC=C1NC1=CC=C(I)C=C1F VIUAUNHCRHHYNE-JTQLQIEISA-N 0.000 description 2
- 208000002454 Nasopharyngeal Carcinoma Diseases 0.000 description 2
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 2
- BELBBZDIHDAJOR-UHFFFAOYSA-N Phenolsulfonephthalein Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1C1(C=2C=CC(O)=CC=2)C2=CC=CC=C2S(=O)(=O)O1 BELBBZDIHDAJOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001213 Polysorbate 20 Polymers 0.000 description 2
- 108010036933 Presenilin-1 Proteins 0.000 description 2
- 102000015499 Presenilins Human genes 0.000 description 2
- 108010050254 Presenilins Proteins 0.000 description 2
- 239000012083 RIPA buffer Substances 0.000 description 2
- 229940124639 Selective inhibitor Drugs 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 2
- 238000012288 TUNEL assay Methods 0.000 description 2
- 108091023040 Transcription factor Proteins 0.000 description 2
- 102000040945 Transcription factor Human genes 0.000 description 2
- SXEHKFHPFVVDIR-UHFFFAOYSA-N [4-(4-hydrazinylphenyl)phenyl]hydrazine Chemical compound C1=CC(NN)=CC=C1C1=CC=C(NN)C=C1 SXEHKFHPFVVDIR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 229940034982 antineoplastic agent Drugs 0.000 description 2
- 210000001130 astrocyte Anatomy 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008499 blood brain barrier function Effects 0.000 description 2
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 2
- 210000003855 cell nucleus Anatomy 0.000 description 2
- 230000007541 cellular toxicity Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 description 2
- 239000002285 corn oil Substances 0.000 description 2
- 235000005687 corn oil Nutrition 0.000 description 2
- 239000003145 cytotoxic factor Substances 0.000 description 2
- 239000002552 dosage form Substances 0.000 description 2
- 210000001652 frontal lobe Anatomy 0.000 description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 229940116978 human epidermal growth factor Drugs 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000002991 immunohistochemical analysis Methods 0.000 description 2
- 238000009169 immunotherapy Methods 0.000 description 2
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 2
- PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N isoamylol Chemical compound CC(C)CCO PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 2
- 239000008101 lactose Substances 0.000 description 2
- 229940057995 liquid paraffin Drugs 0.000 description 2
- 235000019359 magnesium stearate Nutrition 0.000 description 2
- 201000001441 melanoma Diseases 0.000 description 2
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 description 2
- GVUGOAYIVIDWIO-UFWWTJHBSA-N nepidermin Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CS)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(O)=O)NC(=O)CNC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CS)NC(=O)[C@H](CC(N)=O)NC(=O)[C@H](CS)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)[C@H](CCSC)NC(=O)[C@H](CS)NC(=O)[C@@H](NC(=O)CNC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC=1NC=NC=1)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CS)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)CNC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC=1NC=NC=1)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H]1N(CCC1)C(=O)[C@H](CS)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@@H](N)CC(N)=O)C(C)C)[C@@H](C)CC)C(C)C)C(C)C)C1=CC=C(O)C=C1 GVUGOAYIVIDWIO-UFWWTJHBSA-N 0.000 description 2
- 210000000653 nervous system Anatomy 0.000 description 2
- 230000016273 neuron death Effects 0.000 description 2
- 230000009689 neuronal regeneration Effects 0.000 description 2
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012457 nonaqueous media Substances 0.000 description 2
- 210000004940 nucleus Anatomy 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 2
- 231100000915 pathological change Toxicity 0.000 description 2
- 230000036285 pathological change Effects 0.000 description 2
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 229960003531 phenolsulfonphthalein Drugs 0.000 description 2
- YBYRMVIVWMBXKQ-UHFFFAOYSA-N phenylmethanesulfonyl fluoride Chemical compound FS(=O)(=O)CC1=CC=CC=C1 YBYRMVIVWMBXKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 2
- 239000000256 polyoxyethylene sorbitan monolaurate Substances 0.000 description 2
- 235000010486 polyoxyethylene sorbitan monolaurate Nutrition 0.000 description 2
- 201000008752 progressive muscular atrophy Diseases 0.000 description 2
- 230000000069 prophylactic effect Effects 0.000 description 2
- 102000016914 ras Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010014186 ras Proteins Proteins 0.000 description 2
- 108020003175 receptors Proteins 0.000 description 2
- 102000005962 receptors Human genes 0.000 description 2
- 239000012679 serum free medium Substances 0.000 description 2
- 235000020183 skimmed milk Nutrition 0.000 description 2
- 239000004055 small Interfering RNA Substances 0.000 description 2
- 208000000649 small cell carcinoma Diseases 0.000 description 2
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 2
- 239000012453 solvate Substances 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 2
- 239000006188 syrup Substances 0.000 description 2
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 description 2
- 239000003826 tablet Substances 0.000 description 2
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 2
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012222 talc Nutrition 0.000 description 2
- 102000013498 tau Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010026424 tau Proteins Proteins 0.000 description 2
- 230000000699 topical effect Effects 0.000 description 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 238000001890 transfection Methods 0.000 description 2
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 2
- 239000011534 wash buffer Substances 0.000 description 2
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 2
- SFLSHLFXELFNJZ-QMMMGPOBSA-N (-)-norepinephrine Chemical compound NC[C@H](O)C1=CC=C(O)C(O)=C1 SFLSHLFXELFNJZ-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 1
- BRAJQLYTRXKQAW-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-4-phenyl-2h-pyridine Chemical compound C1=CN(C)CC=C1C1=CC=CC=C1 BRAJQLYTRXKQAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000215068 Acacia senegal Species 0.000 description 1
- 101100455868 Arabidopsis thaliana MKK2 gene Proteins 0.000 description 1
- 208000023275 Autoimmune disease Diseases 0.000 description 1
- 230000006974 Aβ toxicity Effects 0.000 description 1
- WOVKYSAHUYNSMH-UHFFFAOYSA-N BROMODEOXYURIDINE Natural products C1C(O)C(CO)OC1N1C(=O)NC(=O)C(Br)=C1 WOVKYSAHUYNSMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- DWRXFEITVBNRMK-UHFFFAOYSA-N Beta-D-1-Arabinofuranosylthymine Natural products O=C1NC(=O)C(C)=CN1C1C(O)C(O)C(CO)O1 DWRXFEITVBNRMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710150192 Beta-secretase 1 Proteins 0.000 description 1
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- 206010006542 Bulbar palsy Diseases 0.000 description 1
- 102000005701 Calcium-Binding Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010045403 Calcium-Binding Proteins Proteins 0.000 description 1
- 108010078791 Carrier Proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000016951 Chemokine CXCL2 Human genes 0.000 description 1
- 108010014414 Chemokine CXCL2 Proteins 0.000 description 1
- 208000028698 Cognitive impairment Diseases 0.000 description 1
- 102000004127 Cytokines Human genes 0.000 description 1
- 108090000695 Cytokines Proteins 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N D-Mannitol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- 230000006820 DNA synthesis Effects 0.000 description 1
- 108010014303 DNA-directed DNA polymerase Proteins 0.000 description 1
- 102000016928 DNA-directed DNA polymerase Human genes 0.000 description 1
- HCYAFALTSJYZDH-UHFFFAOYSA-N Desimpramine Chemical compound C1CC2=CC=CC=C2N(CCCNC)C2=CC=CC=C21 HCYAFALTSJYZDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010061818 Disease progression Diseases 0.000 description 1
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000008157 ELISA kit Methods 0.000 description 1
- LVGKNOAMLMIIKO-UHFFFAOYSA-N Elaidinsaeure-aethylester Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(=O)OCC LVGKNOAMLMIIKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010067770 Endopeptidase K Proteins 0.000 description 1
- 241000283086 Equidae Species 0.000 description 1
- 239000004386 Erythritol Substances 0.000 description 1
- UNXHWFMMPAWVPI-UHFFFAOYSA-N Erythritol Natural products OCC(O)C(O)CO UNXHWFMMPAWVPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010015548 Euthanasia Diseases 0.000 description 1
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- 102000016359 Fibronectins Human genes 0.000 description 1
- 108010067306 Fibronectins Proteins 0.000 description 1
- 102100029974 GTPase HRas Human genes 0.000 description 1
- 101710091881 GTPase HRas Proteins 0.000 description 1
- 101000625722 Gallus gallus Tubulin beta-4 chain Proteins 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 229920000084 Gum arabic Polymers 0.000 description 1
- 241001559542 Hippocampus hippocampus Species 0.000 description 1
- 229940122617 Histone deacetylase 6 inhibitor Drugs 0.000 description 1
- 108060003951 Immunoglobulin Proteins 0.000 description 1
- 238000012404 In vitro experiment Methods 0.000 description 1
- 102100034343 Integrase Human genes 0.000 description 1
- WTDRDQBEARUVNC-LURJTMIESA-N L-DOPA Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=C(O)C(O)=C1 WTDRDQBEARUVNC-LURJTMIESA-N 0.000 description 1
- WTDRDQBEARUVNC-UHFFFAOYSA-N L-Dopa Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=C(O)C(O)=C1 WTDRDQBEARUVNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195725 Mannitol Natural products 0.000 description 1
- 102000018697 Membrane Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010052285 Membrane Proteins Proteins 0.000 description 1
- 229920000168 Microcrystalline cellulose Polymers 0.000 description 1
- 108030005453 Mitogen-activated protein kinase kinase kinases Proteins 0.000 description 1
- 208000026072 Motor neurone disease Diseases 0.000 description 1
- 241000699660 Mus musculus Species 0.000 description 1
- 102000004868 N-Methyl-D-Aspartate Receptors Human genes 0.000 description 1
- 108090001041 N-Methyl-D-Aspartate Receptors Proteins 0.000 description 1
- 229940099433 NMDA receptor antagonist Drugs 0.000 description 1
- 102000008730 Nestin Human genes 0.000 description 1
- 108010088225 Nestin Proteins 0.000 description 1
- 206010029260 Neuroblastoma Diseases 0.000 description 1
- 101710138657 Neurotoxin Proteins 0.000 description 1
- 244000061176 Nicotiana tabacum Species 0.000 description 1
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 1
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 description 1
- 102000043276 Oncogene Human genes 0.000 description 1
- 108700020796 Oncogene Proteins 0.000 description 1
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 1
- 102000038030 PI3Ks Human genes 0.000 description 1
- 108091007960 PI3Ks Proteins 0.000 description 1
- 241001494479 Pecora Species 0.000 description 1
- 108090000430 Phosphatidylinositol 3-kinases Proteins 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 241000288906 Primates Species 0.000 description 1
- 102100033479 RAF proto-oncogene serine/threonine-protein kinase Human genes 0.000 description 1
- 101710141955 RAF proto-oncogene serine/threonine-protein kinase Proteins 0.000 description 1
- 108010092799 RNA-directed DNA polymerase Proteins 0.000 description 1
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 1
- 101000713578 Rattus norvegicus Tubulin beta-3 chain Proteins 0.000 description 1
- 241000607142 Salmonella Species 0.000 description 1
- 208000034189 Sclerosis Diseases 0.000 description 1
- 238000000692 Student's t-test Methods 0.000 description 1
- 241000282887 Suidae Species 0.000 description 1
- 208000030886 Traumatic Brain injury Diseases 0.000 description 1
- 239000013504 Triton X-100 Substances 0.000 description 1
- 229920004890 Triton X-100 Polymers 0.000 description 1
- TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N Xylitol Natural products OCCC(O)C(O)C(O)CCO TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZHAFUINZIZIXFC-UHFFFAOYSA-N [9-(dimethylamino)-10-methylbenzo[a]phenoxazin-5-ylidene]azanium;chloride Chemical compound [Cl-].O1C2=CC(=[NH2+])C3=CC=CC=C3C2=NC2=C1C=C(N(C)C)C(C)=C2 ZHAFUINZIZIXFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 235000010489 acacia gum Nutrition 0.000 description 1
- 239000000205 acacia gum Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- VJHCJDRQFCCTHL-UHFFFAOYSA-N acetic acid 2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal Chemical compound CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O VJHCJDRQFCCTHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 239000011543 agarose gel Substances 0.000 description 1
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 108010064539 amyloid beta-protein (1-42) Proteins 0.000 description 1
- 230000006933 amyloid-beta aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 1
- 239000005557 antagonist Substances 0.000 description 1
- 230000000259 anti-tumor effect Effects 0.000 description 1
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 1
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 1
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 1
- 229940041181 antineoplastic drug Drugs 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 230000017047 asymmetric cell division Effects 0.000 description 1
- 210000003403 autonomic nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 230000003376 axonal effect Effects 0.000 description 1
- 210000004227 basal ganglia Anatomy 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- IQFYYKKMVGJFEH-UHFFFAOYSA-N beta-L-thymidine Natural products O=C1NC(=O)C(C)=CN1C1OC(CO)C(O)C1 IQFYYKKMVGJFEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 210000001218 blood-brain barrier Anatomy 0.000 description 1
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 1
- 229950004398 broxuridine Drugs 0.000 description 1
- 239000004067 bulking agent Substances 0.000 description 1
- 210000004899 c-terminal region Anatomy 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000006143 cell culture medium Substances 0.000 description 1
- 239000012592 cell culture supplement Substances 0.000 description 1
- 230000005779 cell damage Effects 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 208000037887 cell injury Diseases 0.000 description 1
- 239000013592 cell lysate Substances 0.000 description 1
- 230000006037 cell lysis Effects 0.000 description 1
- 230000010307 cell transformation Effects 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 208000015114 central nervous system disease Diseases 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- PBAYDYUZOSNJGU-UHFFFAOYSA-N chelidonic acid Natural products OC(=O)C1=CC(=O)C=C(C(O)=O)O1 PBAYDYUZOSNJGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001713 cholinergic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001684 chronic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229940110456 cocoa butter Drugs 0.000 description 1
- 235000019868 cocoa butter Nutrition 0.000 description 1
- 208000010877 cognitive disease Diseases 0.000 description 1
- 230000006552 constitutive activation Effects 0.000 description 1
- 229960005168 croscarmellose Drugs 0.000 description 1
- 229960001681 croscarmellose sodium Drugs 0.000 description 1
- 239000001767 crosslinked sodium carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010947 crosslinked sodium carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 210000004748 cultured cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000001086 cytosolic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 238000000326 densiometry Methods 0.000 description 1
- 229960003964 deoxycholic acid Drugs 0.000 description 1
- KXGVEGMKQFWNSR-LLQZFEROSA-N deoxycholic acid Chemical compound C([C@H]1CC2)[C@H](O)CC[C@]1(C)[C@@H]1[C@@H]2[C@@H]2CC[C@H]([C@@H](CCC(O)=O)C)[C@@]2(C)[C@@H](O)C1 KXGVEGMKQFWNSR-LLQZFEROSA-N 0.000 description 1
- KXGVEGMKQFWNSR-UHFFFAOYSA-N deoxycholic acid Natural products C1CC2CC(O)CCC2(C)C2C1C1CCC(C(CCC(O)=O)C)C1(C)C(O)C2 KXGVEGMKQFWNSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960003914 desipramine Drugs 0.000 description 1
- 239000008121 dextrose Substances 0.000 description 1
- 239000013024 dilution buffer Substances 0.000 description 1
- 229940042399 direct acting antivirals protease inhibitors Drugs 0.000 description 1
- 230000006806 disease prevention Effects 0.000 description 1
- 230000005750 disease progression Effects 0.000 description 1
- 239000007884 disintegrant Substances 0.000 description 1
- 230000003291 dopaminomimetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 208000025688 early-onset autosomal dominant Alzheimer disease Diseases 0.000 description 1
- 210000001671 embryonic stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000006167 equilibration buffer Substances 0.000 description 1
- UNXHWFMMPAWVPI-ZXZARUISSA-N erythritol Chemical compound OC[C@H](O)[C@H](O)CO UNXHWFMMPAWVPI-ZXZARUISSA-N 0.000 description 1
- 229940009714 erythritol Drugs 0.000 description 1
- 235000019414 erythritol Nutrition 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000000262 estrogen Substances 0.000 description 1
- LVGKNOAMLMIIKO-QXMHVHEDSA-N ethyl oleate Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OCC LVGKNOAMLMIIKO-QXMHVHEDSA-N 0.000 description 1
- 229940093471 ethyl oleate Drugs 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000002964 excitative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003492 excitotoxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000063 excitotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000008622 extracellular signaling Effects 0.000 description 1
- 208000015756 familial Alzheimer disease Diseases 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 1
- 238000002073 fluorescence micrograph Methods 0.000 description 1
- 235000013355 food flavoring agent Nutrition 0.000 description 1
- 235000003599 food sweetener Nutrition 0.000 description 1
- 239000012458 free base Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000009760 functional impairment Effects 0.000 description 1
- 230000002518 glial effect Effects 0.000 description 1
- 229960001031 glucose Drugs 0.000 description 1
- 125000005639 glycero group Chemical group 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 229960004198 guanidine Drugs 0.000 description 1
- PJJJBBJSCAKJQF-UHFFFAOYSA-N guanidinium chloride Chemical compound [Cl-].NC(N)=[NH2+] PJJJBBJSCAKJQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000971 hippocampal effect Effects 0.000 description 1
- 230000013632 homeostatic process Effects 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000001866 hydroxypropyl methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N hydroxypropyl methyl cellulose Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC2C(C(O)C(OC3C(C(O)C(O)C(CO)O3)O)C(CO)O2)O)C(CO)O1 UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006951 hyperphosphorylation Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000028993 immune response Effects 0.000 description 1
- 210000000987 immune system Anatomy 0.000 description 1
- 238000012760 immunocytochemical staining Methods 0.000 description 1
- 238000010166 immunofluorescence Methods 0.000 description 1
- 238000010185 immunofluorescence analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003125 immunofluorescent labeling Methods 0.000 description 1
- 102000018358 immunoglobulin Human genes 0.000 description 1
- 229940072221 immunoglobulins Drugs 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000028709 inflammatory response Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 108010090448 insulin gene enhancer binding protein Isl-1 Proteins 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000031146 intracellular signal transduction Effects 0.000 description 1
- 208000037906 ischaemic injury Diseases 0.000 description 1
- 230000000302 ischemic effect Effects 0.000 description 1
- 229960001375 lactose Drugs 0.000 description 1
- 210000003140 lateral ventricle Anatomy 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012160 loading buffer Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 229960003511 macrogol Drugs 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000845 maltitol Substances 0.000 description 1
- 235000010449 maltitol Nutrition 0.000 description 1
- VQHSOMBJVWLPSR-WUJBLJFYSA-N maltitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]([C@H](O)CO)O[C@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O VQHSOMBJVWLPSR-WUJBLJFYSA-N 0.000 description 1
- 229940035436 maltitol Drugs 0.000 description 1
- 210000001161 mammalian embryo Anatomy 0.000 description 1
- 239000000594 mannitol Substances 0.000 description 1
- 235000010355 mannitol Nutrition 0.000 description 1
- 229960001855 mannitol Drugs 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 239000012533 medium component Substances 0.000 description 1
- 230000006386 memory function Effects 0.000 description 1
- 206010027175 memory impairment Diseases 0.000 description 1
- 230000003340 mental effect Effects 0.000 description 1
- HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N meso ribitol Natural products OCC(O)C(O)C(O)CO HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 229960002900 methylcellulose Drugs 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- LXCFILQKKLGQFO-UHFFFAOYSA-N methylparaben Chemical compound COC(=O)C1=CC=C(O)C=C1 LXCFILQKKLGQFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019813 microcrystalline cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008108 microcrystalline cellulose Substances 0.000 description 1
- 229940016286 microcrystalline cellulose Drugs 0.000 description 1
- 230000002438 mitochondrial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002829 mitogen activated protein kinase inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 239000003703 n methyl dextro aspartic acid receptor blocking agent Substances 0.000 description 1
- 239000013642 negative control Substances 0.000 description 1
- 210000001577 neostriatum Anatomy 0.000 description 1
- 210000005055 nestin Anatomy 0.000 description 1
- 210000003757 neuroblast Anatomy 0.000 description 1
- 230000000626 neurodegenerative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003962 neuroinflammatory response Effects 0.000 description 1
- 230000009223 neuronal apoptosis Effects 0.000 description 1
- 230000006764 neuronal dysfunction Effects 0.000 description 1
- 230000003955 neuronal function Effects 0.000 description 1
- 230000034420 neuronal signal transduction Effects 0.000 description 1
- 230000002981 neuropathic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007171 neuropathology Effects 0.000 description 1
- 230000004112 neuroprotection Effects 0.000 description 1
- 230000003018 neuroregenerative effect Effects 0.000 description 1
- 231100000189 neurotoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002887 neurotoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002581 neurotoxin Substances 0.000 description 1
- 231100000618 neurotoxin Toxicity 0.000 description 1
- 239000002858 neurotransmitter agent Substances 0.000 description 1
- 230000000508 neurotrophic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002547 new drug Substances 0.000 description 1
- 210000002267 nissl body Anatomy 0.000 description 1
- LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N nitromethane Chemical compound C[N+]([O-])=O LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006959 non-competitive inhibition Effects 0.000 description 1
- 239000002767 noradrenalin uptake inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000002474 noradrenergic effect Effects 0.000 description 1
- 229960002748 norepinephrine Drugs 0.000 description 1
- SFLSHLFXELFNJZ-UHFFFAOYSA-N norepinephrine Natural products NCC(O)C1=CC=C(O)C(O)=C1 SFLSHLFXELFNJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 210000004248 oligodendroglia Anatomy 0.000 description 1
- 239000004006 olive oil Substances 0.000 description 1
- 235000008390 olive oil Nutrition 0.000 description 1
- 231100000590 oncogenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002246 oncogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000036542 oxidative stress Effects 0.000 description 1
- 238000007911 parenteral administration Methods 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000000137 peptide hydrolase inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000008823 permeabilization Effects 0.000 description 1
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 description 1
- 230000000144 pharmacologic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002135 phase contrast microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000006187 pill Substances 0.000 description 1
- 229950002592 pimasertib Drugs 0.000 description 1
- 230000007505 plaque formation Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000035935 pregnancy Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 239000000651 prodrug Substances 0.000 description 1
- 229940002612 prodrug Drugs 0.000 description 1
- 230000000770 proinflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002062 proliferating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009023 proprioceptive sensation Effects 0.000 description 1
- QELSKZZBTMNZEB-UHFFFAOYSA-N propylparaben Chemical compound CCCOC(=O)C1=CC=C(O)C=C1 QELSKZZBTMNZEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960003415 propylparaben Drugs 0.000 description 1
- 238000000575 proteomic method Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 102000027426 receptor tyrosine kinases Human genes 0.000 description 1
- 108091008598 receptor tyrosine kinases Proteins 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 1
- 230000037152 sensory function Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 description 1
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000002415 sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 1
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- PFUVRDFDKPNGAV-UHFFFAOYSA-N sodium peroxide Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][O-] PFUVRDFDKPNGAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 229960002920 sorbitol Drugs 0.000 description 1
- 235000010356 sorbitol Nutrition 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 229940032147 starch Drugs 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 238000002660 stem cell treatment Methods 0.000 description 1
- 239000008174 sterile solution Substances 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 239000012089 stop solution Substances 0.000 description 1
- 230000007399 subcellular translocation Effects 0.000 description 1
- 229960004793 sucrose Drugs 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 239000003765 sweetening agent Substances 0.000 description 1
- 210000000225 synapse Anatomy 0.000 description 1
- 208000011580 syndromic disease Diseases 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012353 t test Methods 0.000 description 1
- 229940104230 thymidine Drugs 0.000 description 1
- OQUFJVRYDFIQBW-UHFFFAOYSA-N trametinib dimethyl sulfoxide Chemical compound CS(C)=O.CC(=O)NC1=CC=CC(N2C(N(C3CC3)C(=O)C3=C(NC=4C(=CC(I)=CC=4)F)N(C)C(=O)C(C)=C32)=O)=C1 OQUFJVRYDFIQBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011830 transgenic mouse model Methods 0.000 description 1
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 1
- 230000009529 traumatic brain injury Effects 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- IHIXIJGXTJIKRB-UHFFFAOYSA-N trisodium vanadate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-][V]([O-])([O-])=O IHIXIJGXTJIKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003827 upregulation Effects 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 239000000811 xylitol Substances 0.000 description 1
- 235000010447 xylitol Nutrition 0.000 description 1
- 229960002675 xylitol Drugs 0.000 description 1
- HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N xylitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Данное изобретение относится к способу индуцирования нейрорегенерации, включающему введение ингибитора MEK 1/2 пациенту, нуждающемуся в этом, и к композиции, содержащей ингибитор MEK 1/2, для применения в вышеуказанном способе. В данном изобретении ингибитор MEK 1/2 индуцирует нейрорегенерацию путем дифференцировки нервных стволовых клеток в нейроны, защиты нервных стволовых клеток и нейронов от цитотоксического эффекта бета-амилоидов или того и другого. Данное изобретение также относится к способу защиты нейронов от утраты или повреждения, включающему введение ингибитора MEK 1/2, и к композиции, содержащей ингибитор MEK1/2, для применения в вышеуказанном способе. Кроме того, данное изобретение относится к способу предупреждения или лечения нейродегенеративного заболевания вследствие утраты или повреждения нейронов у пациента, нуждающегося в этом, включающему введение ингибитора MEK 1/2, и к композиции, содержащей ингибитор MEK 1/2, для применения в вышеуказанном способе.This invention relates to a method for inducing neuroregeneration, comprising administering a MEK 1/2 inhibitor to a patient in need thereof, and to a composition comprising a MEK 1/2 inhibitor for use in the above method. In the present invention, the MEK 1/2 inhibitor induces neuroregeneration by differentiating neural stem cells into neurons, protecting neural stem cells and neurons from the cytotoxic effect of amyloid beta, or both. This invention also relates to a method for protecting neurons from loss or damage, comprising administering a MEK 1/2 inhibitor, and to a composition comprising a MEK1 / 2 inhibitor for use in the above method. In addition, the present invention relates to a method for preventing or treating a neurodegenerative disease due to loss or damage of neurons in a patient in need thereof, comprising administering a MEK 1/2 inhibitor, and to a composition comprising a MEK 1/2 inhibitor for use in the above method.
Предшествующий уровень техникиPrior art
Нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера (БА) и болезнь Паркинсона (БП), распространены среди лиц преклонного возраста, и количество пациентов увеличивается экспоненциально со старением населения. Кроме того, сообщения о видах нейродегенеративных заболеваний с ранним началом, возникающих в молодом возрасте, не являются редкостью. Таким образом, большой интерес вызывает разработка лечения, которое поможет остановить прогрессирование заболевания или восстановить поврежденные ткани мозга.Neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease (AD) and Parkinson's disease (PD) are common among the elderly, and the number of patients increases exponentially with the aging population. In addition, reports of early-onset neurodegenerative diseases occurring at a young age are not uncommon. Thus, there is great interest in the development of a treatment that will help stop disease progression or repair damaged brain tissue.
Точные причины таких нейродегенеративных заболеваний до сих пор не установлены. На данный момент известно, что повреждение нервных клеток в определенных областях головного мозга (например, гиппокампе или черном веществе) приводит к уменьшению количества нервных клеток, появлению дефектов нейронной сети, в результате чего развиваются различные симптомы нейродегенеративных заболеваний.The exact causes of such neurodegenerative diseases have not yet been established. At the moment, it is known that damage to nerve cells in certain areas of the brain (for example, the hippocampus or substantia nigra) leads to a decrease in the number of nerve cells, the appearance of defects in the neural network, as a result of which various symptoms of neurodegenerative diseases develop.
Исследования, направленные на поиск лечения, ведутся в различных направлениях. В настоящее время лекарственные средства, предназначенные для облегчения симптомов, включают мемантин (антагонист рецепторов NMDA), L-DOPA (лекарственный аналог дофамина) и др. Другие лекарственные средства обладают краткосрочным действием, или при их продолжительном применении наблюдались побочные эффекты, поэтому затруднительно ожидать от них лечебного эффекта, кроме временного облегчения симптомов. Таким образом, существует большая потребность в основном лечении, направленном на причину возникновения нейродегенеративного заболевания.Research aimed at finding a cure is being conducted in various directions. Currently, drugs designed to relieve symptoms include memantine (an NMDA receptor antagonist), L-DOPA (a drug analogue of dopamine), etc. they have a therapeutic effect other than temporarily relieving symptoms. Thus, there is a great need for a basic treatment directed at the cause of the neurodegenerative disease.
Нервные стволовые клетки (НСК) и нервные прогениторные клетки (НПК), клетки, способные дифференцироваться в нервные клетки, присутствуют во взрослом мозге. Нервные стволовые клетки присутствуют в субвентрикулярной зоне латерального желудочка и зубчатой извилине гиппокампа, и именно в этой области нейрогенез протекает на протяжении всей жизни животного посредством дифференцировке и пролиферации нервных стволовых клеток (Zhao et al. (2008), Mechanisms and Functional Implications of Adult Neurogenesis. Cell, 132:645-660).Nerve stem cells (NSCs) and neural progenitor cells (NPCs), cells that can differentiate into nerve cells, are present in the adult brain. Nerve stem cells are present in the subventricular zone of the lateral ventricle and the dentate gyrus of the hippocampus, and it is in this region that neurogenesis proceeds throughout the animal's life through differentiation and proliferation of neural stem cells (Zhao et al. (2008), Mechanisms and Functional Implications of Adult Neurogenesis. Cell 132: 645-660).
Поскольку при нейродегенеративных заболеваниях происходит повреждение и утрата нервных клеток головного мозга, замена поврежденных или утраченных нейронов нормально функционирующими нейронами за счет стимуляции НСК и НПК могут быть основным лечением нейродегенеративных заболеваний. Этот способ лечения включает способ лечения стволовыми клетками, при котором НСК и НПК выделяют из организма пациента, стимулируют к дифференцировке в нейроны in vitro и затем пересаживают обратно пациентам. Однако существуют трудности в выделении НСК и НПК у пациентов и их обратной пересадке пациентам. Кроме того, трансплантированные НСК и НПК быстро теряют свою активность в головном мозге, что требует повторных пересадок. В качестве альтернативы пересадке нервных стволовых клеток пациентам недавно был предложен способ образования нейронов в головном мозге пациента путем стимуляции НСК и НПК к дифференцировке с применением лекарственных средств (Davies et al. (2015), Stemistry: The Control of Stem Cells in Situ Using Chemistry. J. Med. Chem. 58:28632894).Since neurodegenerative diseases cause damage and loss of brain nerve cells, replacement of damaged or lost neurons with normally functioning neurons due to stimulation of NSC and NPC may be the main treatment for neurodegenerative diseases. This method of treatment includes a method of stem cell treatment in which NSCs and NPCs are isolated from the patient's body, stimulated to differentiate into neurons in vitro, and then transplanted back into the patients. However, there are difficulties in isolating NSC and NPC in patients and their reverse transplantation to patients. In addition, transplanted NSCs and NPCs quickly lose their activity in the brain, which requires repeated transplants. As an alternative to transplanting neural stem cells into patients, a method has recently been proposed for the formation of neurons in the patient's brain by stimulating NSCs and NPCs to differentiate using drugs (Davies et al. (2015), Stemistry: The Control of Stem Cells in Situ Using Chemistry. J. Med Chem 58: 28632894).
Бета-амилоид (Ae) представляет собой пептид из 36-43 аминокислот, который образуется в результате расщепления белка-предшественника амилоида (АРР), интегрального мембранного белка 1 типа, под воздействием β-секретазы и γ-секретазы. Агрегаты бета-амилоида (Ae) в виде растворимых олигомеров бета-амилоида (Ae), а затем протофибрилл образуют нерастворимые фибриллы Ae, которые впоследствии образуют в головном мозге скопления в виде амилоидных бляшек. Отложение Ae в головном мозге связано с повреждением синапсов, повреждением нейронов и атрофией головного мозга и в конце концов приводит к нарушению памяти и когнитивных функций, двум очень характерным симптомам болезни Альцгеймера (БА). Среди различных форм Ae растворимые олигомеры Ae, в частности тримеры и тетрамеры, считают наиболее токсичными формами Ae, ассоциированными с дисфункцией нейронов и повреждением синапсов (Murakami, (2014), Conformation-specific antibodies to target amyloid e oligomers and their application to immunotherapy for Alzheimer's disease. Biosci. Biotechnol. Biochem. 78(8): 1293-1305; Jana et al. (2016), Membrane-bound tetramer and trimer Ae oligomeric species correlate with toxicity towardsBeta-amyloid (Ae) is a 36-43 amino acid peptide that results from the cleavage of amyloid precursor protein (APP), an integral type 1 membrane protein, by β-secretase and γ-secretase. Aggregates of beta-amyloid (Ae) in the form of soluble oligomers of beta-amyloid (Ae), and then protofibrils form insoluble Ae fibrils, which subsequently form clusters in the brain in the form of amyloid plaques. Ae deposition in the brain is associated with synapse damage, neuronal damage and brain atrophy and ultimately leads to impaired memory and cognitive function, two very characteristic symptoms of Alzheimer's disease (AD). Among the various Ae forms, soluble Ae oligomers, in particular trimers and tetramers, are considered the most toxic Ae forms associated with neuronal dysfunction and synapse damage (Murakami, (2014), Conformation-specific antibodies to target amyloid e oligomers and their application to immunotherapy for Alzheimer's disease. Biosci. Biotechnol. Biochem. 78 (8): 1293-1305; Jana et al. (2016), Membrane-bound tetramer and trimer Ae oligomeric species correlate with toxicity towards
- 1 038404 cultured neurons. J. Neurochem. 136(3):594-608).- 1 038404 cultured neurons. J. Neurochem. 136 (3): 594-608).
Поэтому защита нейронов от Ae, особенно от олигомерных форм Ae, считается возможной мишенью для лечения БА. Однако пациенты с БА уже имеют серьезное повреждение нейронов, поэтому для основного лечения БА, помимо защиты нейронов, необходима регенерация нейронов за счет дифференцировки эндогенных нервных стволовых клеток.Therefore, the protection of neurons from Ae, especially from oligomeric forms of Ae, is considered a possible target for AD treatment. However, AD patients already have serious neuronal damage, therefore, for the main treatment of AD, in addition to protecting neurons, neuronal regeneration is necessary due to the differentiation of endogenous nerve stem cells.
МЕК (киназа митоген-активируемой протеинкиназы; также известная как МАР2К или MAPKK) является участником сигнального пути MAP киназы (митоген-активируемой протеинкиназы; MAPK) (в данном документе обозначаемого как путь MAPK/ERK), представляющего собой цепь реакций, катализируемых ферментами Ras-Raf-MEK-ERK. При связывании различных сигнальных молекул, таких как факторы роста, гормоны, цитокины и т.д., с рецепторами клеточной мембраны и активации рецепторной тирозинкиназы происходит активация ГТФазы Ras, в результате чего цитоплазматический белок Raf рекрутируется к клеточной мембране. Активированный Raf последовательно фосфорилирует и активирует MEK и ERK, а активированная киназа ERK, в свою очередь, транслоцируется в ядро и активирует различные транскрипционные факторы. Затем эти транскрипционные факторы связываются с промоторами различных генов, регулируя клеточную пролиферацию, дифференцировку и выживаемость. Поскольку в опухолевых клетках происходит гиперактивация сигнального пути MAPK/ERK, киназы считают важными мишенями для подавления прогрессировали рака и других пролиферативных заболеваний.MEK (mitogen-activated protein kinase kinase; also known as MAP2K or MAPKK) is a member of the MAP kinase (mitogen-activated protein kinase; MAPK) signaling pathway (referred to herein as the MAPK / ERK pathway), which is a chain of reactions catalyzed by Ras- Raf-MEK-ERK. When various signaling molecules, such as growth factors, hormones, cytokines, etc., bind to the receptors of the cell membrane and activate the receptor tyrosine kinase, the Ras GTPase is activated, as a result of which the cytoplasmic protein Raf is recruited to the cell membrane. Activated Raf sequentially phosphorylates and activates MEK and ERK, and activated ERK kinase, in turn, is translocated into the nucleus and activates various transcription factors. These transcription factors then bind to promoters of various genes, regulating cell proliferation, differentiation, and survival. Since the MAPK / ERK signaling pathway is hyperactivated in tumor cells, kinases are considered important targets for suppressing progressed cancer and other proliferative diseases.
В семействе МЕК известно 7 белков (МЕК1-МЕК7), из которых только MEK1 и MEK2 задействованы в пути передачи сигнала Ras-Raf-MEK-ERK. Хотя MEK1 и MEK2 кодируются разными генами, они обладают высокой гомологией (80%) как в области С-концевого каталитического киназного домена, так и в большей части N-концевой регуляторной области. Несмотря на то, что онкогенные формы MEK1 и MEK2 при раковых заболеваниях человека не были обнаружены, известно, что конститутивная активация МЕК приводит к трансформации клеток. Кроме того, МЕК также может активироваться другими онкогенами. Поэтому ингибирование MEK1 и MEK2 исследовали в качестве мишени при разработке противоопухолевых лекарственных средств. При этом неясно, какую роль играют MEK1 и MEK2 и путь MAPK/ERK в пролиферации и дифференцировке взрослых нервных стволовых клеток.There are 7 proteins known in the MEK family (MEK1-MEK7), of which only MEK1 and MEK2 are involved in the Ras-Raf-MEK-ERK signaling pathway. Although MEK1 and MEK2 are encoded by different genes, they have high homology (80%) both in the region of the C-terminal catalytic kinase domain and in most of the N-terminal regulatory region. Despite the fact that oncogenic forms of MEK1 and MEK2 have not been found in human cancers, it is known that constitutive activation of MEK leads to cell transformation. In addition, MEK can also be activated by other oncogenes. Therefore, inhibition of MEK1 and MEK2 has been investigated as a target in the development of anticancer drugs. However, it is unclear what role MEK1 and MEK2 and the MAPK / ERK pathway play in the proliferation and differentiation of adult neural stem cells.
Кроме того, имеются результаты исследований, которые указывают на существование связи между путем MAPK/ERK и Ae или белками тау в головном мозге пациентов с болезнью Альцгеймера (БА). К сожалению, неясно, требует ли лечение БА активации или ингибирования этого сигнального путии можно ли связать регуляцию данного сигнального пути с лечением БА.In addition, there are research results that indicate a link between the MAPK / ERK pathway and Ae or tau proteins in the brains of Alzheimer's disease (AD) patients. Unfortunately, it is unclear whether treatment of AD requires activation or inhibition of this signaling pathway, whether the regulation of this signaling pathway can be associated with AD treatment.
Опубликованы данные о повышенном уровне экспрессии белков пути MAPK/ERK у пациентов с очень ранней стадией болезни Альцгеймера (Arendt et al. (1995), Increased Expression and Subcellular Translocation of the Mitogen-Activated Protein Kinase Kinase and Mitogen-Activated Protein Kinase in Alzheimer's Disease. Neuroscience 68(1):5-18; Gartner et al. (1999), Elevated Expression of p21ras is an Early Event in Alzheimer's Disease and Precedes Neurofibrillary Degeneration. Neuroscience 91(1); 1-5), или ассоциации между ERK1/2 и MEK1/2 с гиперфосфорилированием белка тау в головном мозге пациента с болезнью Альцгеймера (Pei et al. (2002), Up-Regulation of Mitogen-Activated Protein Kinases ERK1/2 and MEK1/2 is Associated with the Progression of Neurofibrillary Degeneration in Alzheimer's Disease. Brain Res Mol Brain Res. 109(1-2):45-55) и повышенной экспрессии Ras и активации ERK1/2 в клетках В103 (клетки нейробластомы мыши), экспрессирующих белок-предшественник амилоида (АРР) (Chaput et al. (2012), SILAC-based Proteomic Analysis to Investigate the Impact of Amyloid Precursor Protein Expression in Neuronal-LikeB103 Cells. Electrophoresis 33(24):3728-3737).Increased expression of MAPK / ERK pathway proteins has been reported in patients with very early stages of Alzheimer's disease (Arendt et al. (1995), Increased Expression and Subcellular Translocation of the Mitogen-Activated Protein Kinase Kinase and Mitogen-Activated Protein Kinase in Alzheimer's Disease . Neuroscience 68 (1): 5-18; Gartner et al. (1999), Elevated Expression of p21ras is an Early Event in Alzheimer's Disease and Precedes Neurofibrillary Degeneration. Neuroscience 91 (1); 1-5), or associations between ERK1 / 2 and MEK1 / 2 with hyperphosphorylation of tau protein in the brain of a patient with Alzheimer's disease (Pei et al. (2002), Up-Regulation of Mitogen-Activated Protein Kinases ERK1 / 2 and MEK1 / 2 is Associated with the Progression of Neurofibrillary Degeneration in Alzheimer's Disease. Brain Res Mol Brain Res. 109 (1-2): 45-55) and increased Ras expression and ERK1 / 2 activation in B103 cells (mouse neuroblastoma cells) expressing amyloid precursor protein (APP) (Chaput et al. (20 12), SILAC-based Proteomic Analysis to Investigate the Impact of Amyloid Precursor Protein Expression in Neuronal-LikeB103 Cells. Electrophoresis 33 (24): 3728-3737).
При этом другие исследования показали, что при активации ERK1/2 происходит подавление апоптоза, индуцированного Ae, и уменьшается накопление Ae (Guerra et al. (2004), Plasma Membrane Oestrogen Receptor Mediates Neuroprotection Against β-Amyloid Toxicity Through Activation of Raf-1/MEK/ERK Cascade in Septal-Derived Cholinergic SN56 Cells. J. Neurochem. 91:99-109; Watson et al. (2005), Macrophage Inflammatory Protein 2 Inhibits β-Amyloid Peptide (1-42)-Mediated Hippocampal Neuronal Apoptosis through Activation of Mitogen-Activated Protein Kinase and Phosphatidylinositol 3-Kinase Signaling Pathways. Molecular Pharmacology 67(3):757-765; Mills et al. (1997) Regulation of Amyloid Precursor Protein Catabolism Involves the Mitogen-Activated Protein Kinase Signal Transduction Pathway. J. Neurosci. 17:9415-9422). Кроме того, опубликованы данные, что ERK1/2 снижает активность γ-секретазы, которая вызывает образование Ae из АРР и снижает экспрессию и активность ВАСЕ1 (β-секретазы 1) в условиях окислительного стресса (Tamagno et al. (2009), JNK and ERK1/2 Pathways Have a Dual Opposite Effect on the Expression of BACE1. Neurobiology of Aging, 30:1563-1573).However, other studies have shown that activation of ERK1 / 2 suppresses apoptosis induced by Ae and decreases accumulation of Ae (Guerra et al. (2004), Plasma Membrane Oestrogen Receptor Mediates Neuroprotection Against β-Amyloid Toxicity Through Activation of Raf-1 / MEK / ERK Cascade in Septal-Derived Cholinergic SN56 Cells. J. Neurochem. 91: 99-109; Watson et al. (2005) Macrophage Inflammatory Protein 2 Inhibits β-Amyloid Peptide (1-42) -Mediated Hippocampal Neuronal Apoptosis through Activation of Mitogen-Activated Protein Kinase and Phosphatidylinositol 3-Kinase Signaling Pathways. Molecular Pharmacology 67 (3): 757-765; Mills et al. (1997) Regulation of Amyloid Precursor Protein Catabolism Involves the Mitogen-Activated Protein Kinase Signal Transduction Pathway. J. Neurosci. 17: 9415-9422). In addition, data have been published that ERK1 / 2 reduces the activity of γ-secretase, which induces the formation of Ae from APP and decreases the expression and activity of BACE1 (β-secretase 1) under conditions of oxidative stress (Tamagno et al. (2009), JNK and ERK1 / 2 Pathways Have a Dual Opposite Effect on the Expression of BACE 1. Neurobiology of Aging, 30: 1563-1573).
Таким образом, необходимо прояснить, какую роль играет регуляция пути MAPK/ERK и ингибирование МЕК в нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера, поскольку на этот счет существуют противоречивые мнения.Thus, it is necessary to clarify the role of regulation of the MAPK / ERK pathway and inhibition of MEK in neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease, as there are conflicting opinions on this.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Техническая задача.Technical challenge.
Авторам данного изобретения необходимо предложить способ индуцирования нейрорегенерации посредством дифференцировки нервных стволовых клеток в нейроны и защиты нервных стволовых кле- 2 038404 ток и нейронов от Αβ при помощи соединения, ингибирующего MEK1 и MEK2. Кроме того, авторам изобретения необходимо предложить способ защиты нейронов от утраты или повреждения и способ предупреждения или лечения нейродегенеративного заболевания вследствие утраты или повреждения нейронов с использованием соединения, ингибирующего MEK 1 и MEK2.The present inventors need to provide a method for inducing neuroregeneration by differentiating neural stem cells into neurons and protecting neural stem cells and neurons from β with a compound that inhibits MEK1 and MEK2. In addition, the inventors need to provide a method for protecting neurons from loss or damage and a method for preventing or treating a neurodegenerative disease due to loss or damage of neurons using a compound that inhibits MEK 1 and MEK2.
Решение задачи.The solution of the problem.
Авторы данного изобретения обнаружили, что соединение, ингибирующее MEK 1 и MEK2 (в данном описании обозначаемое ингибитор MEK 1/2), в частности соединение, представленное формулой 1, может эффективно индуцировать дифференцировку нервных стволовых клеток в нейроны; более конкретно, оно защищает нервные стволовые клетки и нейроны от бета-амилоида и в то же время индуцирует дифференцировку нервных стволовых клеток в нейроны.The present inventors have found that a compound that inhibits MEK 1 and MEK2 (hereinafter referred to as a MEK 1/2 inhibitor), in particular the compound represented by formula 1, can effectively induce the differentiation of neural stem cells into neurons; more specifically, it protects neural stem cells and neurons from amyloid beta and at the same time induces neural stem cell differentiation into neurons.
I FI F
Формула 1Formula 1
Один аспект данного изобретения относится к композиции, индуцирующей дифференцировку нервных стволовых клеток, содержащей соединение формулы 1. Композиция не вызывает у нервных стволовых клеток опухолеподобного роста.One aspect of the present invention relates to a composition for inducing differentiation of neural stem cells comprising a compound of formula 1. The composition does not induce tumor-like growth in neural stem cells.
Композиция, индуцирующая дифференцировку нервных стволовых клеток, индуцирует дифференцировку нервных стволовых клеток в нейроны, даже в присутствии бета-амилоида.The composition that induces the differentiation of neural stem cells induces the differentiation of neural stem cells into neurons, even in the presence of beta-amyloid.
Индукция дифференцировки в нейроны под влиянием композиции, индуцирующей дифференцировку нервных стволовых клеток, может быть результатом ингибирования MEK 1 и MEK2.The induction of differentiation into neurons under the influence of a composition that induces the differentiation of neural stem cells may result from inhibition of MEK 1 and MEK2.
Данная композиция может включать конкретный ингибитор MEK 1/2, отличный от соединения формулы 1. Данная композиция индуцирует дифференцировку нервных стволовых клеток в нейроны даже в присутствии бета-амилоида.This composition may include a specific MEK 1/2 inhibitor other than the compound of Formula 1. The composition induces neural stem cell differentiation into neurons even in the presence of beta-amyloid.
Другой аспект данного изобретения относится к способу дифференцировки нервных стволовых клеток в нейроны с применением композиции, индуцирующей дифференцировку нервных стволовых клеток.Another aspect of the present invention relates to a method for differentiating neural stem cells into neurons using a composition for inducing neural stem cell differentiation.
Способ дифференцировки может представлять собой обработку нервных стволовых клеток композицией, индуцирующей дифференцировку нервных стволовых клеток, и прохождение от 1 до 7 суток для завершения дифференцировки.The differentiation method may be treating neural stem cells with a composition that induces neural stem cell differentiation and passing 1 to 7 days to complete differentiation.
Другой аспект данного изобретения относится к соединению формулы 1 для применения в индуцировании дифференцировки нервных стволовых клеток, в частности для применения в защите нервных стволовых клеток и нейронов и дифференцировки нервных стволовых клеток в нейроны даже в присутствии бета-амилоида. Еще один аспект данного изобретения относится к конкретному ингибитору MEK 1/2 для применения в индуцировании дифференцировки нервных стволовых клеток, в частности для применения в защите нервных стволовых клеток и нейронов и дифференцировке нервных стволовых клеток в нейроны даже в присутствии бета-амилоида.Another aspect of this invention relates to a compound of formula 1 for use in inducing differentiation of neural stem cells, in particular for use in protecting neural stem cells and neurons and differentiating neural stem cells into neurons even in the presence of amyloid beta. Another aspect of the present invention relates to a particular MEK 1/2 inhibitor for use in inducing differentiation of neural stem cells, in particular for use in protecting neural stem cells and neurons and differentiating neural stem cells into neurons even in the presence of amyloid beta.
Другой аспект данного изобретения относится к набору для применения в индуцировании дифференцировки нервных стволовых клеток в нейроны in vitro. Данный набор может включать композицию, индуцирующую дифференцировку нервных стволовых клеток, культуральную среду, планшеты, растворы для покрытия и добавки, необходимые для культивирования клеток, такие как факторы роста и т.д.Another aspect of the present invention relates to a kit for use in inducing differentiation of neural stem cells into neurons in vitro. The kit may include a composition for inducing differentiation of neural stem cells, culture medium, plates, coating solutions, and additives required for cell culture such as growth factors, etc.
Другой аспект данного изобретения относится к способу индуцирования нейрорегенерации, включающему введение конкретного ингибитора MEK 1/2 пациенту, нуждающемуся в этом. В данном изобретении ингибитор MEK 1/2 индуцирует нейрорегенерацию посредством дифференцировки нервных стволовых клеток в нейроны, защиты нервных стволовых клеток и нейронов от цитотоксического эффекта бета-амилоидов или того и другого. Наиболее предпочтительным ингибитором MEK 1/2 для данного способа является соединение формулы 1. Дополнительный аспект данного изобретения относится к конкретному ингибитору MEK 1/2, в частности соединению формулы 1, для применения в нейрорегенерации.Another aspect of the present invention relates to a method for inducing neuroregeneration comprising administering a particular MEK 1/2 inhibitor to a patient in need thereof. In the present invention, the MEK 1/2 inhibitor induces neuroregeneration by differentiating neural stem cells into neurons, protecting neural stem cells and neurons from the cytotoxic effect of amyloid beta, or both. The most preferred MEK 1/2 inhibitor for this method is a compound of Formula 1. A further aspect of the present invention relates to a particular MEK 1/2 inhibitor, in particular a compound of Formula 1, for use in neuroregeneration.
Другой аспект данного изобретения относится к способу защиты нейронов от утраты или повреждения, включающему введение конкретного ингибитора MEK 1/2 пациенту, нуждающемуся в этом. Наиболее предпочтительным ингибитором MEK 1/2 для данного способа является соединение формулы 1. Дополнительный аспект данного изобретения относится к конкретному ингибитору MEK 1/2, в частности соединению формулы 1 для применения в защите нейронов от утраты или повреждения.Another aspect of the present invention relates to a method for protecting neurons from loss or damage, comprising administering a particular MEK 1/2 inhibitor to a patient in need thereof. The most preferred MEK 1/2 inhibitor for this method is a compound of Formula 1. An additional aspect of the present invention relates to a particular MEK 1/2 inhibitor, in particular a compound of Formula 1, for use in protecting neurons from loss or damage.
Другой аспект данного изобретения относится к фармацевтической композиции, содержащей соединение формулы 1 в качестве активного ингредиента, для предупреждения или лечения нейродегене- 3 038404 ративных заболеваний или к способу предупреждения или лечения нейродегенеративных заболеваний с использованием соединения формулы 1.Another aspect of the present invention relates to a pharmaceutical composition containing a compound of Formula 1 as an active ingredient for the prevention or treatment of neurodegenerative diseases, or a method for preventing or treating neurodegenerative diseases using a compound of Formula 1.
Нейродегенеративные заболевания относятся к функциональным нарушениям в различных системах, таких как регуляция моторики, когнитивная функция, функция восприятия, сенсорная функция и автономная нервная система, вследствие утраты или снижения функции нейронов. Примеры нейродегенеративных заболеваний включают деменцию, болезнь Альцгеймера (БА), сосудистую деменцию, сенильную деменцию, лобно-височную деменцию (ЛВД), деменцию с тельцами Леви (ДТЛ), болезнь Паркинсона (БП), множественную системную атрофию (МСА), кортикобазальную дегенерацию (КБД), прогрессирующий супрануклеарный паралич (ПСП), болезнь Хантингтона (БХ), боковой амиотрофический склероз (БАС, болезнь Лу Герига), первичный латеральный склероз (ПЛС), спинальную мышечную атрофию, прогрессирующий бульбарный паралич (ПБП), прогрессирующую мышечную атрофию (ПМА), псевдобульбарный паралич, наследственную спастическую параплегию (НСП), мозжечковую атаксию, болезнь Крейтцфельдта-Якоба (БКЯ), рассеянный склероз (PC), синдром Гийена-Барре (СГБ) и т.д.Neurodegenerative diseases refer to functional impairments in various systems, such as the regulation of motor skills, cognitive function, perceptual function, sensory function, and the autonomic nervous system, due to loss or decrease in neuronal function. Examples of neurodegenerative diseases include dementia, Alzheimer's disease (AD), vascular dementia, senile dementia, frontotemporal dementia (FTD), Lewy body dementia (LBD), Parkinson's disease (PD), multiple system atrophy (MSA), corticobasal degeneration ( CBD), progressive supranuclear palsy (PSP), Huntington's disease (HD), amyotrophic lateral sclerosis (ALS, Lou Gehrig's disease), primary lateral sclerosis (PLS), spinal muscular atrophy, progressive bulbar palsy (PBP), progressive muscle atrophy (PMA) ), pseudobulbar paralysis, hereditary spastic paraplegia (HSP), cerebellar ataxia, Creutzfeldt-Jakob disease (CJD), multiple sclerosis (MS), Guillain-Barré syndrome (GBS), etc.
Другой конкретный ингибитор MEK1/2, отличный от соединения формулы 1, может входить в фармацевтическую композицию может или использоваться в способе.Another particular MEK1 / 2 inhibitor other than the compound of Formula 1 may be included in a pharmaceutical composition, may or may be used in a method.
Дополнительный аспект настоящего изобретения относится к соединению формулы 1 для применения в предупреждении и лечении нейродегенеративного заболевания. Кроме того, он относится к конкретному ингибитору MEK 1/2 для применения в предупреждении и лечении нейродегенеративного заболевания.An additional aspect of the present invention relates to a compound of Formula 1 for use in the prevention and treatment of a neurodegenerative disease. In addition, it relates to a particular MEK 1/2 inhibitor for use in the prevention and treatment of neurodegenerative disease.
Другой аспект настоящего изобретения относится к способу скрининга соединений, которые индуцируют дифференцировку нервных стволовых клеток в нейроны и защищают их в условиях, имитирующих условия, существующие при нейродегенеративном заболевании, таком как болезнь Альцгеймера.Another aspect of the present invention relates to a method of screening for compounds that induce the differentiation of neural stem cells into neurons and protect them under conditions that mimic those found in a neurodegenerative disease such as Alzheimer's disease.
Способ скрининга по данному изобретению включает стадии:The screening method according to the present invention comprises the steps of:
1) обработка нервных стволовых клеток, выделенных у взрослой мыши, веществами, вызывающими повреждение нейронов, такими как бета-амилоид (особенно в его олигомерной форме), МРТР (1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин), ротенон, оксидофамин, глутамат, LPS (липополисахарид), S100B (S100 кальций-связывающий белок В);1) treatment of neural stem cells isolated from an adult mouse with substances that cause neuronal damage, such as beta-amyloid (especially in its oligomeric form), MPTP (1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine ), rotenone, oxidopamine, glutamate, LPS (lipopolysaccharide), S100B (S100 calcium-binding protein B);
2) добавление исследуемого вещества к нервным стволовым клеткам, обработанным указанными выше веществами, вызывающими повреждение нейронов; и2) adding a test substance to nerve stem cells treated with the above substances that cause neuronal damage; and
3) изучение дифференцировки или гибели нервных стволовых клеток путем анализа морфологии.3) study of differentiation or death of nerve stem cells by analyzing morphology.
Далее будут подробно описаны различные аспекты и воплощения данного изобретения.Various aspects and embodiments of the present invention will now be described in detail.
В данном описании термин нервные стволовые клетки относится к способности непрерывно пролиферировать в недифференцированном состоянии (самообновление) и способности к дифференцировке в различные нейроны и глию из одной стволовой клетки (мультипотентность). Нервная стволовая клетка имеет животное происхождение.As used herein, the term neural stem cells refers to the ability to continuously proliferate in an undifferentiated state (self-renewal) and the ability to differentiate into different neurons and glia from a single stem cell (multipotency). The neural stem cell is of animal origin.
Термин животное относится не только к человеку и приматам, но также охватывает таких животных, как коровы, свиньи, овцы, лошади, мыши, крысы, кошки и т.д., и предпочтительно людей. В случаях, когда используется термин нервная стволовая клетка, он охватывает нервную прогениторную клетку.The term animal not only refers to humans and primates, but also encompasses animals such as cows, pigs, sheep, horses, mice, rats, cats, etc., and preferably humans. Where the term neural stem cell is used, it encompasses a neural progenitor cell.
В данном изобретении термин дифференцировка относится к развитию клетки в специализированную клетку. Более конкретно, он относится к процессу, при котором структура или функция клетки становится специализированной в результате клеточного деления, пролиферации и роста клетки, и к изменениям структуры (морфологии) или функции клеток и тканей для выполнения присущих им функций. Дифференцировке нервных стволовых клеток предшествует асимметричное деление материнской клетки на две клетки, которые обладают различными свойствами. Одна из дочерних клеток является такой же, как материнская клетка, оставаясь стволовой клеткой, а другая дифференцируется в специализированную клетку. Тот факт, что процесс такого асимметричного деления сопровождает дифференцировку нервной стволовой клетки означает, что дифференцировка нервной стволовой клетки включает значение пролиферация.In this invention, the term differentiation refers to the development of a cell into a specialized cell. More specifically, it refers to the process by which the structure or function of a cell becomes specialized as a result of cell division, cell proliferation and growth, and to changes in the structure (morphology) or function of cells and tissues to perform their inherent functions. Differentiation of neural stem cells is preceded by an asymmetric division of the mother cell into two cells that have different properties. One of the daughter cells is the same as the parent cell, remaining a stem cell, while the other differentiates into a specialized cell. The fact that the process of such asymmetric division accompanies neural stem cell differentiation means that neural stem cell differentiation involves proliferation.
В данном изобретении термин пролиферация относится к феномену, при котором клетка делится и пролиферирует. Это, в частности, относится к увеличению числа клеток того же типа за счет клеточного деления, увеличению количества клеток за счет воспроизводства той же самой формы клеток.In this invention, the term proliferation refers to a phenomenon in which a cell divides and proliferates. This, in particular, refers to an increase in the number of cells of the same type due to cell division, an increase in the number of cells due to the reproduction of the same cell shape.
В данном изобретении термин защита относится к предупреждению повреждения клеток под воздействием повреждающих внешних стимулов, так что нервные стволовые клетки могут пролиферировать или дифференцироваться без возникновения клеточной гибели, а дифференцированные нейроны могут выживать в присутствии цитотоксических факторов, в частности бета-амилоида. Применительно к БА термин защита в данном изобретении включает защиту нервных стволовых клеток и нейронов от повреждения, вызванного бета-амилоидом, за счет уменьшения соотношения Ав(1-42)/Ав(1-40) в головном мозге (Majid et al. (2015), Pharmacologic Treatment with Histone Deacetylase 6 Inhibitor (ACY-738) Recovers Alzheimer's Disease Phenotype in Amyloid Precursor Protein/Presenilin 1 (APP/PS1) Mice. Alzheimers Dement. 170-181; Borchelt et al. (1996), Familial Alzheimer's Disease-Linked Presenilin 1 VariantsIn this invention, the term protection refers to the prevention of cell damage by damaging external stimuli, so that neural stem cells can proliferate or differentiate without causing cell death, and differentiated neurons can survive in the presence of cytotoxic factors, in particular beta-amyloid. In relation to AD, the term protection in this invention includes the protection of neural stem cells and neurons from damage caused by beta-amyloid by decreasing the Av ( 1-42 ) / Av ( 1-40 ) ratio in the brain (Majid et al. (2015 ), Pharmacologic Treatment with Histone Deacetylase 6 Inhibitor (ACY-738) Recovers Alzheimer's Disease Phenotype in Amyloid Precursor Protein / Presenilin 1 (APP / PS1) Mice. Alzheimers Dement. 170-181; Borchelt et al. (1996), Familial Alzheimer's -Linked Presenilin 1 Variants
- 4 038404- 4 038404
Elevate Αβ1-42/1-40 Ratio In Vitro and In Vivo. Neuron. 17:1005-1013).Elevate Αβ 1-42 / 1-40 Ratio In Vitro and In Vivo. Neuron. 17: 1005-1013).
В данном документе термин предупреждение относится ко всем действиям, которые подавляют или замедляют прогрессирование нейродегенеративных заболеваний благодаря введению фармацевтической композиции по данному изобретению. Лечение относится ко всем действиям, которые облегчают симптомы или улучшают патологическое состояние у пациентов, у которых подозревают или диагностировали нейродегенеративное заболевание.As used herein, the term prevention refers to all actions that suppress or slow down the progression of neurodegenerative diseases by administering a pharmaceutical composition of this invention. Treatment refers to any action that relieves symptoms or ameliorates disease in patients who are suspected or diagnosed with neurodegenerative disease.
Один аспект данного изобретения относится к композиции, индуцирующей дифференцировку нервных стволовых клеток, содержащей соединение, представленное формулой 1One aspect of the present invention relates to a composition for inducing differentiation of neural stem cells, comprising a compound represented by formula 1
Формула 1Formula 1
Общепринятым наименованием соединения, представленного выше формулой 1, является траметиниб, а его химическим наименованием является N-(3-{3-циклопропил-5-[(2-фтор-4-иодофенил)амино]6,8-диметил-2,4,7-триоксо-3,4,6,7-тетрагидропиридо[4,3-d]пиримидин-1(2Н)-ил}фенил)ацетамид. Оно раскрыто в примере 4-1 заявки WO2005/121142, где заявителем является Japan Tobacco Inc. Соединение формулы 1 ингибирует MEK1 и MEK2, компоненты сигнального пути MAPK/ERK (митогенактивируемой протеинкиназы/киназы, регулируемой внеклеточными сигналами), предшествующие ERK. Данное соединение используют в качестве противоопухолевого средства при меланоме и немелкоклеточном раке. В настоящем изобретении его используют в форме свободного основания или фармацевтически приемлемой соли или сольвата. Примерами возможных сольватов являются гидраты, диметилсульфоксид, уксусная кислота, этанол, нитрометан, хлорбензол, 1-пентанол, изопропиловый спирт, этиленгликоль, 3-метил-1-бутанол и т.д.The common name of the compound represented by the above formula 1 is trametinib, and its chemical name is N- (3- {3-cyclopropyl-5 - [(2-fluoro-4-iodophenyl) amino] 6,8-dimethyl-2,4 , 7-trioxo-3,4,6,7-tetrahydropyrido [4,3-d] pyrimidin-1 (2H) -yl} phenyl) acetamide. It is disclosed in example 4-1 of WO2005 / 121142, where the applicant is Japan Tobacco Inc. The compound of formula 1 inhibits MEK1 and MEK2, components of the MAPK / ERK (mitogen-activated protein kinase / kinase regulated by extracellular signaling) signaling pathway, pre-ERK. This compound is used as an antineoplastic agent in melanoma and non-small cell cancer. In the present invention, it is used in the form of a free base or a pharmaceutically acceptable salt or solvate. Examples of possible solvates are hydrates, dimethyl sulfoxide, acetic acid, ethanol, nitromethane, chlorobenzene, 1-pentanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, 3-methyl-1-butanol, etc.
В частности, один аспект данного изобретения относится к композиции, содержащей соединение формулы 1, которая как защищает нервные стволовые клетки и нейроны, так и индуцирует дифференцировку нервных стволовых клеток в нейроны. Отложения бета-амилоида в головном мозге в виде амилоидных бляшек связаны с повреждением синапсов, повреждением нейронов и атрофией головного мозга и, как известно, в конечном итоге вызывают характерные симптомы болезни Альцгеймера, нарушение памяти и когнитивных функций. Таким образом, защита нервных стволовых клеток и нейронов от бетаамилоида при регенерации нейронов в результате дифференцировки эндогенных нервных стволовых клеток может стать основным лечением болезни Альцгеймера.In particular, one aspect of the present invention relates to a composition comprising a compound of Formula 1 that both protects neural stem cells and neurons and induces neural stem cell differentiation into neurons. Deposits of beta-amyloid in the brain as amyloid plaques are associated with synapse damage, neuronal damage and brain atrophy and are known to ultimately cause the characteristic symptoms of Alzheimer's disease, memory and cognitive impairment. Thus, the protection of neural stem cells and neurons from beta-amyloid during neuronal regeneration as a result of differentiation of endogenous neural stem cells may become the main treatment for Alzheimer's disease.
Λβ(1-42), состоящий из 42 аминокислот, имеет более высокую тенденцию образовывать агрегаты по сравнению с Λβ(1-40) и более высокую тенденцию образовывать более токсичные тримеры или тетрамеры и поэтому считается тесно связанным с патологическими изменениями при болезни Альцгеймера. Таким образом, предпочтительной является композиция, которая может защищать нервные стволовые клетки и вызывать их дифференцировку даже в присутствии Λβ(1-42), особенно олигомеров Λβ(1-42).Λβ ( 1-42 ), consisting of 42 amino acids, has a higher tendency to form aggregates than Λβ ( 1-40 ) and a higher tendency to form more toxic trimers or tetramers, and therefore is considered closely associated with pathological changes in Alzheimer's disease. Thus, a composition is preferred that can protect neural stem cells and induce their differentiation even in the presence of Λβ ( 1-42 ), especially oligomers Λβ (1-42).
С целью обнаружения композиции, которая вызывает дифференцировку нервных стволовых клеток мыши в нейроны, авторы изобретения экспериментально подтвердили, как показано в Примерах, что соединение формулы 1 очень эффективно в индуцировании дифференцировки в нейроны нервных стволовых клеток, выделенных из головного мозга мышиных эмбрионов или взрослых мышей.With the aim of finding a composition that induces differentiation of mouse neural stem cells into neurons, the inventors experimentally confirmed, as shown in the Examples, that the compound of formula 1 is very effective in inducing neuronal differentiation of neural stem cells isolated from the brains of mouse embryos or adult mice.
Нервные стволовые клетки обладают способностью дифференцироваться в различные нейроны или в клетки глии, такие как олигодендроциты, астроциты и микроглия. Соединение формулы 1 вызывает дифференцировку нервных стволовых клеток преимущественно в нейроны и ограничивает дифференцировку в клетки глии. Таким образом, соединение формулы 1 может эффективно индуцировать образование нейронов (нейрогенез), тем самым позволяя замещать этими новыми нейронами поврежденные нейроны в головном мозге пациентов, страдающих нейродегенеративным заболеванием, сопровождающимся повреждением нейронов, и может применяться в качестве лекарственного средства, которое способствует нейральной регенерации, или нейрорегенерации.Nerve stem cells have the ability to differentiate into various neurons or glial cells such as oligodendrocytes, astrocytes and microglia. The compound of formula 1 induces differentiation of neural stem cells predominantly into neurons and restricts differentiation into glial cells. Thus, the compound of formula 1 can effectively induce the formation of neurons (neurogenesis), thereby allowing these new neurons to replace damaged neurons in the brain of patients suffering from neurodegenerative disease accompanied by neuronal damage, and can be used as a drug that promotes neural regeneration. or neuroregeneration.
Как показано на конкретных примерах в данном изобретении, авторы изобретения установили в экспериментах in vitro с применением олигомерного Αβ, имитирующих условия в головном мозге пациентов, страдающих болезнью Альцгеймера, что соединение формулы 1 защищает нервные стволовые клетки или нейроны от гибели и индуцирует дифференцировку нервных стволовых клеток в нейроны (фиг. 2).As shown in specific examples in this invention, the inventors have established in in vitro experiments using oligomeric Αβ, mimicking conditions in the brain of patients suffering from Alzheimer's disease, that the compound of formula 1 protects neural stem cells or neurons from death and induces differentiation of neural stem cells into neurons (Fig. 2).
Кроме того, один аспект данного изобретения относится к композиции, индуцирующей дифференцировку нервных стволовых клеток, содержащей конкретное соединение, ингибирующее MEK1 и MEK2.In addition, one aspect of the present invention relates to a composition for inducing differentiation of neural stem cells, comprising a particular compound that inhibits MEK1 and MEK2.
- 5 038404- 5 038404
В данном изобретении соединение, которое ингибирует MEK1 и MEK2, также обозначается ингибитор MEK 1/2. Ингибитор MEK 1/2 предпочтительно имеет значение IC50, находящееся в наномолярном диапазоне, и значения IC50 для MEK1 и MEK2, различающиеся менее чем в 10 раз, предпочтительно, менее чем в 5 раз. Значения IC50 для MEK1 и 2 можно измерять способами, описанными в публикациях, таких как [Yamaguchi et al. (2011) International Journal of Oncology 39:23-31]. Ингибитор MEK 1/2, который может использоваться в данном изобретении, представляет собой соединение, которое индуцирует дифференцировку нервных стволовых клеток в нейроны, при этом защищая нервные стволовые клетки и нейроны от токсических веществ, таких как Ав. Примеры ингибиторов MEK 1/2, которые могут использоваться в данном изобретении, являются следующими: траметиниб, пимасертиб (AS703026), AZD8330, биниметиниб (MEK162, ARRY-162, ARRY-438162), рефаметиниб (RDEA119, Bay 86-9766), PD318088, PD0325901, RO5126766.In the present invention, a compound that inhibits MEK1 and MEK2 is also referred to as a MEK 1/2 inhibitor. MEK 1/2 inhibitor preferably has an IC50 value in the nanomolar range, and IC 50 values for MEK1 and MEK2, differ less than 10 times, preferably less than 5 times. IC 50 values for MEK1 and 2 can be measured by methods described in publications such as [Yamaguchi et al. (2011) International Journal of Oncology 39: 23-31]. The MEK 1/2 inhibitor that can be used in the present invention is a compound that induces the differentiation of neural stem cells into neurons, while protecting neural stem cells and neurons from toxic substances such as Ab. Examples of MEK 1/2 inhibitors that can be used in this invention are as follows: trametinib, pimacertib (AS703026), AZD8330, binimetinib (MEK162, ARRY-162, ARRY-438162), refametinib (RDEA119, Bay 86-9766), PD318088 , PD0325901, RO5126766.
Химическая структура предпочтительных ингибиторов MEK 1/2 и значения их IC50, а также публикации, где описаны способы измерения значений IC50, приведены в табл. 1.The chemical structure of the preferred MEK 1/2 inhibitors and their IC 50 values, as well as publications describing methods for measuring IC 50 values, are shown in table. 1.
Таблица 1Table 1
- 6 038404- 6 038404
Кроме того, один аспект данного изобретения относится к композиции, содержащей ингибитор MEK 1/2, для дифференцировки нервных стволовых клеток в нейроны при защите нервных стволовых клеток и нейронов от бета-амилоида, особенно олигомерной формы Λβ(1-42).In addition, one aspect of the present invention relates to a composition containing a MEK 1/2 inhibitor for the differentiation of neural stem cells into neurons while protecting neural stem cells and neurons from amyloid beta, especially the oligomeric form Λβ ( 1-42 ).
Применение селективного ингибитора либо MEK1, либо MEK2, а не ингибитора MEK 1/2, который ингибирует MEK1 и MEK2, нежелательно, поскольку его индуцирующая дифференцировку нервных стволовых клеток активность является слабой. Например, кобиметиниб представляет собой MEK1селективный ингибитор, селективность которого в отношении MEK1 в 100 или более раз выше, чем в отношении MEK2 (MEK1 IC50=0,95 нМ, MEK2 IC50=199 нМ; Molecules 2017;22:1551). В отличие от ингибитора MEK 1/2, кобиметиниб не индуцирует дифференцировку взрослых нервных стволовых клеток мыши даже в высокой концентрации 10 мкМ, независимо от воздействия бета-амилоида (пример 7).The use of a selective inhibitor of either MEK1 or MEK2 rather than a MEK 1/2 inhibitor that inhibits MEK1 and MEK2 is undesirable because its differentiation-inducing activity in neural stem cells is weak. For example, kobimetinib represents MEK1selektivny inhibitor selectivity in respect of MEK1 is 100 or more times higher than for MEK2 (MEK1 IC50 = 0.95 nM, MEK2 IC 50 = 199 nM; Molecules 2017; 22: 1551). Unlike the MEK 1/2 inhibitor, cobimetinib does not induce differentiation of adult mouse neural stem cells even at a high concentration of 10 μM, regardless of the action of beta-amyloid (example 7).
Тот факт, что ингибирование обоих MEK1 и MEK2 вовлечено в индукцию дифференцировки НСК в нейроны и защиту НСК и нейронов, был также подтвержден экспериментально в примере 5. В этих экспериментах использовали shRNA (короткую шпилечную РНК) для ингибирования экспрессии MEK1 и MEK2 и использовали плазмиды с конститутивно активной MEK1 (CAMEK1) и конститутивно активной MEK2 (CAMEK2) для активации экспрессии MEK1 и MEK2 (пример 5).The fact that inhibition of both MEK1 and MEK2 is involved in the induction of NSC differentiation into neurons and the protection of NSCs and neurons was also confirmed experimentally in Example 5. In these experiments, shRNA (short hairpin RNA) was used to inhibit the expression of MEK1 and MEK2 and plasmids with constitutively active MEK1 (CAMEK1) and constitutively active MEK2 (CAMEK2) to activate the expression of MEK1 and MEK2 (example 5).
Однако не все ингибиторы MEK 1/2 демонстрируют такой же эффект. Например, ингибиторы MEK 1/2 U0126, PD184352 и BI847325 демонстрировали слабо выраженный индуцирующий дифференцировку нервных стволовых клеток (НСК) в нейроны эффект или вызывали цитотоксичность, что делало их непригодными для применения в качестве индуцирующей дифференцировку нервных стволовых клеток композиции по данному изобретению (фиг. 10а и 10с). Таким образом, индуцирующая дифференцировку НСК активность или защищающая НСК и нейрон активность может различаться в зависимости от уникальных свойств, которыми обладает соединение помимо его ингибирующей MEK 1/2 активности. В данном изобретении ингибиторами MEK 1/2, которые демонстрировали индуцирующую дифференцировку НСК в нейроны активность или защищающую НСК и нейрон активность, являются траметиниб, пимасертиб (AS7O3026), AZD8330, биниметиниб, рефаметиниб, PD318088, PD0325901 и RO5126766.However, not all MEK 1/2 inhibitors show the same effect. For example, the MEK 1/2 inhibitors U0126, PD184352, and BI847325 exhibited a weak differentiation-inducing effect of neural stem cells (NSCs) into neurons, or caused cytotoxicity, making them unsuitable for use as a differentiation-inducing neural stem cell composition according to this invention (Fig. 10a and 10c). Thus, the differentiation-inducing NSC activity or the NSC- and neuron-protective activity may differ depending on the unique properties that the compound possesses in addition to its MEK 1/2 inhibitory activity. In the present invention, MEK 1/2 inhibitors that have shown differentiation-inducing activity of NSCs into neurons or protecting NSCs and neurons are trametinib, pimacertib (AS7O3026), AZD8330, binimetinib, refametinib, PD318088, PD0325901, and RO5126766.
В частности, соединение формулы 1 (траметиниб) демонстрировал существенно превосходящую способность вызывать дифференцировку и защищать от Αβ даже при сравнении с другими ингибиторами MEK 1/2, которые можно использовать в данном изобретении. Например, соединение формулы 1 демонстрировало более выраженную способность вызывать дифференцировку и защищать от Αβ по сравнению с AS703026 в концентрации, которая была в 100 или более раз ниже. Данный эффект соединения формулы 1 существенно превосходит эффект, который можно предсказать исключительно по его ингибирующей MEK1/2 активности.In particular, the compound of formula 1 (trametinib) showed significantly superior differentiation and protection against β even when compared to other MEK 1/2 inhibitors that can be used in this invention. For example, the compound of Formula 1 exhibited greater differentiation and protection against β compared to AS703026 at a concentration that was 100-fold or more lower. This effect of the compound of Formula 1 is substantially superior to that predicted solely by its MEK1 / 2 inhibitory activity.
Соединение формулы 1 никогда не применяли в целях индукции дифференцировки нервных стволовых клеток в нейроны, и оно было известно только в качестве ингибитора MEK 1/2, подавляющего активность MEK1 и MEK2 за счет неконкурентного ингибирования связывания АТФ, и в качестве лекарственного средства для лечения меланомы и немелкоклеточного рака.The compound of formula 1 has never been used for the induction of neural stem cell differentiation into neurons, and it was only known as an inhibitor of MEK 1/2, suppressing the activity of MEK1 and MEK2 by non-competitive inhibition of ATP binding, and as a drug for the treatment of melanoma and non-small cell carcinoma.
Другой аспект данного изобретения относится к способу индукции дифференцировки НСК в нейроны с применением соединения формулы 1 или других ингибиторов MEK1/2.Another aspect of the present invention relates to a method for inducing NSC differentiation into neurons using a compound of Formula 1 or other MEK1 / 2 inhibitors.
Что касается способа, раскрытого в данном изобретении, нервные стволовые клетки можно выделять из мозга эмбрионов или взрослых особей известными способами. В альтернативном варианте нервные стволовые клетки можно приобретать из коммерческих источников или можно культивировать любым стандартным способом, известным в области техники. В этом нет каких-либо конкретных ограничений. В приведенном ниже разделе Примеры использовали нервные стволовые клетки, выделенные изWith regard to the method disclosed in this invention, neural stem cells can be isolated from the brain of embryos or adults by known methods. Alternatively, neural stem cells can be purchased from commercial sources or can be cultured by any standard method known in the art. There are no specific restrictions on this. In the Examples section below, neural stem cells isolated from
- 7 038404 лобных долей 14,5-суточных мышиных эмбрионов и субвентрикулярной зоны мышей в возрасте 8 недель.- 7,038404 frontal lobes of 14.5-day-old mouse embryos and subventricular zone of mice at the age of 8 weeks.
Перед дифференцировкой нервные стволовые клетки можно вносить в культуральную среду и культивировать при 37°С. Культуральная среда может быть любой бессывороточной средой с добавлением факторов роста, без каких-либо конкретных ограничений. Например, среда может представлять собой смесь среды Игла в модификации Дульбекко и питательной среды F12 (DMEM/F12) (1:1) с добавлением одного или более компонентов, выбранных из группы, состоящей из 90-110 мкМ путресцина, 2040 нМ селенита, 10-30 нМ прогестерона, 1,0-2,0 мг/мл d-(+) глюкозы, 20-30 мкг/мл инсулина, 0,05-0,2 мг/мл апо-трансферрина, 0,3-0,6 мМ глутамакса, 50-150 МЕ/мл пенициллина и 50-150 мкг/мл стрептомицина и дополнительно с добавлением факторов роста, выбранных из группы, состоящей из 1030 нг/мл bFGF, 10-30 нг/мл EGF или их смесей.Before differentiation, neural stem cells can be introduced into the culture medium and cultured at 37 ° C. The culture medium can be any serum-free medium supplemented with growth factors, without any particular limitation. For example, the medium can be a mixture of Dulbecco's modified Eagle's medium and F12 growth medium (DMEM / F12) (1: 1) with the addition of one or more components selected from the group consisting of 90-110 μM putrescine, 2040 nM selenite, 10 -30 nM progesterone, 1.0-2.0 mg / ml d - (+) glucose, 20-30 μg / ml insulin, 0.05-0.2 mg / ml apo-transferrin, 0.3-0, 6 mM glutamax, 50-150 IU / ml penicillin and 50-150 μg / ml streptomycin and additionally with the addition of growth factors selected from the group consisting of 1030 ng / ml bFGF, 10-30 ng / ml EGF or mixtures thereof.
Для получения недифференцированных нервных стволовых клеток нервные стволовые клетки можно культивировать в среде N2 с добавлением факторов роста [среда Игла в модификации Дульбекко (DMEM)/F12 (1:1), с добавлением 100 мкМ путресцина, 30 нМ селенита, 20 нМ прогестерона, 1,55 мг/мл d-(+)-глюкозы, 25 мкг/мл инсулина, 0,1 мг/мл апо-трансферрина, 0,5 мМ глутамакса, 100 МЕ/мл пенициллина и 100 мкг/мл стрептомицина].To obtain undifferentiated neural stem cells, neural stem cells can be cultured in N2 medium supplemented with growth factors [Eagle's medium modified by Dulbecco (DMEM) / F12 (1: 1), supplemented with 100 μM putrescine, 30 nM selenite, 20 nM progesterone, 1 , 55 mg / ml d - (+) - glucose, 25 μg / ml insulin, 0.1 mg / ml apo-transferrin, 0.5 mM glutamax, 100 IU / ml penicillin and 100 μg / ml streptomycin].
Дифференцировка культивируемых нервных стволовых клеток в нейроны включает воздействие на нервные стволовые клетки композиции, индуцирующей дифференцировку, содержащей соединение формулы 1, и затем обеспечение дифференцировки в соответствии со способом, известным в области техники. Например, в среду, содержащую культивируемые нервные стволовые клетки, добавляют композицию, индуцирующую дифференцировку нервных стволовых клеток, по данному изобретению и индуцируют дифференцировку при 37°С.Differentiation of cultured neural stem cells into neurons involves exposing the neural stem cells to a differentiation-inducing composition containing a compound of Formula 1 and then allowing differentiation in accordance with a method known in the art. For example, the differentiation-inducing composition of neural stem cells of the present invention is added to a medium containing cultured neural stem cells and differentiation is induced at 37 ° C.
Процесс дифференцировки нервных стволовых клеток в нейроны протекает в различных условиях культивирования, указанных выше (см., например, содержание и количество компонентов среды и сроки культивирования). Условия культивирования не ограничены конкретными условиями, указанными выше. Предпочтительно, температура культивирования, при которой может быть индуцирована дифференцировка нервных стволовых клеток, составляет от 35 до 40°С. Если температура культивирования ниже 35 или превышает 40°С, нервные стволовые клетки погибают, прежде чем дифференцируются в нейроны.The process of differentiation of neural stem cells into neurons proceeds under various cultivation conditions indicated above (see, for example, the content and amount of medium components and the cultivation time). The cultivation conditions are not limited to the specific conditions mentioned above. Preferably, the culture temperature at which the differentiation of neural stem cells can be induced is 35 to 40 ° C. If the culture temperature is below 35 ° C or above 40 ° C, neural stem cells die before differentiating into neurons.
Перед добавлением композиции, индуцирующей дифференцировку нервных стволовых клеток, содержащей соединение формулы 1, предпочтительно обеспечить достаточную концентрацию клеток в культуре нервных стволовых клеток. Кроме того, для наблюдения за изменениями в культуре, такими как пролиферация клеток, дифференцировка или гибель, предпочтительно воздействовать на нервные стволовые клетки композицией, индуцирующей дифференцировку нервных стволовых клеток, содержащей соединение формулы 1, согласно способу, описанному выше, в течение периода культивирования 7 суток или менее. Для этого период культивирования нервных стволовых клеток предпочтительно составляет по меньшей мере от 1 суток до максимум 7 суток для обеспечения достаточной концентрации клеток.Before adding the composition for inducing differentiation of neural stem cells containing the compound of formula 1, it is preferable to provide a sufficient concentration of cells in the culture of neural stem cells. In addition, to observe changes in culture, such as cell proliferation, differentiation or death, it is preferable to act on the neural stem cells with a composition that induces the differentiation of neural stem cells containing the compound of formula 1 according to the method described above for a cultivation period of 7 days. or less. For this, the cultivation period of the neural stem cells is preferably at least 1 day to a maximum of 7 days to ensure a sufficient cell concentration.
Что касается концентрации соединения формулы 1, предпочтительно добавлять его к нервным стволовым клеткам в концентрации от 1 нМ до 20 мкМ. Если концентрация составляет менее 1 нМ, способность индуцировать дифференцировку нервных стволовых клеток снижается, если она превышает 20 мкМ, начинают возникать проблемы с цитотоксичностью. Для добавления соединения нервные стволовые клетки обычно высевают в лунки планшета, чтобы они покрывали до 70-80% площади лунки. Например, в 12-луночные планшеты высевают 1 х 105 клеток/лунку, в 6-луночные планшеты высевают 5х105 клеток/лунку.With regard to the concentration of the compound of Formula 1, it is preferable to add it to the neural stem cells at a concentration of 1 nM to 20 μM. If the concentration is less than 1 nM, the ability to induce the differentiation of neural stem cells decreases, if it exceeds 20 μM, problems with cytotoxicity begin to arise. For compound addition, neural stem cells are usually plated into the wells of a plate to cover up to 70-80% of the well area. For example, 12-well plates are seeded with 1 x 10 5 cells / well, 6-well plates are seeded with 5 x 10 5 cells / well.
Кроме того, как подробно описано в разделе Примеры, предпочтительно применять соединение формулы 1 в концентрации от 10 нМ до 10 мкМ, более предпочтительно от 10 до 100 нМ. Если концентрация составляет менее 10 нМ, увеличивается время индукции дифференцировки, что является неэкономичным. Однако, если она превышает 10 мкМ, соединение формулы 1 оказывается в избытке как активный ингредиент и при последующем введении in vivo ингибирование MEK1 и MEK2 может оказаться очень сильным, может повлиять на многие внутриклеточные сигнальные пути и в результате может вызвать множество нежелательных реакций.In addition, as detailed in the Examples section, it is preferable to use the compound of Formula 1 at a concentration of 10 nM to 10 μM, more preferably 10 to 100 nM. If the concentration is less than 10 nM, the differentiation induction time increases, which is uneconomical. However, if it exceeds 10 μM, the compound of formula 1 is in excess as an active ingredient and upon subsequent in vivo administration, inhibition of MEK1 and MEK2 can be very strong, can affect many intracellular signaling pathways and, as a result, can cause many undesirable reactions.
С момента добавления к культуре нервных стволовых клеток композиции, индуцирующей дифференцировку нервных стволовых клеток, содержащей соединение формулы 1, которое является ингибитором MEK1 и MEK2, до завершения процесса дифференцировки проходит от 1 до 7 суток, предпочтительно от 3 до 5 суток.From the moment of addition to the culture of neural stem cells of the composition inducing the differentiation of neural stem cells containing the compound of formula 1, which is an inhibitor of MEK1 and MEK2, until the completion of the differentiation process takes from 1 to 7 days, preferably from 3 to 5 days.
Преимущества изобретенияAdvantages of the invention
Когда композицию, индуцирующую дифференцировку нервных стволовых клеток, по данному изобретению применяют у пациентов с нейродегенеративным заболеванием, она индуцирует дифференцировку нервных стволовых клеток в головном мозге пациента в нейроны и позволяет заменить поврежденные или утраченные нейроны новообразованными нейронами. Это означает, что композиция по данному изобретению индуцирует нейральную регенерацию или нейрорегенерацию благодаря нейроге- 8 038404 незу из нервных стволовых клеток. Таким образом, композицию можно применять для предупреждения или лечения нейродегенеративных заболеваний. В данном изобретении нейрогенез означает образование нейронов из нервных стволовых клеток, а нейральная регенерация или нейрорегенерация означает восстановление путем нейрогенеза организации и функций нервной системы, дегенерация которых произошла вследствие гибели нервных клеток. Кроме того, композиция по данному изобретению может оказывать лечебное или профилактическое влияние путем защиты нервных стволовых клеток или нейронов от олигомеров бета-амилоида.When the composition for inducing neural stem cell differentiation of the present invention is used in patients with a neurodegenerative disease, it induces the differentiation of neural stem cells in the patient's brain into neurons and makes it possible to replace damaged or lost neurons with newly formed neurons. This means that the composition according to the invention induces neural regeneration or neuroregeneration due to neurogenesis from neural stem cells. Thus, the composition can be used to prevent or treat neurodegenerative diseases. In the present invention, neurogenesis means the formation of neurons from nerve stem cells, and neural regeneration or neuroregeneration means the restoration by neurogenesis of the organization and functions of the nervous system, the degeneration of which has occurred due to the death of nerve cells. In addition, the composition of this invention can have a therapeutic or prophylactic effect by protecting neural stem cells or neurons from beta-amyloid oligomers.
Кроме того, данное изобретение может широко применяться для исследования эффектов лекарственных средств или в различных исследованиях в разработке новых лекарственных средств для нейродегенеративных заболеваний.In addition, the present invention can be widely used to study the effects of drugs or in various studies in the development of new drugs for neurodegenerative diseases.
Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials
На фиг. 1 представлен анализ морфологии в примере 1, где дифференцировку эмбриональных нервных стволовых клеток мыши в нейроны при воздействии траметинибом и пимасертибом (AS703026) в различных концентрациях оценивали при помощи фазово-контрастного микроскопа. НД и Д обозначены недифференцированные эмбриональные нервные стволовые клетки мыши, полученные в примере 1 на стадии 1А, и дифференцированные эмбриональные нервные стволовые клетки мыши, полученные на стадии 1В, соответственно не подвергавшиеся воздействию какого-либо исследуемого вещества.FIG. 1 depicts a morphology analysis in Example 1, wherein the differentiation of mouse embryonic neural stem cells into neurons upon exposure to trametinib and pimacertib (AS703026) at various concentrations was assessed using a phase contrast microscope. ND and D denote undifferentiated mouse embryonic neural stem cells obtained in Example 1 at stage 1A and differentiated embryonic mouse neural stem cells obtained in stage 1B, respectively, not exposed to any test substance.
На фиг. 2 представлен анализ морфологии в примере 2, где в нижнем ряду представлены результаты, полученные при воздействии 10 мкМ олигомерного бета-амилоида (Ар1.42) на взрослые нервные стволовые клетки мыши, а в верхнем ряду показаны нервные стволовые клетки, не подвергавшиеся воздействию бета-амилоида. НД и Д обозначены недифференцированные взрослые нервные стволовые клетки мыши, полученные в примере 2 на стадии 1А, и дифференцированные взрослые нервные стволовые клетки мыши, полученные на стадии 1В, соответственно не подвергавшиеся воздействию какоголибо исследуемого вещества. Представлены результаты, полученные на недифференцированных взрослых стволовых клетках мыши, полученных в примере 2 на стадии 1А, при воздействии соответствующего исследуемого вещества в соответствующих концентрациях: траметиниб (10 нМ), траметиниб (100 нМ), мемантин (5 мкМ), мемантин (10 мкМ) и AS703026 (10 мкМ).FIG. 2 shows an analysis of the morphology in Example 2, where the bottom row shows the results obtained when exposed to 10 uM of oligomeric amyloid-beta (Ar 1. 42) on adult neural stem mouse cells, and the top row shows the neural stem cells were not exposed to beta -amyloid. ND and D denote undifferentiated adult mouse neural stem cells obtained in example 2 at stage 1A, and differentiated adult mouse neural stem cells obtained in stage 1B, respectively, not exposed to any test substance. The results obtained on undifferentiated adult mouse stem cells obtained in example 2 at stage 1A, when exposed to the corresponding test substance at the appropriate concentrations: trametinib (10 nM), trametinib (100 nM), memantine (5 μM), memantine (10 μM ) and AS703026 (10 μM).
На фиг. 3 приведено сравнение клеточной морфологии нервных стволовых клеток 14,5-суточных мышиных эмбрионов, которые подвергались (нижний ряд) или не подвергались (верхний ряд) воздействию олигомерного бета-амилоида (10 мкМ), как описано в приведенном для сравнения примере 1. НД (недифференцированные) и Д (дифференцированные) обозначены недифференцированные и дифференцированные эмбриональные нервные стволовые клетки мыши, полученные в приведенном для сравнения примере 1 на стадии 1, соответственно не подвергавшиеся воздействию какого-либо исследуемого вещества. Представлены результаты, полученные на недифференцированных эмбриональных стволовых клетках мыши, полученные в приведенном для сравнения примере 1 на стадии 1, при воздействии соответствующего исследуемого вещества в соответствующих концентрациях: траметиниб (100 нМ), мемантин (10 мкМ) и AS703026 (10 мкМ).FIG. 3 compares the cellular morphology of neural stem cells from 14.5-day-old mouse embryos that were exposed (bottom row) or not (top row) to oligomeric beta-amyloid (10 μM) as described in Comparative Example 1. ND ( undifferentiated) and D (differentiated) denote the undifferentiated and differentiated mouse embryonic neural stem cells obtained in Comparative Example 1 in step 1, respectively, not exposed to any test substance. Shown are the results obtained on undifferentiated mouse embryonic stem cells obtained in the comparative example 1 at stage 1, when exposed to the corresponding test substance at the appropriate concentrations: trametinib (100 nM), memantine (10 μM) and AS703026 (10 μM).
На фиг. 4 представлены изображения, полученные в примере 3 с помощью флуоресцентного микроскопа. В первом ряду НД и Д обозначены недифференцированные и дифференцированные эмбриональные нервные стволовые клетки, соответственно не подвергавшиеся воздействию какого-либо исследуемого вещества. Во втором и третьем ряду представлены изображения клеток, не подвергавшиеся воздействию соответствующих концентраций траметиниба и AS703026. Синие точки соответствуют клеточным ядрам, окрашенным DAPI, а клетки с тонкими удлиненными ветвями красного цвета соответствуют нейронам, окрашенным на Tuj 1 конъюгатом родамина.FIG. 4 shows the images obtained in example 3 using a fluorescence microscope. In the first row, ND and D indicate undifferentiated and differentiated embryonic nerve stem cells, respectively, not exposed to any test substance. The second and third rows show images of cells not exposed to the respective concentrations of trametinib and AS703026. Blue dots correspond to cell nuclei stained with DAPI, and cells with thin elongated red branches correspond to neurons stained for Tuj 1 with rhodamine conjugate.
На фиг. 5 показаны результаты, полученные в примере 4-1, демонстрирующие относительные уровни экспрессии мРНК нейрон-специфического маркера Tuj 1 (фиг. 5а) и маркера дофаминергических нейронов ТН 5b) в эмбриональных нервных стволовых клетках мыши при воздействии различных концентраций траметиниба и AS703026.FIG. 5 shows the results obtained in Example 4-1, showing the relative mRNA expression levels of the neuron-specific marker Tuj 1 (FIG. 5a) and the dopaminergic neuron marker TH 5b) in mouse embryonic neural stem cells when exposed to various concentrations of trametinib and AS703026.
На фиг. 6 представлена часть результатов, полученных в примере 4-2, демонстрирующих относительные уровни экспрессии мРНК маркера дофаминергических нейронов ТН (фиг. 6а), маркера холинергических нейронов ChAT (фиг. 6b), маркера двигательных нейронов Isl1 (фиг. 6с) и маркера ГАМКергических нейронов Gad1 (фиг. 6d) в эмбриональных нервных стволовых клетках мыши при воздействии различных концентраций траметиниба.FIG. 6 shows part of the results obtained in Example 4-2, showing the relative levels of mRNA expression of the marker of dopaminergic neurons TH (Fig.6a), the marker of cholinergic neurons ChAT (Fig.6b), the marker of motor neurons Isl1 (Fig.6c) and the marker of GABAergic neurons Gad1 (FIG. 6d) in mouse embryonic neural stem cells exposed to various concentrations of trametinib.
На фиг. 7 представлена часть результатов примера 4-2, где показаны относительные уровни экспрессии мРНК маркера нейронов Tuj 1 (фиг. 7а), маркера холинергических нейронов ChAT (фиг. 7b) и маркера дофаминергических нейронов ТН (фиг. 7с) во взрослых нервных стволовых клетках мыши при воздействии 10 нМ траметиниба (Tra) и 10 мкМ AS703026 (AS).FIG. 7 shows part of the results of Example 4-2, which shows the relative levels of mRNA expression of the marker of neurons Tuj 1 (Fig.7a), the marker of cholinergic neurons ChAT (Fig.7b) and the marker of dopaminergic neurons TH (Fig.7c) in adult mouse neural stem cells. when exposed to 10 nM trametinib (Tra) and 10 μM AS703026 (AS).
На фиг. 8а представлены результаты примера 5-1, подтверждающие наличие или отсутствие экспрессии маркера дофаминергических нейронов ТН, которую определяли при помощи RT-PCR для анализа способности дифференцироваться в нейроны у эмбриональных нервных стволовых клеток мыши, в которых подавляли экспрессию MEK1 или MEK1 и MEK2.FIG. 8a shows the results of Example 5-1, confirming the presence or absence of expression of the dopaminergic neuron marker TH, as determined by RT-PCR to analyze the ability to differentiate into neurons in mouse embryonic neural stem cells in which the expression of MEK1 or MEK1 and MEK2 was suppressed.
На фиг. 8b представлена часть результатов, полученных в примере 5-1, где показаны относительныеFIG. 8b presents a portion of the results obtained in Example 5-1, showing the relative
- 9 038404 уровни экспрессии Tuj 1 и ТН в эмбриональных нервных стволовых клетках мыши, в которых подавляли экспрессию MEK1 или MEK2 или MEK1 и MEK2 при помощи shMEK1 и shMEK2, и подтверждается наличие или отсутствие белков Tuj 1 и ТН при помощи вестерн-блоттинга.- 9,038404 expression levels of Tuj 1 and TH in mouse embryonic neural stem cells in which the expression of MEK1 or MEK2 or MEK1 and MEK2 was suppressed by shMEK1 and shMEK2, and the presence or absence of Tuj 1 and TH proteins was confirmed by Western blotting.
На фиг. 8с представлена часть результатов, полученных в примере 5-2, где показаны относительные уровни экспрессии мРНК Tuj 1 и ТН в эмбриональных нервных стволовых клетках мыши, в которых активировали экспрессию MEK1 или MEK2 или MEK1 и MEK2 при помощи CAMEK1 и CAMEK2, и подтверждается наличие или отсутствие белков Tuj 1 и ТН при помощи вестерн-блоттинга.FIG. 8c presents a portion of the results obtained in Example 5-2, which shows the relative expression levels of Tuj 1 and TH mRNA in mouse embryonic neural stem cells in which MEK1 or MEK2 or MEK1 and MEK2 expression is activated by CAMEK1 and CAMEK2, and the presence of or absence of Tuj 1 and TH proteins by Western blotting.
На фиг. 9 представлены результаты, полученные в примере 5-3, где показана морфология клеток при наблюдении с помощью фазово-контрастного микроскопа (фиг. 9а) и анализ относительных уровней экспрессии мРНК маркера нейронов Tuj 1 (фиг. 9b) во взрослых нервных стволовых клетках мыши, подвергавшихся или не подвергавшихся воздействию Λβ, где экспрессию MEK1 или MEK2 или MEK1 и MEK2 подавляли при помощи shMEK1 и shMEK2.FIG. 9 shows the results obtained in Example 5-3, which shows the cell morphology as observed with a phase contrast microscope (FIG. 9a) and an analysis of the relative levels of mRNA expression of the neuronal marker Tuj 1 (FIG. 9b) in adult mouse neural stem cells, exposed or not exposed to Λβ, where the expression of MEK1 or MEK2 or MEK1 and MEK2 was suppressed by shMEK1 and shMEK2.
На фиг. 10 представлены результаты, полученные в примере 6, где показана морфология клеток при наблюдении с помощью фазово-контрастного микроскопа (фиг. 10а) и анализ относительного уровня экспрессии мРНК Tuj1 (фиг. 10b) в эмбриональных нервных стволовых клетках мыши при воздействии траметиниба, AZD8330, PD184352, рефаметиниба, PD318088, биниметиниба и AS703026 в концентрациях 0,1, 1,0 и 10 мкМ. На фиг. 10с показаны результаты наблюдений с помощью фазово-контрастного микроскопа взрослых нервных стволовых клеток мыши при воздействии PD0325901, RO5126766, BI847325 и U0126 (фиг. 10с).FIG. 10 shows the results obtained in Example 6, which shows the morphology of the cells as observed with a phase contrast microscope (Fig.10a) and the analysis of the relative expression level of Tuj1 mRNA (Fig.10b) in mouse embryonic neural stem cells when exposed to trametinib, AZD8330, PD184352, refametinib, PD318088, binimetinib and AS703026 at concentrations of 0.1, 1.0 and 10 μM. FIG. 10c shows the results of phase contrast microscope observations of adult mouse neural stem cells exposed to PD0325901, RO5126766, BI847325 and U0126 (FIG. 10c).
На фиг. 11 представлены результаты, полученные при помощи фазово-контрастной микроскопии в примере 7, где показана морфология взрослых нервных стволовых клеток мыши при воздействии Λβ или без, с последующим воздействием ингибиторов MEK1/2 траметиниба (0,1 мкМ), AS703026 (10 мкМ), AZD8330 (1 мкМ), PD318088 (1 мкМ), биниметиниба (10 мкМ), рефаметиниба (1 мкМ), PD0325901 (10 мкМ), RO5126766 (10 мкМ) и кобиметиниба (10 мкМ), известного как ингибитор, обладающий селективностью по отношению к MEK1 по сравнению с MEK2. Ряды, отмеченные -, соответствуют клеткам, не подвергавшимся воздействию бета-амилоида, а ряды, обозначенные Λβ1-42, соответствуют клеткам, подвергавшимся воздействию 10 мкМ бета-амилоида.FIG. 11 shows the results obtained using phase contrast microscopy in example 7, which shows the morphology of adult mouse neural stem cells with or without Λβ, followed by exposure to the MEK1 / 2 inhibitors trametinib (0.1 μM), AS703026 (10 μM), AZD8330 (1 μM), PD318088 (1 μM), binimetinib (10 μM), refametinib (1 μM), PD0325901 (10 μM), RO5126766 (10 μM) and cobimetinib (10 μM), known as an inhibitor with selectivity for to MEK1 versus MEK2. Rows marked with - correspond to cells not exposed to amyloid beta, and rows marked Λβ 1-42 correspond to cells exposed to 10 μM amyloid beta.
На фиг. 12 представлена часть результатов, полученных в примере 8, где показано иммуногистохимическое окрашивание на NeuN срезов соматосенсорной коры у мышей 5XFAD, получавших траметиниб (фиг. 12а). На фиг. 12b показано количественное соотношение числа клеток, окрашенных на NeuN у мышей, получавших траметиниб, по сравнению с контролями, которые получали только плацебо (фиг. 12b).FIG. 12 shows part of the results obtained in example 8, which shows immunohistochemical staining for NeuN of sections of the somatosensory cortex in 5XFAD mice treated with trametinib (Fig. 12a). FIG. 12b shows the ratio of the number of cells stained for NeuN in mice treated with trametinib versus controls that received only placebo (FIG. 12b).
На фиг. 13 представлена часть результатов, полученных в примере 8, где показано иммуногистохимическое окрашивание на NeuN срезов двигательной зоны коры у мышей 5XFAD, получавших траметиниб (фиг. 13а). На фиг. 13b показано количественное соотношение числа клеток, окрашенных на NeuN у мышей, получавших траметиниб, по сравнению с контролями, которые получали только плацебо (фиг. 13b).FIG. 13 shows part of the results obtained in example 8, which shows immunohistochemical staining for NeuN sections of the motor cortex in 5XFAD mice treated with trametinib (Fig. 13a). FIG. 13b shows the ratio of the number of cells stained for NeuN in mice treated with trametinib compared to controls that received only placebo (FIG. 13b).
На фиг. 14 представлена часть результатов, полученных в примере 8, где показано иммуногистохимическое окрашивание на NeuN срезов основания гиппокампа у мышей 5XFAD, получавших траметиниб (фиг. 14а). На фиг. 14b показано количественное соотношение числа клеток, окрашенных на NeuN у мышей, получавших траметиниб, по сравнению с контролями, которые получали только плацебо (фиг. 14b).FIG. 14 shows a portion of the results obtained in Example 8, which shows immunohistochemical staining for NeuN of sections of the hippocampus base in 5XFAD mice treated with trametinib (Fig. 14a). FIG. 14b shows the ratio of the number of cells stained for NeuN in mice treated with trametinib compared to controls that received only placebo (FIG. 14b).
На фиг. 15 представлены результаты, полученные в примере 9-1, где показано иммуногистохимическое окрашивание на Tuj 1 срезов соматосенсорной коры у мышей 5XFAD, получавших траметиниб. В участках изображений, отмеченных стрелками (^-), показаны клетки, окрашенные на Tuj1, а в участках, отмеченных треугольниками (▼)> показаны бляшки, образованные агрегатами бета-амилоида.FIG. 15 shows the results obtained in Example 9-1, which shows immunohistochemical staining for Tuj 1 of sections of the somatosensory cortex in 5XFAD mice treated with trametinib. The areas of the images marked with arrows (^ -) show cells stained for Tuj1, and the areas marked with triangles (▼)> show plaques formed by amyloid beta aggregates.
На фиг. 16 представлены результаты, полученные в примерах 9-2 и 9-3, где показано окрашивание по Нисслю, окрашивание на NeuN, Dcx и окрашивание с использованием BrdU срезов зубчатой извилины гиппокампа у мышей 5XFAD, получавших траметиниб (фиг. 16а) и количественное определение клеток, меченных BrdU (фиг. 16b). На фиг. 16а в участках, отмеченных стрелками (^-), показаны клетки, окрашенные на Dcx, а в участках, отмеченных треугольниками (▼/ показаны клетки, меченные BrdU.FIG. 16 shows the results obtained in Examples 9-2 and 9-3, showing Nissl staining, NeuN, Dcx staining and BrdU staining of sections of the dentate gyrus of the hippocampus in 5XFAD mice treated with trametinib (FIG.16a) and quantification of cells labeled with BrdU (Fig. 16b). FIG. 16a, the areas marked with arrows (^ -) show cells stained for Dcx, and the areas marked with triangles (▼ / show cells labeled with BrdU.
На фиг. 17 представлены результаты, полученные в примере 10, где показано окрашивание с помощью метода TUNEL (мечение дУТФ концов ДНК при помощи терминальной дезоксинуклеотидилтрансферазы), индикатора апоптоза, срезов основания гиппокампа и соматосенсорной коры у мышей 5XFAD, получавших траметиниб. Клетки в основании гиппокампа, подвергшиеся апоптозу и окрашенные зеленым флуоресцентным красителем, указаны стрелками (^).FIG. 17 shows the results obtained in example 10, which shows staining using the TUNEL method (labeling of dUTP DNA ends with terminal deoxynucleotidyl transferase), an indicator of apoptosis, sections of the hippocampus base and somatosensory cortex in 5XFAD mice treated with trametinib. Cells at the base of the hippocampus that have undergone apoptosis and stained with green fluorescent dye are indicated by arrows (^).
На фиг. 18 представлены результаты, полученные в примере 11, где показано окрашивание на Tuj1 и кальбиндин клеток Пуркинье в срезах мозжечка мышей 5XFAD, получавших траметиниб. Для каждой группы приведены изображения двух (окрашивание на Tuj 1) или трех (окрашивание на кальбиндин) срезов.FIG. 18 shows the results obtained in Example 11, which shows staining for Tuj1 and calbindin of Purkinje cells in cerebellar sections of 5XFAD mice treated with trametinib. For each group, images of two (staining for Tuj 1) or three (staining for calbindin) sections are shown.
На фиг. 19 представлены результаты, полученные в примере 12, подтверждающие наличие или отсутствие белка pERK в полушариях головного мозга мышей 5XFAD, получавших траметиниб, при ана- 10 038404 лизе методом вестерн-блоттинг (фиг. 19а); на фиг. 19b представлены результаты количественного определения белка pERK (фиг. 19b).FIG. 19 shows the results obtained in Example 12, confirming the presence or absence of pERK protein in the cerebral hemispheres of 5XFAD mice treated with trametinib, when analyzed by Western blotting (Fig. 19a); in fig. 19b shows the results of the quantitative determination of the pERK protein (Fig. 19b).
На фиг. 20 представлены результаты, полученные в примере 13, где показано количественное определение Ав40 и Ав42 и соотношение (Ав42/Ав40) по результатам ELISA (иммуноферментного анализа) с использованием полушарий головного мозга мышей 5XFAD, получавших траметиниб.FIG. 20 shows the results obtained in example 13, which shows the quantitative determination of Ab40 and Ab42 and the ratio (Ab42 / Ab40) according to the results of ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) using the cerebral hemispheres of 5XFAD mice treated with trametinib.
Звездочкой (*) на изображениях отмечены следующие результаты статистического анализа, полученные с использованием t-критерия: *: Р<0,05, **: Р<0,01, ***: Р<0,005.An asterisk (*) on the images marks the following results of statistical analysis obtained using the t-test: *: P <0.05, **: P <0.01, ***: P <0.005.
Предпочтительные варианты осуществления изобретенияPreferred Embodiments of the Invention
Когда нервные стволовые клетки обрабатывали соединением формулы 1 по данному изобретению, авторы наблюдали увеличение уровня экспрессии маркера нейронов Tuj1, а также увеличение уровней экспрессии всего из перечисленного: маркера дофаминергических нейронов ТН, маркера ГАМКергических нейронов Gad1, маркера двигательных нейронов Isl1 и маркера холинергических нейронов ChAT (пример 4). Это означает, что соединение формулы 1 может вызывать дифференцировку нервных стволовых клеток в различные типы нейронов, такие как дофаминергические нейроны, ГАМКергические нейроны, холинергические нейроны и двигательные нейроны. Соответственно, соединение формулы 1 можно применять в лечении различных нейродегенеративных заболеваний, которые вызваны утратой или повреждением различных нейронов. Например, болезнь Паркинсона обычно связана с утратой дофаминергических нейронов, заболевания двигательных нейронов, такие как болезнь Лу Герига/БАС, прогрессирующий бульбарный паралич (ПБП), прогрессирующая мышечная атрофия (ПМА), первичный латеральный склероз (ПЛС), псевдобульбарный паралич (ПБП) и наследственная спастическая параплегия (НСП), ассоциированы с утратой двигательных нейронов, а деменция, как при болезни Альцгеймера, сосудистая деменция и сенильная деменция обычно ассоциированы с утратой холинергических нейронов. Кроме того, болезнь Хантингтона обычно ассоциирована с утратой Г АМК-ергических средних шипиковых нейронов в полосатом теле базальных ганглиев.When neural stem cells were treated with a compound of formula 1 according to this invention, the authors observed an increase in the expression level of the Tuj1 neuron marker, as well as an increase in the expression levels of all of the following: the TH dopaminergic neuron marker, the Gad1 marker of GABAergic neurons, the Isl1 motor neuron marker and the ChAT ( example 4). This means that the compound of Formula 1 can differentiate neural stem cells into various types of neurons such as dopaminergic neurons, GABAergic neurons, cholinergic neurons, and motor neurons. Accordingly, the compound of Formula 1 can be used in the treatment of various neurodegenerative diseases that are caused by the loss or damage of various neurons. For example, Parkinson's disease is commonly associated with loss of dopaminergic neurons, motor neuron diseases such as Lou Gehrig's disease / ALS, progressive bulbar palsy (PBP), progressive muscular atrophy (PMA), primary lateral sclerosis (PLS), pseudobulbar palsy (PBP), and hereditary spastic paraplegia (HSP) is associated with loss of motor neurons, and dementia, as in Alzheimer's disease, vascular dementia and senile dementia are commonly associated with loss of cholinergic neurons. In addition, Huntington's disease is usually associated with the loss of G AMK-ergic middle spiny neurons in the striatum of the basal ganglia.
В частности, поскольку соединение формулы 1 позволяет дифференцироваться нервным стволовым клеткам в нейроны, при этом защищая их от Ae, основной невропатологической характеристики болезни Альцгеймера, его можно применять в лечении болезни Альцгеймера.In particular, since the compound of Formula 1 allows neural stem cells to differentiate into neurons while protecting them from Ae, a major neuropathological characteristic of Alzheimer's disease, it can be used in the treatment of Alzheimer's disease.
Авторы данного изобретения подтвердили, что соединение формулы 1 увеличивает количество нейронов в области основания гиппокампа и 5 слое коры головного мозга на модели болезни Альцгеймера у мышей (5xFAD), экспрессирующих гены, встречающиеся у людей с болезнью Альцгеймера (пример 8). Мыши 5xFAD несут мутации генов, кодирующих АРР (белок-предшественник амилоида) и пресенилин (PSEN1), которые, как известно, вызывают у человека наследственную болезнь Альцгеймера, и у них происходит отложение больших количеств амилоида в основании гиппокампа и 5 слое коры головного мозга с одновременной утратой нейронов в этих областях. Наблюдение, что соединение формулы 1 увеличивало количество нейронов на мышиной модели 5xFAD, подтверждает тот факт, что соединение формулы 1 индуцирует дифференцировку нервных стволовых клеток в нейроны in vivo с увеличением количества нейронов и/или защищает нейроны от бета-амилоида.The present inventors confirmed that the compound of formula 1 increases the number of neurons in the region of the base of the hippocampus and the 5th layer of the cerebral cortex in a model of Alzheimer's disease in mice (5xFAD) expressing genes found in humans with Alzheimer's disease (Example 8). 5xFAD mice carry mutations in the genes encoding APP (amyloid precursor protein) and presenilin (PSEN1), which are known to cause hereditary Alzheimer's disease in humans, and they deposit large amounts of amyloid at the base of the hippocampus and 5th layer of the cerebral cortex with simultaneous loss of neurons in these areas. The observation that the compound of formula 1 increased the number of neurons in the 5xFAD mouse model supports the fact that the compound of formula 1 induces the differentiation of neural stem cells into neurons in vivo with an increase in the number of neurons and / or protects neurons from amyloid beta.
Соединение формулы 1 также увеличивало количество нейронов в различных отделах коры головного мозга мышей 5xFAD, особенно в двигательной зоне коры и соматосенсорной зоне коры, при сравнении с контролями (пример 8, фиг. 12, 13). Это свидетельствует о том, что соединение формулы 1 можно применять для лечения заболевания двигательных нейронов, такого как БАС, вызванного утратой нейронов в этой зоне.The compound of formula 1 also increased the number of neurons in various parts of the cerebral cortex of 5xFAD mice, especially in the motor cortex and somatosensory cortex, when compared with controls (Example 8, Figs. 12, 13). This indicates that the compound of Formula 1 can be used to treat motor neuron disease such as ALS caused by neuronal loss in this area.
Соединение формулы 1 также увеличивало ветвление аксонов или сохраняло структуру аксонов клеток Пуркинье в мозжечке мышей 5xFAD при сравнении с контролями (пример 11, фиг. 18). Это свидетельствует о том, что соединение формулы 1 можно применять для лечения мозжечковой атаксии, вызванной утратой или повреждением клеток Пуркинье мозжечка.The compound of Formula 1 also increased axon branching or retained the axon structure of Purkinje cells in the cerebellum of 5xFAD mice when compared to controls (Example 11, FIG. 18). This indicates that the compound of Formula 1 can be used to treat cerebellar ataxia caused by loss or damage to the Purkinje cells of the cerebellum.
Соединение формулы 1 вызывает образование новых нейронов (нейрогенез), защищает нейроны или осуществляет и то, и другое и тем самым индуцирует нейральную регенерацию или нейрорегенерацию. Как показывают результаты, полученные в примере 9, соединение формулы 1 увеличивало экспрессию маркера нейронов Tuj 1 (маркера нейронов в процессе нейрогенеза) в соматосенсорной зоне коры на модели болезни Альцгеймера у мышей (5xFAD), увеличивало количество клеток, имеющих форму 2 или 3 типа (появление которых специфично для нейрогенеза), в субгранулярной зоне (SGZ) зубчатой извилины (результаты окрашивания по Нисслю и окрашивания на NeuN на фиг. 16) и увеличивало количество незрелых нервных клеток, экспрессирующих DCX, и делящихся клеток, окрашенных BrdU (фиг. 16). Эти результаты подтверждают, что траметиниб индуцирует нейрогенез в коре головного мозга и зубчатой извилине гиппокампа мышей.The compound of formula 1 induces the formation of new neurons (neurogenesis), protects neurons, or both, and thereby induces neural regeneration or neuroregeneration. As the results obtained in example 9 show, the compound of formula 1 increased the expression of the marker of neurons Tuj 1 (a marker of neurons in the process of neurogenesis) in the somatosensory area of the cortex in a model of Alzheimer's disease in mice (5xFAD), increased the number of cells having a type 2 or 3 shape ( the appearance of which is specific for neurogenesis), in the subgranular zone (SGZ) of the dentate gyrus (results of Nissl staining and staining for NeuN in Fig. 16) and increased the number of immature nerve cells expressing DCX and dividing cells stained with BrdU (Fig. 16) ... These results confirm that trametinib induces neurogenesis in the cerebral cortex and dentate gyrus of the mouse hippocampus.
Кроме того, соединение формулы 1 снижало количество погибающих клеток, о чем свидетельствовали результаты TUNEL-анализа у мышей 5xFAD (пример 10, фиг. 17, увеличивало ветвление аксонов или сохраняло структуру аксонов клеток Пуркинье мозжечка (пример 11, фиг. 18) и снижало соотношение Ав(1-42)/Ав(1-4о) в ткани головного мозга мышей 5xFAD (пример 13, фиг. 20). Это показывает, что соединение формулы 1 может играть роль в нейрорегенерации, защищая нейроны и улучшая их состояниеIn addition, the compound of Formula 1 reduced the number of dying cells, as evidenced by the results of TUNEL analysis in 5xFAD mice (example 10, Fig. 17, increased axon branching or preserved the axon structure of Purkinje cells of the cerebellum (example 11, Fig. 18) and decreased the ratio Ab (1 -4 2) / Ab (1 -4 o) in 5xFAD mouse brain tissue (Example 13, Fig. 20) This shows that the compound of formula 1 can play a role in neuroregeneration, protecting neurons and improving their condition
- 11 038404 или активность в условиях, при которых возникает повреждение и утрата нейронов.- 11 038404 or activity under conditions in which damage and loss of neurons occurs.
Соответственно, другой аспект данного изобретения относится к фармацевтической композиции, содержащей соединение формулы 1 в качестве активного ингредиента, для предупреждения и лечения нейродегенеративного заболевания, к способу предупреждения и лечения нейродегенеративного заболевания с применением соединения формулы 1 и к соединению формулы 1 для применения в предупреждении и лечении нейродегенеративного заболевания. Вместо соединения формулы 1 в данном изобретении можно применять другие ингибиторы MEK1/2, которые вызывают дифференцировку НСК в нейроны, при этом защищая их от токсических веществ, таких как Ae, но наиболее предпочтительно применять соединение формулы 1.Accordingly, another aspect of this invention relates to a pharmaceutical composition containing a compound of Formula 1 as an active ingredient for the prevention and treatment of a neurodegenerative disease, to a method for preventing and treating a neurodegenerative disease using a compound of Formula 1, and to a compound of Formula 1 for use in preventing and treating neurodegenerative disease. Instead of a compound of formula 1, other MEK1 / 2 inhibitors can be used in this invention, which cause differentiation of NSCs into neurons, while protecting them from toxic substances such as Ae, but most preferably a compound of formula 1 is used.
Как упоминалось выше, нейродегенеративное заболевание означает дегенерацию умственных и физических функций, вызванную постепенной утратой структуры и функции нейронов. В частности, оно включает заболевания, выбранные из деменции, болезни Альцгеймера, сосудистой деменции, сенильной деменции, лобно-височной деменции, деменции с тельцами Леви, болезни Паркинсона, множественной системной атрофии, кортикобазальной дегенерации, прогрессирующего супрануклеарного паралича, болезни Хантингтона, болезни Лу Г ерига/БАС, первичного латерального склероза, спинальной мышечной атрофии, прогрессирующего бульбарного паралича (ПБП), прогрессирующей мышечной атрофии (ПМА), превдобульбарного паралича, наследственной спастической параплегии (НСП), мозжечковой атаксии, болезни Крейтцфельдта-Якоба, рассеянного склероза, синдрома Гийена-Барре и т.д.As mentioned above, neurodegenerative disease refers to the degeneration of mental and physical function caused by the gradual loss of the structure and function of neurons. In particular, it includes diseases selected from dementia, Alzheimer's disease, vascular dementia, senile dementia, frontotemporal dementia, Lewy body dementia, Parkinson's disease, multiple systemic atrophy, corticobasal degeneration, progressive supranuclear palsy, Huntington's disease, Lou G's disease. eriga / ALS, primary lateral sclerosis, spinal muscular atrophy, progressive bulbar palsy (PBP), progressive muscular atrophy (PMA), pre-bulbar paralysis, hereditary spastic paraplegia (NSP), cerebellar ataxia, Creutzfeldt-sclerosis syndrome, Barre, etc.
В частности, поскольку соединение формулы 1 демонстрирует существенное индуцирующее дифференцировку влияние и нейропротективный эффект, даже в более низких концентрациях, чем концентрации, в которых его применяли ранее благодаря его противоопухолевой активности, его можно безопасно вводить в более низкой дозе по сравнению с дозами, в которых его применяют для лечения рака. При применении соединения формулы 1 в качестве противоопухолевого средства его рекомендуемая доза составляет 2 мг один раз в сутки, а если из-за побочных эффектов требуется уменьшение дозы, дозу снижают до 1,5 мг один раз в сутки и затем до 1 мг один раз в сутки. В данном изобретении в экспериментах на мышах 5xFAD подтвердили, что соединение формулы 1 демонстрирует индуцирующую дифференцировку стволовых клеток активность уже в дозе 0,1 мг/кг/сутки. Если перевести эту дозу на человека весом 60 кг, она будет соответствовать 0,48 мг/сутки (Journal of Basic and Clinical Pharmacy, 7(2), 27-31,2016).In particular, since the compound of Formula 1 exhibits a significant differentiation-inducing effect and neuroprotective effect, even at lower concentrations than the concentrations at which it was previously used due to its antitumor activity, it can be safely administered at a lower dose compared to doses at which it is used to treat cancer. When using a compound of formula 1 as an antineoplastic agent, its recommended dose is 2 mg once a day, and if a dose reduction is required due to side effects, the dose is reduced to 1.5 mg once a day and then to 1 mg once a day. day. In the present invention, in experiments on 5xFAD mice, it was confirmed that the compound of formula 1 demonstrates stem cell differentiation inducing activity already at a dose of 0.1 mg / kg / day. If this dose is transferred to a 60 kg person, it would correspond to 0.48 mg / day (Journal of Basic and Clinical Pharmacy, 7 (2), 27-31.2016).
В данном документе термин содержащий в качестве активного ингредиента означает включение ингредиента в количестве, достаточном для подавления нейродегенеративного заболевания, ассоциированного с данным изобретением.In this document, the term containing as an active ingredient means the inclusion of the ingredient in an amount sufficient to suppress the neurodegenerative disease associated with this invention.
Профилактическая или терапевтическая композиция по данному изобретению может быть изготовлена в виде лекарственных форм, обычно использующихся в области техники, например пероральных препаратов или парентеральных препаратов, таких как инъекционные препараты.The prophylactic or therapeutic composition of this invention can be formulated in dosage forms commonly used in the art, for example oral preparations or parenteral preparations such as injectables.
Фармацевтическая композиция по данному изобретению может включать подходящие носители, эксципиенты и разбавители, обычно используемые в фармацевтических препаратах, и может быть изготовлена в форме составов для перорального применения, таких как порошки, гранулы, таблетки, капсулы, суспензии, эмульсии, сиропы, аэрозоли и т.д., или препаратов для местного применения, суппозиториев, пластырей и стерильных растворов для инъекций.The pharmaceutical composition of this invention may include suitable carriers, excipients and diluents commonly used in pharmaceutical preparations, and may be formulated for oral use such as powders, granules, tablets, capsules, suspensions, emulsions, syrups, aerosols, etc. etc., or preparations for topical use, suppositories, patches and sterile solutions for injection.
Носители, эксципиенты и разбавители, которые могут входить в состав композиции по данному изобретению, представляют собой лактозу, декстрозу, сахарозу, сорбит, маннит, ксилит, эритрит, мальтит, крахмал, гуммиарабик, альгинат, желатин, фосфат кальция, силикат кальция, целлюлозу, метилцеллюлозу, микрокристаллическую целлюлозу, кроскармеллозу натрия, гидрокипропилметилцеллюлозу, поливинилпирролидон, воду, метилгидроксибензоат, пропилгидроксибензоат, тальк, стеарат магния, лаурилсульфат натрия, коллодиный диоксид кремния, кроскармеллозу натрия, минеральное масло и т.д.Carriers, excipients and diluents that can be included in the composition of this invention are lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, gum arabic, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, cellulose, methylcellulose, microcrystalline cellulose, croscarmellose sodium, hydroxypropyl methylcellulose, polyvinylpyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate, sodium lauryl sulfate, collodionic sodium dioxide, croscarmellose oil, etc.
В фармацевтических композициях применяют стандартные разбавители и эксципиенты, такие как наполнители, увеличивающие объем вещества, связывающие вещества, смачивающие вещества, разрыхлители и поверхностно-активные вещества. Твердые композиции для перорального применения включают таблетки, пилюли, порошки, гранулы, капсулы и т.д. Твердую композицию получают путем добавления к композиции по данному изобретению по меньшей мере одного эксципиента, такого как крахмал, карбонат кальция, сахароза, лактоза или желатин. Дополнительно к простым эксципиентам также можно применять смазывающие вещества, такие как стеарат магния и тальк. Жидкие композиции для перорального введения включают суспензии, жидкости для приема внутрь, эмульсии, сиропы и т.д. и дополнительно к стандартным простым разбавителям, таким как вода и жидкий парафин, они могут включать различные эксципиенты, такие как смачивающие вещества, подсластители, корригенты, консерванты и т.д. Композиции для парентерального введения включают стерильные водные растворы, неводные растворы, суспензии, эмульсии, лиофилизированные композиции, суппозитории и пластыри. В неводных растворах и суспензиях можно использовать пропиленгликоль, полиэтиленгликоль, растительные масла, такие как оливковое масло, и эфиры для инъекций, такие как этилолеат. В качестве основы для суппозиториев можно использовать витепсол, макрогол, твин 61, масло какао, лауриновое масло, глицерожелатин и т.д.In pharmaceutical compositions, standard diluents and excipients are used, such as fillers, bulking agents, binders, wetting agents, disintegrants, and surfactants. Solid compositions for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules, etc. A solid composition is prepared by adding to the composition of this invention at least one excipient such as starch, calcium carbonate, sucrose, lactose or gelatin. In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium stearate and talc can also be used. Liquid compositions for oral administration include suspensions, oral liquids, emulsions, syrups, etc. and in addition to standard simple diluents such as water and liquid paraffin, they can include various excipients such as wetting agents, sweeteners, flavoring agents, preservatives, etc. Compositions for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solutions, suspensions, emulsions, lyophilized compositions, suppositories, and patches. In non-aqueous solutions and suspensions, propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oils such as olive oil, and injectable esters such as ethyl oleate can be used. As a basis for suppositories, you can use witepsol, macrogol, tween 61, cocoa butter, lauric oil, glycero gelatin, etc.
- 12 038404- 12 038404
Композицию по данному изобретению можно вводить либо перорально, либо парентерально, и введение может быть либо системным, либо местным.The composition of this invention can be administered either orally or parenterally, and the administration can be either systemic or topical.
Рекомендуемая доза терапевтической композиции по данному изобретению может варьировать в зависимости от состояния пациента, массы тела пациента, тяжести заболевания, лекарственной формы, способа введения, продолжительности лечения и т.д. и может быть установлена соответствующим образом специалистом в области техники. Например, композицию по данному изобретению можно вводить ежесуточно в дозе от 0,0001 до 10 г/кг, предпочтительно от 0,001 до 8 мг/кг. Дозу можно вводить один раз в сутки или делить на несколько приемов в течение суток. Предпочтительно соединение формулы 1 можно вводить в суточной дозе, варьирующей от 0,1 до 10 мг, от 0,1 до 5 мг, от 0,1 до 2 мг, от 0,1 до 1 мг, от 0,1 до 0,5 мг, от 0,25 до 2 мг, от 0,25 до 1 мг, от 0,25 до 0,5 мг, от 0,5 до 2 мг, от 0,5 до 1 мг. Например, соединение формулы 1 можно вводить в суточной дозе 0,1, 0,125, 0,25, 0,5, 0,75, 1, 1,5 или 2 мг.The recommended dose of the therapeutic composition according to this invention may vary depending on the patient's condition, the patient's body weight, the severity of the disease, the dosage form, the route of administration, the duration of treatment, etc. and can be installed appropriately by a person skilled in the art. For example, the composition of this invention can be administered daily at a dose of 0.0001 to 10 g / kg, preferably 0.001 to 8 mg / kg. The dose can be administered once a day or divided into several doses during the day. Preferably, the compound of formula 1 can be administered in a daily dose ranging from 0.1 to 10 mg, 0.1 to 5 mg, 0.1 to 2 mg, 0.1 to 1 mg, 0.1 to 0, 5 mg, 0.25 to 2 mg, 0.25 to 1 mg, 0.25 to 0.5 mg, 0.5 to 2 mg, 0.5 to 1 mg. For example, a compound of Formula 1 can be administered at a daily dose of 0.1, 0.125, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.5, or 2 mg.
В другом аспекте данного изобретения раскрыт способ скрининга веществ, которые индуцируют дифференцировку нервных стволовых клеток в нейроны, при этом защищая НСК и нейроны в условиях, имитирующих нейродегенеративное заболевание, такое как болезнь Альцгеймера. В способе скрининга применяют вещества, вызывающие повреждение нейронов, такие как бета-амилоид, МРТР (1-метил-4фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин), ротенон, оксидофамин, глутамат, LPS (липополисахарид) и S100B (S100 кальций-связывающий белок В) и нервные стволовые клетки, полученные у мыши, способ включает стадии:In another aspect of the present invention, a method is disclosed for screening substances that induce the differentiation of neural stem cells into neurons while protecting NSCs and neurons under conditions mimicking a neurodegenerative disease such as Alzheimer's disease. The screening method uses substances that cause neuronal damage such as beta-amyloid, MPTP (1-methyl-4phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine), rotenone, oxidopamine, glutamate, LPS (lipopolysaccharide) and S100B (S100 calcium -binding protein B) and neural stem cells obtained from the mouse, the method includes the stages:
1) обработка нервных стволовых клеток, выделенных у взрослой мыши, веществами, вызывающими повреждение нейронов, такими как бета-амилоид, особенно в его олигомерной форме, МРТР (1метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин), ротенон, оксидофамин, глутамат, LPS (липополисахарид) и S100B (S100 кальций-связывающий белок В);1) treatment of neural stem cells isolated from an adult mouse with substances that cause neuronal damage, such as beta-amyloid, especially in its oligomeric form, MPTP (1methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine), rotenone , oxidopamine, glutamate, LPS (lipopolysaccharide) and S100B (S100 calcium binding protein B);
2) добавление исследуемого вещества к нервным стволовым клеткам, обработанным указанными выше веществами, вызывающими повреждение нейронов, и2) adding the test substance to neural stem cells treated with the above substances that cause neuronal damage, and
3) изучение дифференцировки или гибели нервных стволовых клеток путем анализа морфологии.3) study of differentiation or death of nerve stem cells by analyzing morphology.
В способе скрининга предпочтительно использовать нервные стволовые клетки мышиного происхождения. Использование нервных стволовых клеток, полученных от таких животных, как мышь, имеет преимущества по сравнению с человеческими нервными стволовыми клетками, поскольку способы их культивирования более простые, и вопросы этического характера вызывают меньше дискуссий. Культивирование человеческих нервных стволовых клеток требует более частой замены культуральной среды и дорогостоящих факторов роста, тогда как культуры мышиных нервных стволовых клеток этого не требуют. При культивировании человеческих нервных стволовых клеток процессы размножения и дифференцировки клеток занимают по 7 суток, тогда как при культивировании мышиных нервных стволовых клеток размножение занимает 3-4 дня, а для дифференцировки требуется всего лишь короткий период времени, что позволяет ускорить скрининг.In the screening method, it is preferable to use neural stem cells of murine origin. The use of neural stem cells derived from animals such as mice has advantages over human neural stem cells because the methods for their cultivation are simpler and ethical issues are less controversial. Cultivation of human neural stem cells requires more frequent replacement of the culture medium and expensive growth factors, whereas cultures of murine neural stem cells do not. In the cultivation of human nerve stem cells, the processes of reproduction and differentiation of cells take 7 days, while in the cultivation of mouse nerve stem cells, reproduction takes 3-4 days, and differentiation takes only a short period of time, which allows screening to be accelerated.
Нервные стволовые клетки можно выделять из мозга взрослых мышей и культивировать для применения. Взрослые нервные стволовые клетки мыши выделяют у мышей в возрасте от 8 до 12 недель, например из субвентрикулярной зоны мышей в возрасте 8 недель. Стандартным является выделение нервных стволовых клеток мыши из лобных долей мышиных эмбрионов на 12-16 сутки гестации. По сравнению со взрослыми нервными стволовыми клетками мыши эмбриональные нервные стволовые клетки мыши обладают большей стволовостью, что должно делать их более стойкими к токсическим условиям. Однако авторы данного изобретения заметили, что, когда эмбриональные нервные стволовые клетки мыши подвергали воздействию бета-амилоида, независимо от добавления исследуемого вещества, все клетки погибали и наблюдать за дифференцировкой нейронов было невозможно (приведенный для сравнения пример 1, фиг. 3). Напротив, взрослые нервные стволовые клетки, выделенные из головного мозга взрослых мышей, демонстрировали большую устойчивость к бета-амилоиду и поэтому считались более подходящими для скрининга веществ, индуцирующих дифференцировку в условиях, имитирующих БА. Таким образом, в способах по изобретению применяли нервные стволовые клетки взрослых мышей.Nerve stem cells can be isolated from the brains of adult mice and cultured for use. Adult mouse neural stem cells are isolated from mice 8 to 12 weeks old, for example from the subventricular zone of mice 8 weeks old. Isolation of mouse nerve stem cells from the frontal lobes of mouse embryos on 12-16 days of gestation is standard. Compared to adult mouse neural stem cells, mouse embryonic neural stem cells have greater stem cells, which should make them more resistant to toxic conditions. However, the inventors noticed that when mouse embryonic neural stem cells were exposed to amyloid beta, regardless of the addition of the test substance, all cells died and neuronal differentiation could not be observed (Comparative Example 1, Fig. 3). In contrast, adult neural stem cells isolated from the brains of adult mice showed greater resistance to beta-amyloid and were therefore considered more suitable for screening differentiation-inducing substances under conditions mimicking AD. Thus, adult mouse neural stem cells have been used in the methods of the invention.
Нервные стволовые клетки, выделенные у взрослой мыши, можно вносить в культуральную среду в недифференцированном состоянии и культивировать при 37°С. Культуральная среда для нервных стволовых клеток может быть любой бессывороточной средой с добавлением факторов роста, но предпочтительно представляет собой среду IPM с добавлением факторов роста при первоначальном выделении и культивировании нервных стволовых клеток взрослой мыши, а затем среду N2 при выделении и культивировании одиночных клеток после образования нейросфер. Среда IPM представляет собой нейробазальную среду, которая может включать 1-4% добавки В27, 0,5-2% глутамакс, 100 МЕ/мл пенициллина и 100 мкг/мл стрептомицина. Среда N2 представляет собой смесь среды Игла в модификации Дульбекко и питательной среды F12 (DMEM/F12) (1:1), которая может дополнительно содержать один или более чем один компонент, выбранный из группы, состоящей из 90-110 мкМ путресцина, 20-40 нМ селенита, 10-30 нМ прогестерона, 1,0-2,0 мг/мл d-(+) глюкозы, 20-30 мкг/мл инсулина, 0,05-0,2 мг/мл апотрансферрина, 0,3-0,6 мМ глутамакса, 50-150 МЕ/мл пенициллина и 50-150 мкг/мл стрептомицина. ВNerve stem cells isolated from an adult mouse can be introduced into the culture medium in an undifferentiated state and cultured at 37 ° C. The culture medium for neural stem cells can be any serum-free medium supplemented with growth factors, but is preferably an IPM medium supplemented with growth factors upon initial isolation and culture of adult mouse neural stem cells, and then N2 medium upon isolation and culturing of single cells after neurospheres are formed. ... The IPM medium is a neurobasal medium that can include 1-4% B27 supplementation, 0.5-2% glutamax, 100 IU / ml penicillin, and 100 μg / ml streptomycin. Medium N2 is a mixture of Dulbecco's modified Eagle's medium and F12 growth medium (DMEM / F12) (1: 1), which may additionally contain one or more components selected from the group consisting of 90-110 μM putrescine, 20- 40 nM selenite, 10-30 nM progesterone, 1.0-2.0 mg / ml d - (+) glucose, 20-30 μg / ml insulin, 0.05-0.2 mg / ml apotransferrin, 0.3 -0.6 mM glutamax, 50-150 IU / ml of penicillin and 50-150 μg / ml of streptomycin. V
- 13 038404 среду N2 можно добавлять факторы роста, выбранные из группы, состоящей из 10-30 нг/мл bFGF, 10-30 нг/мл EGF и их смесей. Факторы роста важны для поддержания нервных стволовых клеток в недифференцированном состоянии. Для точного определения индуцирующей дифференцировку нервных стволовых клеток активности исследуемого вещества следует добавлять исследуемое вещество к нервным стволовым клеткам, которые поддерживаются в недифференцированном состоянии благодаря добавлению факторов роста, подавляющих дифференцировку.- 13 038404 medium N2, you can add growth factors selected from the group consisting of 10-30 ng / ml bFGF, 10-30 ng / ml EGF and mixtures thereof. Growth factors are important for keeping neural stem cells in an undifferentiated state. To accurately determine the differentiation-inducing activity of the test substance, the test substance should be added to the neural stem cells, which are maintained in an undifferentiated state by the addition of growth factors that inhibit differentiation.
В способе скрининга по данному изобретению можно применять имеющийся в продаже бетаамилоид, например, предоставляемый компанией Gibco (Waltham, MA). Предпочтительно использовать бета-амилоид человеческого происхождения. Наиболее распространенными формами бета-амилоида являются Ав(1-40), состоящий из 40 аминокислот, и Ар^^г), состоящий из 42 аминокислот. Из этих двух форм Ав(1-42) имеет более сильную тенденцию образовывать агрегаты, особенно высоко токсичные тримеры и тетрамеры, и поэтому считается теснее связанным с патологическими изменениями при болезни Альцгеймера (Dahlgren et al. (2002), Oligomeric and Fibrillar Species of Amyloid-β Peptides Differentially Affect Neuronal Viability, J. Biol. Chem. 277(35):32046-32053; K. Murakami (2014), Conformation-Specific Antibodies to Target Amyloid-β Oligomers and Their Application to Immunotherapy for Alzheimer's Disease, Biosci. Biotechnol. Biochem. 78(8): 1293-1305). Таким образом, в способе скрининга по данному изобретению предпочтительно применять Ар(1_42), в частности олигомерную форму Ар(1_42).A commercially available beta-amyloid such as provided by Gibco (Waltham, MA) can be used in the screening method of the present invention. It is preferable to use beta-amyloid of human origin. The most common forms of beta-amyloid are Av (1 -40 ), consisting of 40 amino acids, and Ap ^ (r), consisting of 42 amino acids. Of the two, Ab (1 -42 ) has a stronger tendency to form aggregates, especially highly toxic trimers and tetramers, and is therefore considered more closely associated with pathological changes in Alzheimer's disease (Dahlgren et al. (2002), Oligomeric and Fibrillar Species of Amyloid -β Peptides Differentially Affect Neuronal Viability, J. Biol. Chem. 277 (35): 32046-32053; K. Murakami (2014), Conformation-Specific Antibodies to Target Amyloid-β Oligomers and Their Application to Immunotherapy for Alzheimer's Disease, Biosci Biotechnol Biochem 78 (8): 1293-1305). Thus, in the screening method according to the present invention, it is preferable to use Ap ( 1 - 42 ), in particular the oligomeric form of Ap ( 1 - 42 ).
В способе скрининга по данному изобретению олигомерная форма бета-амилоида должна быть представлена олигомерами менее чем из 24, предпочтительно из 12 или менее мономеров бета-амилоида, более предпочтительно смесью, в основном состоящей из тетрамеров и тримеров бета-амилоида, по существу при отсутствии протофибрилл или фибрилл бета-амилоида. Олигомерная форма Ар(1_42) в данном изобретении может быть получена способом, описанным в документе [Dahlgren et al. (2002), Oligomeric and Fibrillar Species of Amyloid-β Peptides Differentially Affect Neuronal Viability, J. Biol. Chem. 277(35):32046-32053]. В частности, Ар(1-42) растворяют в гесксафторизопропаноле (HFIP), высушивают в вакууме и затем высушенный пептид ресуспенидруют в DMSO в концентрации 5 мМ. Добавляют DMEM/F12 (без фенолового красного) и доводят концентрацию пептида до 100 мкМ, после чего инкубируют его при 4°С в течение 24 ч.In the screening method according to the present invention, the oligomeric form of beta-amyloid should be oligomers of less than 24, preferably 12 or less monomers of beta-amyloid, more preferably a mixture mainly consisting of tetramers and trimers of beta-amyloid, essentially in the absence of protofibrils or amyloid beta fibrils. The oligomeric form of Ap ( 1 - 42) in the present invention can be obtained by the method described in the document [Dahlgren et al. (2002) Oligomeric and Fibrillar Species of Amyloid-β Peptides Differentially Affect Neuronal Viability, J. Biol. Chem. 277 (35): 32046-32053]. In particular, Ap (1-42 ) is dissolved in hexafluoroisopropanol (HFIP), dried under vacuum and then the dried peptide is resuspended in DMSO at a concentration of 5 mM. Add DMEM / F12 (without phenol red) and adjust the peptide concentration to 100 μM, and then incubate it at 4 ° C for 24 h.
В способе скрининга по данному изобретению МРТР представляет собой пролекарство для нейротоксина МРР+ (1-метил-4-фенилпиридина). МРР+ вызывает перманентные симптомы болезни Паркинсона (БП) за счет деструкции дофаминергических нейронов в черном веществе головного мозга.In the screening method of the present invention, MPTP is a prodrug for the neurotoxin MPP + (1-methyl-4-phenylpyridine). MPP + causes permanent symptoms of Parkinson's disease (PD) due to the destruction of dopaminergic neurons in the substantia nigra.
Известно, что ротенон, вещество, вызывающее дегенерацию дофаминергических нейронов в черном веществе за счет ингибирования в клетках активности митохондриального комплекса 1, вызывает патологические признаки БП.It is known that rotenone, a substance that causes degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra by inhibiting the activity of mitochondrial complex 1 in cells, causes pathological signs of PD.
Оксидофамин, также обозначаемый 6-гидроксидофамином (6-OHDA) или 2,4,5-тригидроксифенэтиламином, представляет собой нейротоксичное соединение, которые авторы изобретения использовали для избирательного разрушения дофаминергических и норадренергических нейронов в головном мозге. Считается, что оксидофамин проникает в нейрон через транспортеры, осуществляющие обратный захват дофамина и норадреналина. Для избирательного повреждения дофаминергических нейронов также применяют селективные ингибиторы обратного захвата норадреналина, такие как дезипрамин.Oxydopamine, also referred to as 6-hydroxydopamine (6-OHDA) or 2,4,5-trihydroxyphenethylamine, is a neurotoxic compound that we have used to selectively destroy dopaminergic and noradrenergic neurons in the brain. It is believed that oxydopamine enters the neuron through transporters that re-uptake dopamine and norepinephrine. Selective norepinephrine reuptake inhibitors such as desipramine have also been used to selectively damage dopaminergic neurons.
Глутамат действует как основной возбуждающий нейромедиатор в центральной нервной системе (ЦНС), но известно, что в высоких концентрациях он повреждает нейроны и вызывает клеточную гибель. Глутаматная эксайтотоксичность ассоциирована не только с острым повреждением ЦНС, таким как ишемическое или травматическое повреждение головного мозга, но также и с хроническим нейродегенеративным заболеванием, таким как БАС, рассеянный склероз, БП и т.д.Glutamate acts as a major excitatory neurotransmitter in the central nervous system (CNS), but at high concentrations it is known to damage neurons and cause cell death. Glutamate excitotoxicity is associated not only with acute CNS damage such as ischemic or traumatic brain injury, but also with chronic neurodegenerative disease such as ALS, multiple sclerosis, PD, etc.
LPS (липополисахарид) является компонентом клеточной поверхности грамотрицательных бактерий, и может применяться, например, LPS, выделенный из Salmonella typmmurium (Sigma, St. Louis, MO). LPS вызывает у животных выраженный иммунный ответ, а также вызывает воспалительный ответ за счет активации микроглии в нервной системе. Секреция провоспалительных веществ вследствие сверхактивации микроглии может нарушать гомеостаз в иммунной системе и вызывать связанное с аутоиммунным заболеванием нейродегенеративное заболевание ЦНС, такое как рассеянный склероз, БА и БП.LPS (lipopolysaccharide) is a component of the cell surface of gram-negative bacteria, and, for example, LPS isolated from Salmonella typmmurium (Sigma, St. Louis, MO) can be used. LPS induces a pronounced immune response in animals, and also induces an inflammatory response by activating microglia in the nervous system. The secretion of proinflammatory substances due to overactivation of microglia can disrupt homeostasis in the immune system and cause neurodegenerative CNS disease associated with autoimmune disease, such as multiple sclerosis, AD, and PD.
S100B представляет собой кальций-связывающий белок, экспрессируемый и секретируемый астроцитами. Он обладает нейротрофической активностью при развитии и поддержании нейронов и влияет на нормальные когнитивные функции головного мозга. Однако аномально высокие уровни S100B будут активировать глию и вызывать нейровоспалительные ответы, которые повреждают нейроны.S100B is a calcium-binding protein expressed and secreted by astrocytes. It has neurotrophic activity in the development and maintenance of neurons and affects the normal cognitive functions of the brain. However, abnormally high levels of S100B will activate glia and trigger neuroinflammatory responses that damage neurons.
В способе скрининга по данному изобретению перед добавлением исследуемого вещества нервные стволовые клетки подвергают воздействию веществ, вызывающих повреждение нейронов, таких как бета-амилоид. В ранее опубликованных экспериментах, чтобы зарегистрировать нейропротективное влияние исследуемого вещества, нервные стволовые клетки вначале подвергали воздействию исследуемых веществ в течение некоторого времени, а затем добавляли бета-амилоид (J. Korean Neural. Assoc. 21(2):174-182, 2003). Такой способ не отражает реальной ситуации, имеющей место при лечении, когда лекарственное средство вводят пациентам с болезнью Альцгеймера, у которых бета-амилоид уже при- 14 038404 сутствует в головном мозге. Для более точной имитации условий в головном мозге пациентов с болезнью Альцгеймера на момент начала лечения, нервные стволовые клетки вначале следует подвергать воздействию бета-амилоида, а после этого добавлять исследуемого вещество, как делали в данном изобретении.In the screening method of the present invention, neural stem cells are exposed to substances that damage neurons, such as beta-amyloid, prior to addition of a test substance. In previously published experiments, in order to record the neuroprotective effect of the test substance, neural stem cells were first exposed to the test substances for some time, and then beta-amyloid was added (J. Korean Neural. Assoc. 21 (2): 174-182, 2003) ... This method does not reflect the actual treatment situation when the drug is administered to patients with Alzheimer's disease in whom beta-amyloid is already present in the brain. To more closely simulate the conditions in the brain of patients with Alzheimer's disease at the time of initiation of treatment, the neural stem cells should first be exposed to beta-amyloid, and then add the test substance, as was done in this invention.
Исследуемое вещество добавляют к нервным стволовым клеткам после воздействия на них бетаамилоида и затем культивируют, ежесуточно добавляя факторы роста. После воздействия на нервные стволовые клетки исследуемого вещества можно установить, обладает ли исследуемое вещество индуцирующей дифференцировку нервных стволовых клеток активностью, анализируя морфологию самое меньшее через 12 ч и самое большее через 48-72 ч после воздействия.The test substance is added to neural stem cells after exposure to beta-amyloid and then cultured by adding growth factors daily. After exposure of the neural stem cells to the test substance, it can be determined whether the test substance has differentiation-inducing activity of neural stem cells by analyzing the morphology at least 12 hours and at most 48-72 hours after exposure.
При анализе морфологии используют фазово-контрастный микроскоп для наблюдения и определения морфологии клетки. Как можно заметить в верхней части фиг. 2, дифференцированные (Д) нервные стволовые клетки четко отличаются от недифференцированных (НД). У недифференцированных клеток клеточное тело крупное, форма отростков, таких как аксоны и дендриты, трудно различима, а общее количество клеток является высоким, поскольку клетки постоянно делятся. У дифференцированных клеток клеточное тело небольшое и округлое, тогда как отростки тонкие и вытянутые.When analyzing morphology, a phase contrast microscope is used to observe and determine cell morphology. As can be seen at the top of FIG. 2, differentiated (D) neural stem cells clearly differ from undifferentiated (ND) cells. In undifferentiated cells, the cell body is large, the shape of processes such as axons and dendrites is difficult to distinguish, and the total number of cells is high as cells are constantly dividing. In differentiated cells, the cell body is small and round, while the processes are thin and elongated.
Нервные стволовые клетки, использованные в способе скрининга по данному изобретению, являются относительно хрупкими по сравнению с нормальными или опухолевыми клеточными линиями и чувствительны к токсическому воздействию исследуемого вещества. Если исследуемое вещество демонстрирует клеточную токсичность, в микроскоп можно увидеть погибшие клетки, что позволяет обнаружить клеточную токсичность одновременно с определением индуцирующей дифференцировку активности.The neural stem cells used in the screening method of this invention are relatively fragile compared to normal or tumor cell lines and are susceptible to the toxic effects of the test substance. If the test substance demonstrates cellular toxicity, dead cells can be seen under the microscope, which allows the detection of cellular toxicity simultaneously with the determination of differentiation-inducing activity.
Согласно способу скрининга по данному изобретению можно проводить скрининг веществ, обладающих индуцирующей дифференцировку нервных стволовых клеток активностью, в условиях, имитирующих условия в головном мозге пациента с болезнью Альцгеймера, в частности в условиях, где присутствуют олигомерные формы бета-амилоида, которые, как известно, тесно коррелируют с утратой нейронов. Это делает способ скрининга по данному изобретению подходящим для скрининга веществкандидатов, которые можно применять для основного лечения болезни Альцгеймера. Кроме того, способ скрининга удобен тем, что он позволяет определить по клеточной морфологии, дифференцировались ли клетки, не требуя проведения дополнительных экспериментов. Кроме того, когда нервным стволовым клеткам позволяют дифференцироваться естественным образом в среде без факторов роста, это занимает по меньшей мере 48 ч, после чего наблюдается изменение клеточной морфологии. В случае воздействия на клетки веществ, которые обладают высокой индуцирующей дифференцировку активностью, их эффект может наблюдаться уже через 12 ч после воздействия и самое позднее, через 48-72 ч после воздействия, несмотря на присутствие в среде культивирования клеток факторов роста для подавления дифференцировки. Таким образом, способ скрининга является быстрым и эффективным, поскольку токсичность исследуемого вещества можно обнаружить одновременно с определением индуцирующего дифференцировку влияния.According to the screening method of the present invention, it is possible to screen for substances having a differentiation-inducing activity of neural stem cells under conditions that mimic those in the brain of a patient with Alzheimer's disease, in particular under conditions where oligomeric forms of amyloid beta are present, which are known to closely correlate with neuronal loss. This makes the screening method of the present invention suitable for screening candidate substances that can be used for the main treatment of Alzheimer's disease. In addition, the screening method is convenient in that it allows you to determine by cell morphology whether cells have differentiated without requiring additional experiments. In addition, when neural stem cells are allowed to differentiate naturally in an environment without growth factors, it takes at least 48 hours, after which a change in cellular morphology is observed. In the case of exposure of cells to substances that have a high differentiation-inducing activity, their effect can be observed already 12 hours after exposure and at the latest, 48-72 hours after exposure, despite the presence of growth factors in the cell culture medium to suppress differentiation. Thus, the screening method is fast and efficient, since the toxicity of the test substance can be detected simultaneously with the determination of the differentiation-inducing effect.
Кроме того, данное изобретение относится к набору, который можно применять для осуществления указанного выше способа скрининга. Данный набор может включать нервные стволовые клетки, полученные от взрослой мыши, вещества, вызывающие повреждение нейронов, такие как бета-амилоид, МРТР, ротенон, оксидофамин, глутамат, LPS или S100B, факторы роста, культуральную среду, добавки для клеточных культур и планшеты для культивирования клеток (покрытые или с отдельными растворами для иммобилизации на поверхности планшетов).In addition, the present invention relates to a kit that can be used to carry out the above screening method. The kit may include neural stem cells obtained from an adult mouse, substances that cause neuronal damage such as amyloid beta, MPTP, rotenone, oxidopamine, glutamate, LPS or S100B, growth factors, culture medium, cell culture supplements, and plates for culturing cells (coated or with separate solutions for immobilization on the surface of the plates).
Далее данное изобретение будет описано более подробно с отсылкой к следующим примерам. При этом эти примеры не следует считать ограничивающими объем изобретения и его изложение. Следует понимать, что на основании сведений, изложенных в данном изобретении, включая примеры, специалист в области техники может осуществить другие воплощения данного изобретения, практические результаты которых не представлены в явном виде. Такие модификации и варианты входят в объем прилагающейся формулы изобретения.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, these examples should not be considered as limiting the scope of the invention and its presentation. It should be understood that based on the knowledge set forth in this invention, including examples, a person skilled in the art may make other embodiments of this invention, the practical results of which are not explicitly presented. Such modifications and variations are within the scope of the appended claims.
ПримерыExamples of
Пример 1. Способность соединения формулы 1 индуцировать дифференцировку НСК в эмбриональных нервных стволовых клетках мыши.Example 1. Ability of a compound of formula 1 to induce NSC differentiation in mouse embryonic neural stem cells.
Стадия 1. Культивирование эмбриональных нервных стволовых клеток мыши.Stage 1. Cultivation of mouse embryonic neural stem cells.
Стадия 1. Культивирование эмбриональных нервных стволовых клеток мыши в недифференцированном состоянии.Stage 1. Culturing mouse embryonic neural stem cells in an undifferentiated state.
Нервные стволовые клетки выделяли из головного мозга 14,5-суточного мышиного эмбриона обрабатывали 10 нг/мл человеческого основного фактора роста фибробластов (bFGF) (Peprotech, Princeton, NG, кат. номер 100-18В) и 20 нг/мл человеческого эпидермального фактора роста (EGF) (Peprotech, кат. номер AF-100-15) в культуральной среде N2 и культивировали в суспензии в 25 см2 флаконах (Nunc, Pittsburgh, PA) в течение 4 суток. Образование нейросфер наблюдали через 2 суток.Nerve stem cells were isolated from the brain of a 14.5-day-old mouse embryo and treated with 10 ng / ml human basic fibroblast growth factor (bFGF) (Peprotech, Princeton, NG, cat # 100-18B) and 20 ng / ml human epidermal growth factor (EGF) (Peprotech, cat. Number AF-100-15) in culture medium N2 and cultured in suspension in 25 cm 2 flasks (Nunc, Pittsburgh, PA) for 4 days. The formation of neurospheres was observed after 2 days.
Для выделения одиночных клеток готовили накануне 6-луночные планшеты, обрабатывая лунки раствором поли-Ь-орнитина (Sigma, St. Louis, МО, кат. номер Р2533) в концентрации 15 мкг/мл и инку- 15 038404 бируя в течение ночи при 37°С для иммобилизации. В сутки, когда проводили выделение одиночных клеток, раствор поли-Ь-орнитина удаляли, планшеты промывали три раза фосфатно-солевым буфером PBS и добавляли раствор фибронектина с концентрацией 10 мкг/мл (Gibco, Waltham, MA, кат. номер 33016015) и инкубировали при 37°С в течение 2 ч для иммобилизации. После завершения подготовки планшетов нейросферы обрабатывали TryPLE (Gibco кат. номер 12604013), разделяли на одиночные клетки, подсчитывали и разводили до концентрации 4~5х105 клеток на 200-300 мкл раствора для культивирования (культуральная среда N2 с добавлением 10 нг/мл bFGF и 20 нг/мл EGF). Непосредственно перед посевом иммобилизующий раствор отсасывали и, не давая планшету высыхать, производили посев одиночных клеток, равномерно распределяя их в лунках планшета. Клеткам давали прикрепиться к поверхности планшета приблизительно в течение 1 мин и, после того как клетки достаточно прикреплялись, к клеткам добавляли еще 1,5 мл культуральной среды (культуральная среда N2 с добавлением 10 нг/мл bFGF и 20 нг/мл EGF) и культивировали в инкубаторе с температурой 37°С.To isolate single cells, 6-well plates were prepared the day before by treating the wells with a solution of poly-L-ornithine (Sigma, St. Louis, MO, cat.no. P2533) at a concentration of 15 μg / ml and incubating overnight at 37 ° C for immobilization. On the day of single cell isolation, the poly-L-ornithine solution was removed, the plates were washed three times with PBS and 10 μg / ml fibronectin solution (Gibco, Waltham, MA, cat. No. 33016015) was added and incubated at 37 ° C for 2 hours for immobilization. After the completion of the preparation of the plates, the neurospheres were treated with TryPLE (Gibco cat. No. 12604013), divided into single cells, counted and diluted to a concentration of 4 ~ 5x10 5 cells per 200-300 μl culture solution (N2 culture medium supplemented with 10 ng / ml bFGF and 20 ng / ml EGF). Immediately before inoculation, the immobilizing solution was aspirated and, without allowing the plate to dry, single cells were inoculated, evenly distributing them in the wells of the plate. The cells were allowed to adhere to the plate surface for approximately 1 min and, after the cells had sufficiently adhered, an additional 1.5 ml of culture medium (N2 culture medium supplemented with 10 ng / ml bFGF and 20 ng / ml EGF) was added to the cells and cultured in an incubator with a temperature of 37 ° C.
Состав культуральной среды N2 был следующим.The composition of the culture medium N2 was as follows.
Среда Игла в модификации Дульбекко (DMEM)/F12 (1:1) (Gibco, кат. номер 11320033), 100 мкМ путресцин (Sigma, кат. номер 51799), 30 нМ селенит (Sigma кат. номер S5261), 20 нМ прогестерон (Sigma кат. номер Р0130), 1,55 мг/мл d-(+)-глюкоза (Sigma, кат. номер G8270), 25 мкг/мл инсулин (Gibco, кат. номер 12585014), 0,1 мг/мл апо-трансферрин (Sigma кат. номер Т1147), 0,5 мМ глутамакс (Gibco, кат. Номер А1286001), 100 МЕ/мл пенициллин (Gibco, кат. номер 15140122), 100 мкг/мл стрептомицин (Gibco, кат. номер 15140122).Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) / F12 (1: 1) (Gibco Cat # 11320033), 100 μM Putrescine (Sigma Cat # 51799), 30 nM Selenite (Sigma Cat # S5261), 20 nM Progesterone (Sigma Cat # P0130), 1.55 mg / ml d - (+) - glucose (Sigma Cat # G8270), 25 μg / ml Insulin (Gibco Cat # 12585014), 0.1 mg / ml apo-transferrin (Sigma cat # T1147), 0.5 mM glutamax (Gibco, cat # A1286001), 100 IU / ml penicillin (Gibco, cat # 15140122), 100 μg / ml streptomycin (Gibco, cat # 15140122).
Стадия 1В. Культивирование нервных стволовых клеток без ингибирования дифференцировки.Stage 1B. Cultivation of neural stem cells without inhibiting differentiation.
Эмбриональные нервные стволовые клетки мыши культивировали, как описано для стадии 1А, за исключением добавления bFGF и EGF при разделении нервных стволовых клеток на одиночные клетки и посеве.Mouse embryonic neural stem cells were cultured as described for step 1A, except for the addition of bFGF and EGF in the separation of neural stem cells into single cells and plating.
Стадия 2. Добавление исследуемого вещества.Stage 2. Addition of the test substance.
Соединение формулы 1 (далее обозначаемое траметиниб) (Medchem express, Monmouth Junction, NJ, кат. номер в различных концентрациях HY-10999A) и AS703026 (пимасертиб) (Selleckchem, Houston, TX, кат. номер S1475) добавляли ежесуточно к эмбриональным нервным клеткам мыши, культивируемым, как описано на стадии 1А, и культивировали в течение 4 суток.A compound of Formula 1 (hereinafter referred to as trametinib) (Medchem express, Monmouth Junction, NJ, cat.number in various concentrations HY-10999A) and AS703026 (pimacertib) (Selleckchem, Houston, TX, cat.number S1475) were added daily to embryonic nerve cells mice cultured as described in step 1A and cultured for 4 days.
Стадия 3. Анализ морфологии.Stage 3. Analysis of morphology.
Морфологию клеток изучали под фазовоконтрастным микроскопом через четыре дня культивирования, результаты приведены на фиг. 1.Cell morphology was examined under a phase contrast microscope after four days of cultivation, the results are shown in FIG. 1.
На фиг. 1 аббревиатура НД (недифференцированные) обозначает недифференцированные эмбриональные НСК мыши, полученные на стадии 1А, где клетки не подвергали воздействию какого-либо исследуемого вещества. Д (дифференцированные) обозначает дифференцированные эмбриональные НСК мыши, полученные на стадии 1В, где клетки не подвергали воздействию какого-либо исследуемого вещества. Недифференцированные НСК в группе НД имеют крупное тело, форма отростков трудно различима, а общее количество клеток выше по сравнению с группой Д вследствие непрерывного деления клеток. Дифференцированные клетки группы Д имеют более мелкие округлые тела с длинными тонкими отростками, что позволяет их легко отличить от клеток группы НД.FIG. 1, the abbreviation ND (undifferentiated) denotes undifferentiated embryonic mouse NSCs obtained in stage 1A, where the cells were not exposed to any test substance. D (differentiated) denotes differentiated embryonic mouse NSCs obtained in stage 1B, where the cells were not exposed to any test substance. Undifferentiated NSCs in the ND group have a large body, the shape of the processes is difficult to distinguish, and the total number of cells is higher than in the D group due to continuous cell division. Differentiated cells of group D have smaller rounded bodies with long thin processes, which makes them easy to distinguish from cells of the ND group.
Как показано на фиг. 1, соединение формулы 1 (траметиниб) в низких концентрациях 10, 25 и 100 нМ (0,1 мкМ) легко индуцировало дифференцировку НСК в нейроны. Концентрация AS703026, необходимая для начала нейрональной дифференцировки, составляла 1,0 мкМ и в 100 раз превышала таковую траметиниба.As shown in FIG. 1, the compound of formula 1 (trametinib) at low concentrations of 10, 25 and 100 nM (0.1 μM) readily induced the differentiation of NSCs into neurons. The concentration of AS703026 required for the onset of neuronal differentiation was 1.0 μM and was 100 times higher than that of trametinib.
Вместе взятые, эти результаты указывают, что соединение формулы 1 (траметиниб) индуцирует дифференцировку НСК в нейроны и данный эффект наблюдается уже при очень низких концентрациях (10 нМ и выше). Это позволяет предположить, что соединение формулы 1 можно применять в композициях и способах дифференцировки для индукции дифференцировки НСК в нейроны и для лечения нейродегенеративных заболеваний.Taken together, these results indicate that the compound of formula 1 (trametinib) induces the differentiation of NSCs into neurons and this effect is observed already at very low concentrations (10 nM and higher). This suggests that the compound of Formula 1 can be used in compositions and methods of differentiation to induce NSC differentiation into neurons and to treat neurodegenerative diseases.
Пример 2. Способность соединения формулы 1 индуцировать дифференцировку НСК у взрослых НСК мышей (способ скрининга веществ, способных индуцировать дифференцировку НСК в нейроны при одновременной их защите).Example 2. The ability of a compound of formula 1 to induce NSC differentiation in adult NSC mice (a method for screening substances capable of inducing NSC differentiation into neurons while protecting them simultaneously).
Стадия 1. Культивирование взрослых НСК мышей.Stage 1. Cultivation of adult NSC mice.
Стадия 1А. Культивирование взрослых НСК мышей в недифференцированном состоянии.Stage 1A. Cultivation of adult NSC mice in an undifferentiated state.
НСК выделяли из субвентрикулярной области головного мозга мышей в возрасте 8 недель, подвергали воздействию 20 нг/мл человеческого основного фактора роста фибробластов (bFGF) и 20 нг/мл человеческого эпидермального фактора роста (EGF) в среде IPM и культивировали в суспензии в 24-луночных планшетах в течение 7 суток. Образование нейросфер наблюдали через 4 суток.NSCs were isolated from the subventricular region of the brain of mice at the age of 8 weeks, exposed to 20 ng / ml human basic fibroblast growth factor (bFGF) and 20 ng / ml human epidermal growth factor (EGF) in IPM medium and cultured in suspension in 24-well tablets for 7 days. The formation of neurospheres was observed after 4 days.
За 2 суток до выделения одиночных клеток готовили 6-луночные планшеты, обрабатывая лунки раствором поли-Ь-орнитина в концентрации 10 мкг/мл и инкубируя в течение ночи при комнатной температуре для иммобилизации. На следующие сутки раствор поли-Ь-орнитина удаляли и промывали планшеты 3 раза стерильной трехкратно дистиллированной водой. Затем добавляли раствор ламинина с концентрацией 0,5 мг/мл (Roche, Upper Bavaria, Germany, кат. номер 11243217001) и инкубировали при2 days before the isolation of single cells, 6-well plates were prepared by treating the wells with a solution of poly-L-ornithine at a concentration of 10 μg / ml and incubating overnight at room temperature for immobilization. On the next day, the poly-L-ornithine solution was removed and the plates were washed 3 times with sterile triple distilled water. Then a 0.5 mg / ml laminin solution (Roche, Upper Bavaria, Germany, cat. No. 11243217001) was added and incubated at
- 16 038404- 16 038404
37°С в течение ночи для иммобилизации. После завершения подготовки планшетов нейросферы обрабатывали 0,025% раствором Трипсина-ЭДТА, разделяли на одиночные клетки, подсчитывали и разводили до концентрации 4-5х 105 клеток на 200~300 мкл раствора для культивирования. Раствор для культивирования представлял собой культуральную среду N2 (с добавлением 20 нг/мл bFGF и 20 нг/мл EGF). Непосредственно перед посевом иммобилизующий раствор отсасывали и, не давая планшету высыхать, производили посев одиночных клеток, равномерно распределяя их в лунках планшета. Клеткам давали прикрепиться к планшету приблизительно в течение 1 мин и, после того как клетки прикреплялись, к клеткам добавляли еще 1,5 мл культуральной среды (культуральная среда N2 с добавлением 20 нг/мл bFGF и 20 нг/мл EGF) и культивировали в инкубаторе с температурой 37°С в течение 24 ч.37 ° C overnight for immobilization. After the completion of the preparation of the plates, the neurospheres were treated with 0.025% Trypsin-EDTA solution, divided into single cells, counted and diluted to a concentration of 4-5x 10 5 cells per 200 ~ 300 μl of culture solution. The culture solution was N2 culture medium (supplemented with 20 ng / ml bFGF and 20 ng / ml EGF). Immediately before inoculation, the immobilizing solution was aspirated and, without allowing the plate to dry, single cells were inoculated, evenly distributing them in the wells of the plate. The cells were allowed to adhere to the plate for approximately 1 min and, after the cells were adhered, an additional 1.5 ml of culture medium (culture medium N2 supplemented with 20 ng / ml bFGF and 20 ng / ml EGF) was added to the cells and cultured in an incubator with a temperature of 37 ° C for 24 hours.
Состав IPM и культуральной среды N2 был следующим.The composition of the IPM and N2 culture medium was as follows.
Среда IPM: Нейробазальная среда (Gibco, кат. номер 21103049), добавка В27 (Gibco, кат. номер А3582801), глутамакс, 100 МЕ/мл пенициллина, 100 мкг/мл стрептомицина.IPM Medium: Neurobasal Medium (Gibco, Cat # 21103049), Supplement B27 (Gibco, Cat # A3582801), Glutamax, 100 IU / ml penicillin, 100 μg / ml streptomycin.
Среда N2: Среда Игла в модификации Дульбекко (DMEM)/F12 (1:1), 100 мкМ путресцина, 30 нМ селенита, 20 нМ прогестерона, 1,55 мг/мл d-(+)-глюкозы, 25 мкг/мл инсулина, 0,1 мг/мл апотрансферрина, 0,5 мМ глутамакс, 100 МЕ/мл пенициллина, 100 мкг/мл стрептомицина.Medium N2: Eagle's medium modified by Dulbecco (DMEM) / F12 (1: 1), 100 μM putrescine, 30 nM selenite, 20 nM progesterone, 1.55 mg / ml d - (+) - glucose, 25 μg / ml insulin , 0.1 mg / ml apotransferrin, 0.5 mM glutamax, 100 IU / ml penicillin, 100 μg / ml streptomycin.
Стадия 1В. Культивирование нервных стволовых клеток без ингибирования дифференцировки.Stage 1B. Cultivation of neural stem cells without inhibiting differentiation.
Взрослые нервные стволовые клетки мыши культивировали, как описано для стадии 1А, за исключением добавления bFGF и EGF при разделении нервных стволовых клеток на одиночные клетки и посеве.Adult mouse neural stem cells were cultured as described for step 1A, except for the addition of bFGF and EGF when the neural stem cells were separated into single cells and plated.
Стадия 2. Внесение бета-амилоида.Stage 2. Introduction of beta-amyloid.
После замены среды в культуре НСК на стадии 1 в каждую лунку вносили 10 мкМ бета-амилоида (Ae) (Gibco, кат. номер 03112). Лунки, в которые не вносили бета-амилоид, использовали в качестве отрицательных контролей.After changing the medium in the NSC culture in step 1, 10 μM amyloid beta (Ae) (Gibco, cat # 03112) was added to each well. Wells that did not receive amyloid beta were used as negative controls.
Человеческий Ae(1-42) приобретали в компании Gibco's (Waltham, MA) для применения в качестве бета-амилоида (Ae) и для образования олигомеров использовали следующий способ. Сначала бетаамилоид растворяли в 100% HFIP (1,1,1,3,3,3-гексафтор-2-пропаноле) (Sigma, кат. номер 105228) до концентрации 1 мг/мл и перемешивали на вортексе при комнатной температуре в течение 1 ч. Затем его сушили в течение 10 мин с использованием speed Vac, после чего добавляли DMSO (Sigma, кат. номер D2650) для доведения концентрации до 5 мМ и затем слегка перемешивали на вортексе при комнатной температуре в течение 10 мин. DMEM/F12 (без фенолового красного) (Gibco, кат. номер 21041025) добавляли до конечной концентрации 100 мкМ. Раствор инкубировали при 4°С в течение 24 ч и затем добавляли к культивируемым клеткам.Human Ae ( 1-42 ) was purchased from Gibco's (Waltham, MA) for use as beta-amyloid (Ae) and the following method was used to form oligomers. First, the betaamyloid was dissolved in 100% HFIP (1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol) (Sigma, cat.no.105228) to a concentration of 1 mg / ml and vortexed at room temperature for 1 h. It was then dried for 10 min using a speed Vac, followed by the addition of DMSO (Sigma cat # D2650) to adjust the concentration to 5 mM and then vortex gently at room temperature for 10 min. DMEM / F12 (no phenol red) (Gibco Cat # 21041025) was added to a final concentration of 100 μM. The solution was incubated at 4 ° C for 24 h and then added to the cultured cells.
Стадия 3. Добавление исследуемого вещества.Stage 3. Addition of the test substance.
Немедленно после внесения бета-амилоида к культурам клеток добавляли 10, 100 нМ траметиниба, 5, 10 мкМ мемантина (Sigma, кат. номер М9292) и 10 мкМ AS703026 (пимасертиба). НСК культивировали в течение 4 суток с ежесуточным добавлением EGF, bFGF, бета-амилоида и исследуемых веществ.Immediately after the addition of beta-amyloid, 10, 100 nM trametinib, 5, 10 μM memantine (Sigma, cat. No. M9292) and 10 μM AS703026 (pimasertiba) were added to the cell cultures. NSCs were cultured for 4 days with daily addition of EGF, bFGF, beta-amyloid, and test substances.
Стадия 4. Анализ морфологии.Stage 4. Analysis of morphology.
Через четыре дня культивирования изучали морфологию клеток при помощи фазово-контрастного микроскопа, результаты приведены на фиг. 2.After four days of cultivation, the morphology of the cells was studied using a phase contrast microscope, the results are shown in FIG. 2.
На фиг. 2 в верхнем ряду показаны взрослые НСК мыши, которые не подвергали воздействию бетаамилоида, а в нижнем ряду - НСК, которые подвергали воздействию бета-амилоида в концентрации 10 мкМ. НД (недифференцированные) обозначает недифференцированные взрослые НСК мыши, полученные на стадии 1А, где клетки не подвергали воздействию какого-либо исследуемого вещества. Д (дифференцированные) обозначает дифференцированные взрослые НСК мыши, полученные на стадии 1В, где клетки не подвергали воздействию какого-либо исследуемого вещества. Недифференцированные НСК в группе НД верхнего ряда, не подвергавшиеся воздействию Ae, имеют крупное тело, форма отростков трудно различима, а общее количество клеток выше по сравнению с группой Д вследствие непрерывного деления клеток. Дифференцированные клетки группы Д имеют более мелкие округлые тела с удлиненными тонкими отростками, что позволяет их легко отличить от клеток группы НД.FIG. 2, the top row shows adult mouse NSCs that were not exposed to beta-amyloid, and the bottom row shows NSCs that were exposed to beta-amyloid at a concentration of 10 μM. ND (undifferentiated) refers to undifferentiated adult mouse NSCs obtained in stage 1A, where cells were not exposed to any test substance. D (differentiated) denotes differentiated adult mouse NSCs obtained in stage 1B, where the cells were not exposed to any test substance. Undifferentiated NSCs in the upper row ND group, not exposed to Ae, have a large body, the shape of the processes is difficult to distinguish, and the total number of cells is higher than in group D due to continuous cell division. Differentiated cells of group D have smaller rounded bodies with elongated thin processes, which makes them easy to distinguish from cells of the ND group.
Траметиниб в низких концентрациях 10 и 100 нМ легко индуцировал дифференцировку НСК в нейроны, независимо от воздействия бета-амилоида. Для нейрональной дифференцировки AS703026 требовался в гораздо более высокой концентрации по сравнению с траметинибом, 10 мкМ, независимо от воздействия бета-амилоида. Оба вещества в указанных концентрациях не оказывали токсического влияния на клетки, что подтверждало, что они являются подходящими кандидатами при болезни Альцгеймера (БА).Trametinib at low concentrations of 10 and 100 nM easily induced the differentiation of NSCs into neurons, regardless of the effect of amyloid beta. For neuronal differentiation, AS703026 was required at a much higher concentration than trametinib, 10 μM, regardless of amyloid-beta exposure. Both substances at the indicated concentrations did not have a toxic effect on cells, which confirmed that they are suitable candidates for Alzheimer's disease (AD).
Кроме того, в группе, где использовали мемантин, лекарство, используемое в настоящее время для облегчения симптомов БА, дифференцировку НСК в нейроны не наблюдали, скорее наоборот, наблюдали гибель нервных стволовых клеток. Мемантин представляет собой антагонист рецепторов NMDA, задействованных в передаче сигнала, запускаемого глутаматом, и способствует нормализации передачи сигнала нейронами у пациентов с БА. Такой механизм действия не обеспечивает основного лечения БА за счет восстановления поврежденных нейронов. Тот факт, что мемантин не индуцирует дифференци- 17 038404 ровку НСК, а скорее вызывает гибель клеток, подтверждает, что его невозможно применять для основного лечения деменции.In addition, in the group where memantine, a drug currently used to relieve AD symptoms, was used, NSC differentiation into neurons was not observed; rather, on the contrary, death of neural stem cells was observed. Memantine is an antagonist of NMDA receptors involved in signal transduction triggered by glutamate and contributes to the normalization of neuronal signal transduction in AD patients. This mechanism of action does not provide the main treatment for AD due to the restoration of damaged neurons. The fact that memantine does not induce NSC differentiation, but rather causes cell death, confirms that it cannot be used for the main treatment of dementia.
Сравнительный пример 1. Влияние бета-амилоида на эмбриональные нервные стволовые клетки мыши.Comparative example 1. Effect of beta-amyloid on mouse embryonic neural stem cells.
Стадия 1. Культивирование эмбриональных НСК мыши.Stage 1. Culturing mouse embryonic NSCs.
Клетки культивировали, как описано в примере 1, на стадиях 1А и 1В.The cells were cultured as described in example 1, in steps 1A and 1B.
Стадия 2. Внесение бета-амилоида.Stage 2. Introduction of beta-amyloid.
Эмбриональные НСК мыши культивировали, как описано выше на стадии 1, подвергали воздействию бета-амилоида так же, как описано в примере 2 на стадии 2.Embryonic mouse NSCs were cultured as described above in step 1, exposed to beta-amyloid in the same way as described in example 2 in step 2.
Стадия 3. Добавление исследуемого вещества.Stage 3. Addition of the test substance.
Непосредственно после внесения бета-амилоида в культуру клеток добавляли 100 нМ траметиниба, 10 мкМ мемантина и 10 мкМ AS703026 (пимасертиба). НСК культивировали в течение 4 суток с ежесуточным добавлением EGF, bFGF, бета-амилоида и исследуемых веществ.Immediately after the addition of beta-amyloid, 100 nM trametinib, 10 μM memantine, and 10 μM AS703026 (pimacertiba) were added to the cell culture. NSCs were cultured for 4 days with daily addition of EGF, bFGF, beta-amyloid, and test substances.
Стадия 4. Анализ морфологии.Stage 4. Analysis of morphology.
Через 4 суток культивирования изучали морфологию клеток при помощи фазово-контрастного микроскопа, результаты приведены на фиг. 3.After 4 days of cultivation, the morphology of the cells was studied using a phase contrast microscope, the results are shown in Fig. 3.
На фиг. 3 в верхнем ряду показаны эмбриональные НСК мыши, не обработанные бета-амилоидом, а в нижнем ряду - НСК, обработанные бета-амилоидом. НД (недифференцированные) обозначает недифференцированные эмбриональные НСК мыши (не обработанные каким-либо исследуемым веществом), а Д (дифференцированные) обозначает дифференцированные эмбриональные НСК мыши (не обработанные каким-либо исследуемым веществом). В группе, где вносили Ae, все клетки погибли, независимо от внесения исследуемого вещества, и, следовательно, оценить влияние исследуемых веществ было невозможно.FIG. 3, the upper row shows embryonic mouse NSCs not treated with beta-amyloid, and the bottom row shows NSCs treated with beta-amyloid. ND (undifferentiated) refers to undifferentiated mouse embryonic NSCs (not treated with any test substance), and D (differentiated) refers to differentiated embryonic mouse NSCs (not treated with any test substance). In the group where Ae was added, all cells died, regardless of the addition of the test substance, and, therefore, it was impossible to assess the effect of the test substances.
Пример 3. Иммуноцитохимический анализ.Example 3. Immunocytochemical analysis.
Для подтверждения дифференцировки НСК в нейроны в примере 1 выполняли иммуноцитохимическое окрашивание с использованием маркеров Tuj1 и DAPI (4',6-диамидино-2-фенилиндол). Tuj1 (нейрон-специфический бета-тубулин класса III) представляет собой нейрон-специфический маркерный белок, который был конъюгирован с родамином и имеет красную флуоресценцию, a DAPI представляет собой флуоресцентный краситель, который связывается с ДНК клеток и окрашивает ядра клеток в синий цвет.To confirm the differentiation of NSCs into neurons in example 1, immunocytochemical staining was performed using markers Tuj1 and DAPI (4 ', 6-diamidino-2-phenylindole). Tuj1 (neuron-specific beta-tubulin class III) is a neuron-specific marker protein that has been conjugated with rhodamine and has red fluorescence, and DAPI is a fluorescent dye that binds to cell DNA and stains the cell nucleus blue.
Эмбриональные НСК, которые культивировали, как описано в примере 1, высевали в 24-луночные планшеты с покровными стеклами и вносили траметиниб и AS703026 в соответствующих концентрациях и инкубировали в течение 4 суток. Удаляли среду и отмывали клетки один раз при помощи PBS. После фиксации 10% формальдегидом (Sigma кат. номер НТ501128) в течение 10 мин при комнатной температуре их вновь промывали PBS. Пермеабилизацию осуществляли при помощи 0,2% раствора Triton Х-100 (Sigma, кат. номер 93443) при комнатной температуре в течение 15 мин, промывали PBS и инкубировали с 10% БСА (Sigma, кат. номер А2153) + 1% нормальной козьей сыворотки (Vector lab, Burlingame, CA, кат. номер S1000) при комнатной температуре в течение 1 ч. Антитело к Tuj 1 (Cell signaling, Danvers, MA, кат. номер 4466) разводили в 1% БСА + 1% нормальной козьей сыворотки в соотношении 1:200 и добавляли к клеткам и инкубировали в течение ночи при 4°С. Раствор удаляли, промывали PBS и инкубировали в течение 1 ч при комнатной температуре со вторичным антителом (конъюгированным с родамином), разведенным в 1% БСА + 1% нормальной козьей сыворотки в соотношении 1:200. Затем клетки промывали PBS, инкубировали с 5 мкг/мл DAPI (Sigma, кат. номер D9542) в течение 5 мин, вновь промывали PBS и помещали на предметное стекло для анализа при помощи флуоресцентного микроскопа. Результаты показаны на фиг. 4. Как следует из фиг. 4, в группе, где вносили 1,0 мкМ AS703026, видны изображения тонких удлиненных отростков, окрашенных в красный цвет, что указывает, что при такой концентрации происходит нейрональная дифференцировка, хотя и в пограничной степени. При более низких концентрациях (0,1 мкМ) дифференцировки не наблюдалось.Embryonic NSCs, which were cultured as described in Example 1, were plated in 24-well coverslip plates and added with trametinib and AS703026 at appropriate concentrations and incubated for 4 days. The medium was removed and the cells were washed once with PBS. After fixation with 10% formaldehyde (Sigma cat. No. HT501128) for 10 min at room temperature, they were washed again with PBS. Permeabilization was performed with 0.2% Triton X-100 solution (Sigma, cat.no.93443) at room temperature for 15 min, washed with PBS and incubated with 10% BSA (Sigma, cat.no. A2153) + 1% normal goat serum (Vector lab, Burlingame, CA, cat. no. S1000) at room temperature for 1 hour. Anti-Tuj 1 antibody (Cell signaling, Danvers, MA, cat. no. 4466) was diluted in 1% BSA + 1% normal goat serum in a ratio of 1: 200 and added to the cells and incubated overnight at 4 ° C. The solution was removed, washed with PBS, and incubated for 1 h at room temperature with a secondary antibody (conjugated with rhodamine) diluted in 1% BSA + 1% normal goat serum in a 1: 200 ratio. The cells were then washed with PBS, incubated with 5 µg / ml DAPI (Sigma, cat # D9542) for 5 min, washed again with PBS and placed on a glass slide for analysis with a fluorescence microscope. The results are shown in FIG. 4. As shown in FIG. 4, in the 1.0 μM AS703026 group, images of thin elongated processes stained red are visible, indicating that neuronal differentiation occurs at this concentration, albeit to a marginal extent. At lower concentrations (0.1 μM), no differentiation was observed.
Напротив, в группе, где вносили траметиниб, даже при очень низкой концентрации 10 нМ наблюдали дифференцировка, дифференцирующая активность увеличивалась вместе с концентрацией. Что касается морфологии клеток, возрастающее количество нейронов с удлиненными отростками, наблюдали в случае воздействия на клетки траметиниба в концентрации 10 нМ.In contrast, in the group where trametinib was added, differentiation was observed even at a very low concentration of 10 nM, the differentiating activity increased along with the concentration. With regard to cell morphology, an increasing number of neurons with elongated processes were observed when cells were exposed to trametinib at a concentration of 10 nM.
Пример 4. Анализ относительных уровней экспрессии мРНК.Example 4. Analysis of relative levels of mRNA expression.
Пример 4-1. Анализ экспрессии мРНК Tuj1 и ТН, индуцированной соединением формулы 1 в эмбриональных НСК мыши.Example 4-1. Analysis of Tuj1 and TH mRNA expression induced by the compound of formula 1 in mouse embryonic NSCs.
Для определения, в какой тип клеток дифференцировались НСК в примере 1, анализировали экспрессию мРНК нейрон-специфического маркера Tuj 1 и маркера дофаминергических нейронов ТН (тирозин-гидроксилазы) при помощи количественной полимеразной цепной реакции в реальном времени (qRT-PCR).To determine which cell type NSCs differentiated into in Example 1, the expression of mRNA of the neuron-specific marker Tuj 1 and the marker of dopaminergic neurons TH (tyrosine hydroxylase) was analyzed using quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR).
Стадия 1. Выделение РНК.Stage 1. Isolation of RNA.
После завершения анализа морфологии в примере 1 удаляли среду у клеток каждой группы воздействия и добавляли в планшет TRIzol® (Invitrogen, Waltham, MA) и инкубировали в течение 5 мин приAfter completion of the morphology analysis in Example 1, medium was removed from the cells of each treatment group and added to a TRIzol® plate (Invitrogen, Waltham, MA) and incubated for 5 min at
- 18 038404 комнатной температуре для лизиса клеток. Лизаты клеток вместе с реагентом TRIzol переносили в пробирку, тщательно перемешивали с хлороформом (Sigma, кат. номер 366919), центрифугировали и переносили надосадочную жидкость в новую пробирку. Добавляли изопропанол (Ducsan, GyunggiDo, Korea, кат. номер 67-63-0) и перемешивали для выделения РНК, затем снова центрифугировали для удаления надосадочной жидкости и получения осадка. Осадок РНК ресуспендировали в 75% этаноле (Ducsan, кат. номер 64-17-15), центрифугировали и удаляли надосадочную жидкость. Затем ресуспендировали осадок в стерильной трижды дистиллированной воде для получения мРНК, инкубировали в течение 10 мин при 55°С и хранили при -80°С.- 18 038404 room temperature for cell lysis. The cell lysates, together with the TRIzol reagent, were transferred to a tube, mixed thoroughly with chloroform (Sigma, cat. No. 366919), centrifuged, and the supernatant was transferred to a new tube. Isopropanol (Ducsan, GyunggiDo, Korea, cat # 67-63-0) was added and mixed to isolate RNA, then centrifuged again to remove the supernatant and obtain a precipitate. The RNA pellet was resuspended in 75% ethanol (Ducsan, cat. No. 64-17-15), centrifuged, and the supernatant was removed. Then the pellet was resuspended in sterile three times distilled water to obtain mRNA, incubated for 10 min at 55 ° C and stored at -80 ° C.
Стадия 2. Обратная транскрипция.Stage 2. Reverse transcription.
После измерения концентрации РНК доводили количество РНК в каждой группе до 2 мкг и проводили эксперимент с использованием набора для обратной транскрипции (Invitrogen, кат. номер 28025013). К РНК добавляли стерильную трижды дистиллированную воду, 1 пМ олигонуклеотида дезокситимидина (dT) и 1 мМ dNTP и инкубировали в течение 5 мин при 65°С. После этого добавляли 5Х буфер для синтеза первой цепи, 10 мМ DTT и обратную транскриптазу M-MLV и инкубировали при 42°С в течение 1 ч, затем при 72°С в течение 15 мин и при 4°С в течение 30 мин. Синтезированную ДНК хранили при -20°С.After measuring the RNA concentration, the amount of RNA in each group was adjusted to 2 μg and the experiment was performed using a reverse transcription kit (Invitrogen, cat. No. 28025013). Sterile triple distilled water, 1 pM oligonucleotide deoxythymidine (dT), and 1 mM dNTP were added to the RNA and incubated for 5 min at 65 ° C. Thereafter, 5X buffer for the synthesis of the first strand, 10 mM DTT and reverse transcriptase M-MLV were added and incubated at 42 ° C for 1 h, then at 72 ° C for 15 min and at 4 ° C for 30 min. The synthesized DNA was stored at -20 ° C.
Стадия 3. qRT-PCR.Stage 3.qRT-PCR.
ПЦР проводили путем смешивания 1 мкл кДНК (синтезированной, как описано выше), 1 пМ праймеров, трижды дистиллированной воды и реагента Rotor-Gene SYBR® Green (Qiagen, Venlo, Netherlands, кат. номер 204074) и использовали прибор Rotor-Gene Q (Qiagen). Праймеры (Bioneer, Daejeon, Korea), использованные в эксперименте, приведены в табл. 2.PCR was performed by mixing 1 μl cDNA (synthesized as described above), 1 pM primers, triple distilled water, and Rotor-Gene SYBR® Green reagent (Qiagen, Venlo, Netherlands, cat # 204074) and used a Rotor-Gene Q ( Qiagen). Primers (Bioneer, Daejeon, Korea) used in the experiment are shown in table. 2.
___________________________________________________________Таблица 2___________________________________________________________Table 2
Результаты показаны на фиг. 5. На фиг. 5а, 5б приведены средние значения относительных уровней экспрессии мРНК в каждой группе после 3 раундов экспериментов. Термин относительный уровень экспрессии мРНК означает, что для нормализации общего уровня РНК в каждой группе уровень экспрессии мРНК каждого маркера дифференцировки делят на уровень экспрессии GAPDH, уровень экспрессии которого в клетках достаточно постоянен, а затем значения для каждого исследуемого вещества сравнивают с таковыми для контролей (недифференцированные НСК) в каждой группе.The results are shown in FIG. 5. In FIG. 5a, 5b show the average values of the relative levels of mRNA expression in each group after 3 rounds of experiments. The term relative mRNA expression level means that to normalize the total RNA level in each group, the mRNA expression level of each differentiation marker is divided by the GAPDH expression level, the expression level of which in cells is sufficiently constant, and then the values for each test substance are compared with those for controls (undifferentiated NSK) in each group.
Как показано на фиг. 5, под воздействием траметиниба в концентрациях 10, 25 и 100 нМ наблюдали высокие уровни экспрессии нейрон-специфического маркера Tuj 1 и маркера дофаминергических нейронов ТН. Данные результаты указывают, что траметиниб эффективно индуцирует дифференцировку НСК в нейроны, в частности в дофаминергические нейроны. Кроме того, траметиниб оказывал индуцирующее дифференцировку влияние в очень низкой концентрации 1 нМ. Это позволяет предположить, что композицию по данному изобретению можно применять для лечения нейродегенеративного заболевания.As shown in FIG. 5, under the influence of trametinib at concentrations of 10, 25 and 100 nM, high levels of expression of the neuron-specific marker Tuj 1 and the marker of dopaminergic neurons TH were observed. These results indicate that trametinib effectively induces NSC differentiation into neurons, in particular into dopaminergic neurons. In addition, trametinib had a differentiation-inducing effect at a very low concentration of 1 nM. This suggests that the composition of this invention can be used to treat a neurodegenerative disease.
AS703026 в концентрации 10 мкМ (10000 нМ) приводил к результатам, сопоставимым с таковыми траметиниба в концентрации 25 нМ, что указывает, что траметиниб индуцирует дифференцировку НСК в нейроны в концентрации в 400 раз (или более) ниже по сравнению с AS703026.AS703026 at 10 μM (10,000 nM) gave results comparable to those of trametinib at 25 nM, indicating that trametinib induces NSC differentiation into neurons at a concentration 400 times (or more) lower than AS703026.
Пример 4-2. Анализ экспрессии мРНК ТН, ChAT, Isl1 и Gad1, индуцированной соединением формулы 1, в эмбриональных и взрослых НСК мыши.Example 4-2. Analysis of TH, ChAT, Isl1 and Gad1 mRNA expression induced by the compound of formula 1 in embryonic and adult mouse NSCs.
Чтобы установить, индуцирует ли соединение формулы 1 дифференцировку НСК в клетки иных типов, нежели дофаминергические нейроны, определяли экспрессию мРНК маркера холинергических нейронов ChAT (холин-ацетилтрансферазы), маркера двигательный нейронов Isl1 (Islet1) и маркера ГАМК-ергических нейронов Gad1 (глутаматдекарбоксилазы 1) при помощи qRT-PCR.To determine whether the compound of formula 1 induces differentiation of NSCs into cells other than dopaminergic neurons, the expression of mRNA of the marker of cholinergic neurons ChAT (choline acetyltransferase), the marker of motor neurons Isl1 (Islet1) and the marker of GABAergic neurons Gad1 (glutamate 1) was determined. using qRT-PCR.
Нервные стволовые клетки культивировали, как описано в примере 1 и через 2 дня после добавления 1, 10, 25 и 100 нМ траметиниба выделяли РНК и исследовали маркеры дифференцировки. Экспрессию мРНК определяли тем же способом, как и в примере 4-1, использованные праймеры приведены в табл. 3.Nerve stem cells were cultured as described in example 1, and 2 days after the addition of 1, 10, 25 and 100 nM trametinib, RNA was isolated and differentiation markers were examined. The expression of mRNA was determined in the same way as in example 4-1, the primers used are shown in table. 3.
Результаты показаны на фиг. 6.The results are shown in FIG. 6.
Таблица 3Table 3
Как показано на фиг. 6, экспрессия всех исследованных маркеров нейронов, маркера дофаминерги- 19 038404 ческих нейронов ТН, маркера холинергических нейронов ChAT, маркера двигательны нейронов Isll и маркера ГАМК-ергических нейронов Gad1, увеличивалась с увеличением концентрации добавленного траметиниба. Это позволяет предположить, что траметиниб можно применять для лечения нейродегенеративного заболевания, вызванного повреждением нейронов различных типов.As shown in FIG. 6, the expression of all studied neuronal markers, the marker of dopaminergic neurons TH, the marker of cholinergic neurons ChAT, the marker of motor neurons Isll and the marker of GABAergic neurons Gad1, increased with increasing concentration of added trametinib. This suggests that trametinib can be used to treat neurodegenerative disease caused by damage to various types of neurons.
Чтобы установить, имеет ли место этот эффект во взрослых НСК мыши, 10 нМ траметиниба и 10 мкМ AS703026 отдельно добавляли на 2 дня к взрослым НСК мыши, которые культивировали, как описано в примере 2, на стадии 1А, и анализировали уровни экспрессии мРНК маркера нейронов Tuj1, маркера дофаминергических нейронов ТН и маркера холинергических нейронов ChAT методом qRT-PCR.To establish whether this effect occurs in adult mouse NSCs, 10 nM trametinib and 10 μM AS703026 were separately added for 2 days to adult mouse NSCs, which were cultured as described in Example 2, in step 1A, and the expression levels of neuronal marker mRNA were analyzed Tuj1, marker of dopaminergic neurons TH and marker of cholinergic neurons ChAT by qRT-PCR.
Результаты показаны на фиг. 7. Траметиниб повышал экспрессию Tuj1, ТН и ChAT во взрослых НСК мыши, как и в эмбриональных НСК. Следует отметить, что траметиниб вызывал более выраженную дифференцировку НСК в нейроны при концентрациях в 1000 раз ниже, чем AS703026.The results are shown in FIG. 7. Trametinib increased the expression of Tuj1, TH and ChAT in adult mouse NSCs, as well as in embryonic NSCs. It should be noted that trametinib caused more pronounced differentiation of NSCs into neurons at concentrations 1000 times lower than AS703026.
Пример 5. Исследование способности индуцировать дифференцировку НСК посредством регуляции экспрессии MEK1 и MEK2 в нервных стволовых клетках.Example 5. Study of the ability to induce NSC differentiation by regulating the expression of MEK1 and MEK2 in neural stem cells.
Пример 5-1. Ингибирование экспрессии MEK1 и MEK2 в эмбриональных нервных стволовых клетках мыши.Example 5-1. Inhibition of MEK1 and MEK2 expression in mouse embryonic neural stem cells.
Исследовали способность индуцировать дифференцировку НСК в нейроны в зависимости от уровней экспрессии MEK1 и MEK2. Для получения клеток, где экспрессия MEK1 и MEK2 регулируется, использовали следующий способ.The ability to induce NSC differentiation into neurons was investigated depending on the expression levels of MEK1 and MEK2. To obtain cells where the expression of MEK1 and MEK2 is regulated, the following method was used.
Сначала для получения НСК, в которых экспрессия MEK1 и MEK2 подавлена, использовали соответствующие shRNAs, подавляющие экспрессию MEK1 и MEK2. В частности, эмбриональные НСК мыши культивировали, как описано в примере 1, на стадии 1А, высевали в планшеты и культивировали в течение 24 ч. Затем клетки трансфицировали 1 мкг/мл shRNA-MEK1 (CCGGGCCATCCAACATTCTAGTGAACTCGAGTTCACTAGAATGTTGGATG GCTTTTT) или shRNA-MEK2 (CCGGCCTCCGAGAGAAGCACCAGATCTCGAGATCTGGTGCTTCTCTCGGA GGTTTTTG) с использованием липофектамина (Invitrogen, кат. номер 18324010) для получения НСК, в которых подавлена экспрессия MEK1 или MEK2, или обоих.First, to obtain NSCs in which the expression of MEK1 and MEK2 is suppressed, the corresponding shRNAs were used to suppress the expression of MEK1 and MEK2. In particular, embryonic NSC mice were cultured as described in Example 1, in Step 1A, were seeded in the plates, and cultured for 24 hours. The cells were transfected Then 1 ug / ml shRNA-MEK1 (CCGGGCCATCCAACATTCTAGTGAACTCGAGTTCACTAGAATGTTGGATG GCTTTTT) or shRNA-MEK2 (CCGGCCTCCGAGAGAAGCACCAGATCTCGAGATCTGGTGCTTCTCTCGGA GGTTTTTG) using Lipofectamine (Invitrogen, cat # 18324010) to produce NSCs in which MEK1 or MEK2 expression is suppressed, or both.
Через 4 ч среду, в которой находились эти трансфицированные клетки, заменяли культуральной средой N2, культивировали еще в течение 4 суток, а затем выделяли РНК способом, описанным в примере 4-1. Способность индуцировать дифференцировку НСК в нейроны анализировали при помощи ПЦР с обратной транскрипцией (RT-PCR). В частности, РНК конвертировали в кДНК при помощи обратной транскрипции, а затем добавляли ДНК-полимеразу EX-Taq (SG Bio, Kyunggi Do, Korea) и праймер для проведения ПЦР в термоциклере Т100™ (Bio-rad, Hercules, CA). ПЦР проводили посредством инкубации при 95°С в течение 5 мин, затем повторяли 25-35 циклов реакции, в которой 1 цикл состоял из инкубации при 95°С в течение 30 с, при 55~62°С в течение 30 с и при 72°С в течение 30 с. Результаты ПЦР исследовали при помощи электрофореза в 2% агарозном геле, который затем анализировали при помощи анализатора изображений LAS-3000 (Fujifilm, Tokyo, Japan).After 4 hours, the medium in which these transfected cells were located was replaced with culture medium N2, cultured for another 4 days, and then RNA was isolated by the method described in example 4-1. The ability to induce differentiation of NSCs into neurons was analyzed using reverse transcription PCR (RT-PCR). Specifically, RNA was converted to cDNA by reverse transcription, and then EX-Taq DNA polymerase (SG Bio, Kyunggi Do, Korea) and a primer for PCR in a T100 ™ thermal cycler (Bio-rad, Hercules, Calif.) Were added. PCR was carried out by incubation at 95 ° C for 5 min, then 25-35 cycles of the reaction were repeated, in which 1 cycle consisted of incubation at 95 ° C for 30 s, at 55 ~ 62 ° C for 30 s and at 72 ° С for 30 s. The PCR results were examined by electrophoresis in 2% agarose gel, which was then analyzed using an LAS-3000 image analyzer (Fujifilm, Tokyo, Japan).
Праймеры, использованные для RT-PCR и qRT-PCR в данном примере, а также в примерах 5-2 и 5-3, приведены в табл. 4.The primers used for RT-PCR and qRT-PCR in this example, as well as in examples 5-2 and 5-3, are shown in table. 4.
Таблица 4Table 4
Результаты показаны на фиг. 8а. Как показано на фиг. 8а, в НСК, в которых экспрессия как MEK1, так и MEK2 была подавлена в результате трансфекции shMEK1 и shMEK2 (shMEK1+, shMEK2+), экспрессия маркера дофаминовых нейронов ТН существенно повышалась по сравнению с НСК, в которых была подавлена только экспрессия MEK2 (shMEK1-, shMEK2+).The results are shown in FIG. 8a. As shown in FIG. 8a, in NSCs in which the expression of both MEK1 and MEK2 was suppressed as a result of transfection with shMEK1 and shMEK2 (shMEK1 +, shMEK2 +), the expression of the marker of dopamine neurons TH was significantly increased compared to NSCs in which only MEK2 expression was suppressed (shMEK1- , shMEK2 +).
Чтобы еще раз проверить, как подавление только MEK1 или MEK2 или подавление и MEK1, и MEK2 влияет на дифференцировку НСК в нейроны, проводили qRT-PCR и вестерн-блоттинг. НСК, в которых подавляли только MEK1 или MEK2, и НСК, в которых подавляли и MEK1, и MEK2, получали указанными выше способами. Через 4 ч среду, в которой находились трансфицированные клетки, заменяли культуральной средой N2, культивировали еще в течение 4 суток, а затем проводили qRT-PCR способом, описанным в примере 4-1. Результаты представлены на графике на фиг. 8b. Как показано на графике на фиг. 8б, экспрессия маркеров нейронов Tuj1 и ТН существенно повышалась при подавлении экспрессии MEK1 и MEK2 по сравнению с подавлением экспрессии только MEK1 или только MEK2.To test again how suppression of MEK1 or MEK2 alone or suppression of both MEK1 and MEK2 affects NSC differentiation into neurons, qRT-PCR and Western blotting were performed. NSCs in which only MEK1 or MEK2 was suppressed, and NSCs in which both MEK1 and MEK2 were suppressed were obtained by the above methods. After 4 hours, the medium containing the transfected cells was replaced with N2 culture medium, cultured for another 4 days, and then qRT-PCR was performed as described in Example 4-1. The results are plotted in FIG. 8b. As shown in the graph in FIG. 8b, the expression of neuron markers Tuj1 and TH significantly increased upon suppression of the expression of MEK1 and MEK2 compared to suppression of the expression of MEK1 alone or MEK2 alone.
Чтобы установить, наблюдается ли индукция дифференцировки НСК в нейроны при подавлении экспрессии MEK1 и MEK2 не только на уровне мРНК, но также и на уровне белка, проводили вестернблоттинг.To establish whether the induction of NSC differentiation into neurons is observed when the expression of MEK1 and MEK2 is suppressed not only at the mRNA level, but also at the protein level, Western blotting was performed.
Вестерн-блоттинг в каждой группе клеток проводили следующим образом. После культивирования НСК, в которых подавляли экспрессию MEK1 и MEK2, в течение 4 суток среду удаляли и в планшеты,Western blotting in each group of cells was performed as follows. After cultivation of NSCs, in which the expression of MEK1 and MEK2 was suppressed, the medium was removed for 4 days and into the plates,
- 20 038404 находящиеся на льду, добавляли буфер RIPA (0,05 М Tris HCl рН 7,4 (Sigma, кат. номер Т3253), 0,15 М NaCl (Ducsan, кат. номер 7647-14-5), 0,25% дезоксихолевую кислоту (Sigma, кат. номер D6750), 1% NP-40 (USB, Waltham, MA, кат. номер 19628), 1 мМ EDTA (Sigma, кат. номер EDS), 1 мМ PMSF (Acros organics, Geel, Belgium, кат. номер 215740050), 1 мМ ортованадата натрия (Bio labs, Ipswich, MA, кат. номер P0758L), 1 мМ фторида натрия (Sigma, кат. HOMepS7920), ингибиторы протеаз (Sigma, кат. номер Р83430)) и собирали клетки при помощи скребка. После инкубации на льду в течение 10 мин надосадочную жидкость собирали путем центрифугирования при 13000 об/мин при 4°С. Определяли концентрацию белка, добавляли буфер для нанесения образцов (0,25 М Tris-HCl pH6,8, 0,05% SDS (Amersco, Solon, ОН, кат. номер 227), 50% глицерин (Ducsan, кат. номер 56-81-5), 0,25 М DTT (Invitrogen, кат. номер 0861), 0,5 мг/мл ВРВ (Bio-rad, Hercules, CA, кат. номер 161-0404) и кипятили образец при 100°С в течение 10 мин, а затем хранили при -20°С.- 20 038404 on ice, added RIPA buffer (0.05 M Tris HCl pH 7.4 (Sigma, cat.no. T3253), 0.15 M NaCl (Ducsan, cat. No. 7647-14-5), 0, 25% deoxycholic acid (Sigma, Cat # D6750), 1% NP-40 (USB, Waltham, MA, Cat # 19628), 1 mM EDTA (Sigma, Cat # EDS), 1 mM PMSF (Acros organics, Geel, Belgium, Cat # 215740050), 1 mM Sodium Orthovanadate (Bio labs, Ipswich, MA, Cat # P0758L), 1mM Sodium Fluoride (Sigma, Cat # HOMepS7920), Protease Inhibitors (Sigma, Cat # P83430) ) and the cells were harvested with a scraper. After incubation on ice for 10 min, the supernatant was collected by centrifugation at 13000 rpm at 4 ° C. Protein concentration was determined, sample loading buffer (0.25 M Tris-HCl pH6.8, 0.05% SDS (Amersco, Solon, OH, cat. No. 227), 50% glycerin (Ducsan, cat. No. 56- 81-5), 0.25 M DTT (Invitrogen, cat # 0861), 0.5 mg / ml BPB (Bio-rad, Hercules, CA, cat # 161-0404) and boiled the sample at 100 ° C for for 10 min and then stored at -20 ° C.
Образцы, содержащие 10-20 мкг белка, загружали в 8-12% SDS-PAGE гель, разделяли, переносили на нитроцеллюлозную мембрану, которую затем блокировали 5% обезжиренным молоком при комнатной температуре в течение 1 ч. Антитела к Tuj1, TH (Cell signaling, кат. номер 2792), MEK1/2 (Santa Cruz, Dallas, ТХ, кат. номер Sc-292838) и ERK (Santa Cruz, кат. номер Sc-135900) готовили в ТРИСбуферизированном физиологическом растворе (TBS) с добавлением 0,1% Tween 20 (Sigma, кат. номер Р1379) и инкубировали с мембраной при комнатной температуре в течение 2 ч или при 4°С в течение ночи, после чего ее инкубировали со вторичным антителом, конъюгированным с пероксидазой хрена, при комнатной температуре в течение 1 ч. Определяли экспрессию белка при помощи фоточувствительного оборудования, результаты приведены в нижней части фиг. 8b. Как показано на фиг. 8b, уровни экспрессии маркера нейронов Tuj1 и маркера дофаминовых нейронов ТН на уровне мРНК и на уровне белка существенно повышались в НСК, в которых была подавлена экспрессия как MEK1, так и MEK2, за счет использования shMEK1 и shMEK2 (shMEKK, shMEK2+).Samples containing 10-20 μg of protein were loaded onto an 8-12% SDS-PAGE gel, separated, transferred onto a nitrocellulose membrane, which was then blocked with 5% skim milk at room temperature for 1 hour. Antibodies to Tuj1, TH (Cell signaling # 2792), MEK1 / 2 (Santa Cruz, Dallas, TX, # Sc-292838) and ERK (Santa Cruz, # Sc-135900) were prepared in TRIS buffered saline (TBS) supplemented with 0, 1% Tween 20 (Sigma, cat.no. P1379) and incubated with the membrane at room temperature for 2 h or at 4 ° C overnight, after which it was incubated with a secondary antibody conjugated with horseradish peroxidase at room temperature for 1 hour. Protein expression was determined using photosensitive equipment, the results are shown in the lower part of FIG. 8b. As shown in FIG. 8b, the expression levels of the neuronal marker Tuj1 and the marker of dopamine neurons TH at the mRNA level and at the protein level were significantly increased in NSCs, in which the expression of both MEK1 and MEK2 was suppressed, due to the use of shMEK1 and shMEK2 (shMEKK, shMEK2 +).
Напротив, в НСК, в которых была подавлена экспрессия только MEK1 или только MEK2, наблюдался более низкий уровень экспрессии Tuj1 и ТН по сравнению с НСК, в которых подавляли как MEK1, так и MEK2.In contrast, in NSCs in which the expression of only MEK1 or only MEK2 was suppressed, a lower level of expression of Tuj1 and TH was observed compared to NSCs in which both MEK1 and MEK2 were suppressed.
Пример 5-2. Индукция экспрессии CAMEK1 и CAMEK2 в эмбриональных нервных стволовых клетках мышиExample 5-2. Induction of CAMEK1 and CAMEK2 Expression in Mouse Embryonic Nerve Stem Cells
Для исследования индукции дифференцировки НСК в нейроны в зависимости от активации MEK1 и MEK2, в экспериментах использовали плазмиду с конститутивно активной MEK1 (CAMEK1) и плазмиду с конститутивно активной MEK2 (CAMEK2), имеющие мутации для конститутивной экспрессии MEK1 и MEK2. В частности, эмбриональные НСК мыши, которые культивировали, как описано в примере 1, на стадии 1А, высевали в планшеты и инкубировали в течение 24 ч. Затем клетки трансфицировали 1 мкг/мл CAMEK1 и CAMEK2 с использованием липофектамина для получения НСК, экспрессирующих CAMEK1 или CAMEK2 или обе. Через 4 ч среду, в которой находились эти трансфицированные клетки, заменяли культуральной средой N2, не содержащей EGF или bFGF, культивировали еще в течение 4 суток, а затем выделяли РНК и белок и проводили количественную RT-PCR (qRT-PCR) и вестернблоттинг. В этих экспериментах изучали влияние активации MEK1 и MEK2 на индукцию дифференцировки НСК в нейроны, результаты показаны на фиг. 8с.To study the induction of NSC differentiation into neurons, depending on the activation of MEK1 and MEK2, a plasmid with constitutively active MEK1 (CAMEK1) and a plasmid with constitutively active MEK2 (CAMEK2), having mutations for constitutive expression of MEK1 and MEK2, were used in the experiments. In particular, mouse embryonic NSCs, which were cultured as described in Example 1, in step 1A, were plated and incubated for 24 hours. The cells were then transfected with 1 μg / ml CAMEK1 and CAMEK2 using lipofectamine to obtain NSCs expressing CAMEK1 or CAMEK2 or both. After 4 hours, the medium containing these transfected cells was replaced with N2 culture medium containing no EGF or bFGF, cultured for another 4 days, and then RNA and protein were isolated and quantitative RT-PCR (qRT-PCR) and Western blotting were performed. In these experiments, the effect of activation of MEK1 and MEK2 on the induction of NSC differentiation into neurons was studied, the results are shown in FIG. 8c.
В отличие от фиг. 8b, на фиг. 8с показано, что при активации MEK1 и MEK2 в условиях, индуцирующих дифференцировку, дифференцировка НСК подавляется. Как показали qRT-PCR и вестернблоттинг, экспрессия маркера нейронов Tuj 1 и маркера дофаминергических нейронов ТН на уровне мРНК и белка подавлялась. Экспрессия Tuj1 и ТН была существенно ниже в случае активации как MEK1, так и MEK2 по сравнению с активацией только одной из них.In contrast to FIG. 8b, FIG. 8c shows that upon activation of MEK1 and MEK2 under conditions inducing differentiation, NSC differentiation is inhibited. As shown by qRT-PCR and Western blotting, the expression of the neuronal marker Tuj 1 and the marker of dopaminergic neurons TH at the mRNA and protein levels was suppressed. Expression of Tuj1 and TH was significantly lower in the case of activation of both MEK1 and MEK2 compared with activation of only one of them.
Пример 5-3. Ингибирование MEK1 и MEK2 во взрослых нервных стволовых клетках мыши.Example 5-3. Inhibition of MEK1 and MEK2 in adult mouse neural stem cells.
Чтобы установить, индуцирует ли ингибирование MEK1 и MEK2 дифференцировку НСК во взрослых НСК мыши и является ли эффект таким же в присутствии бета-амилоида, проводили следующие эксперименты.To establish whether the inhibition of MEK1 and MEK2 induces NSC differentiation in adult mouse NSC and whether the effect is the same in the presence of amyloid beta, the following experiments were performed.
Взрослые НСК мыши культивировали, как описано в примере 2, на стадии 1А, высевали в планшеты и культивировали в течение 24 ч. Затем клетки трансфицировали 1 мкг/мл shRNA-MEK1 (CCGGGCCATCCAACATTCTAGTGAACTCGAGTTCACTAGAATGTTGGATG GCTTTTT) или shRNAМЕК2 (CCGGCCTCCGAGAGAAGCACCAGATCTCGAGATCTGGTGCTTCTCTCGGA GGTTTTTG) с использованием липофектамина (Invitrogen) для получения НСК, в которых подавлена либо экспрессия MEK1, либо экспрессия MEK2, либо обе.Adults NSC mice were cultured as described in Example 2, in Step 1A, were seeded in the plates, and cultured for 24 hours. The cells were then transfected with 1 microgram / ml shRNA-MEK1 (CCGGGCCATCCAACATTCTAGTGAACTCGAGTTCACTAGAATGTTGGATG GCTTTTT) or shRNAMEK2 (CCGGCCTCCGAGAGAAGCACCAGATCTCGAGATCTGGTGCTTCTCTCGGA GGTTTTTG) using Lipofectamine (Invitrogen ) to obtain NSCs in which either MEK1 expression or MEK2 expression is suppressed, or both.
Через 4 ч среду, в которой находились эти трансфицированные клетки, заменяли культуральной средой N2 или культуральной средой N2 с 10 мкМ бета-амилоида, культивировали еще в течение 2 суток, а затем исследовали морфологию клеток при помощи микроскопа. Выделяли РНК тем же способом, как и в примере 4, проводили qRT-PCR и анализировали индукцию дифференцировки НСК в нейроны.After 4 h, the medium containing these transfected cells was replaced with culture medium N2 or culture medium N2 with 10 μM amyloid beta, cultured for another 2 days, and then examined the morphology of the cells using a microscope. RNA was isolated in the same manner as in example 4, qRT-PCR was performed and the induction of NSC differentiation into neurons was analyzed.
Результаты показаны на фиг. 9.The results are shown in FIG. nine.
Как показано на фиг. 9а, дифференцировка легче индуцировалась в НСК, в которых была подавлена экспрессия как MEK1, так и MEK2, за счет трансфекции shMEK1 и shMEK2, по сравнению с НСК,As shown in FIG. 9a, differentiation was more easily induced in NSCs in which the expression of both MEK1 and MEK2 was suppressed due to transfection with shMEK1 and shMEK2, compared with NSCs,
- 21 038404 трансфицированных только одной из shMEKl и shMEK2.- 21 038404 transfected with only one of shMEKl and shMEK2.
В случае, когда на клетки воздействовал Αβ, клетки погибали в группе, где ни MEK1, ни MEK2 не ингибировали, однако в группе, где ингибировали либо MEK1, либо MEK2, либо MEK1 и MEK2, клеточной гибели на наблюдалось, но имела место индукция дифференцировки.In the case when the cells were exposed to β, the cells died in the group where neither MEK1 nor MEK2 inhibited, however, in the group where either MEK1, or MEK2, or MEK1 and MEK2 were inhibited, cell death was not observed, but differentiation was induced. ...
Кроме того, как показано на фиг. 9b, экспрессия маркера нейронов Tuj 1 существенно повышалась в НСК, в которых была подавлена экспрессия как MEK1, так и MEK2 под воздействием shMEK1 и shMEK2 (shMEK1+, shMEK2+). Напротив, в НСК, в которых была подавлена либо экспрессия MEK1, либо MEK2 (shMEK1, shMEK2), экспрессия маркера нейронов Tuj1 была низкой, как и индукция дифференцировки НСК в нейроны, по сравнению с ингибированием и MEK1, и MEK2. В случае воздействия на клетки Ae, наблюдался некоторый защитный и индуцирующий дифференцировку эффект в отношении НСК, в которых были подавлены либо MEK1, либо MEK2, но в случае НСК, в которых была подавлена экспрессия и MEK1, и MEK2, защитный и индуцирующий дифференцировку эффект был существенно выше.In addition, as shown in FIG. 9b, expression of the neuronal marker Tuj 1 was significantly increased in NSCs, in which the expression of both MEK1 and MEK2 was suppressed by shMEK1 and shMEK2 (shMEK1 +, shMEK2 +). In contrast, in NSCs in which either MEK1 or MEK2 (shMEK1, shMEK2) expression was suppressed, expression of the neuronal marker Tuj1 was low, as was the induction of NSC differentiation into neurons, compared to inhibition of both MEK1 and MEK2. In the case of exposure to Ae cells, some protective and differentiation-inducing effect was observed against NSCs in which either MEK1 or MEK2 were suppressed, but in the case of NSCs in which both MEK1 and MEK2 expression were suppressed, the protective and differentiation-inducing effect was significantly higher.
Данные результаты свидетельствуют, что ингибирование MEK1 и MEK2 во взрослых НСК не только индуцирует дифференцировку НСК, но также оказывает защитный эффект против бета-амилоида.These results indicate that inhibition of MEK1 and MEK2 in adult NSCs not only induces NSC differentiation, but also has a protective effect against amyloid beta.
Пример 6. Индуцирующее дифференцировку НСК влияние других ингибиторов MEK1/2Example 6. NSC differentiation-inducing effect of other MEK1 / 2 inhibitors
Для исследования, демонстрируют ли другие ингибиторы MEK 1/2, помимо траметиниба, индуцирующее дифференцировку НСК и защитное влияние, эмбриональные НСК мыши подвергали воздействию каждого из исследуемых веществ. В частности, эмбриональные НСК мыши культивировали, как описано в примере 1, на стадии 1А с соответствующими ингибиторами MEK1/2: AZD8330 (Selleckchem, кат. номер 2134), PD184352 (Selleckchem, кат. номер S1020), рефаметинибом (Selleckchem, кат. номер S1089), PD318088 (Selleckchem, кат. номер S1568), биниметинибом (Selleckchem, кат. номер S7007) и AS703026 в концентрациях 0,1, 1,0 и 10 мкМ и инкубировали. Для сравнения НСК также подвергали воздействию траметиниба в тех же концентрациях. На 2 день культивирования изучали морфологию клеток под фазовоконтрастным микроскопом, результаты приведены на фиг. 10а. На фиг. 10b представлен анализ экспрессии мРНК Tuj 1 в клетках каждой группы.To investigate whether other MEK 1/2 inhibitors besides trametinib demonstrate NSC differentiation inducing and protective effects, mouse embryonic NSCs were exposed to each of the test substances. In particular, mouse embryonic NSCs were cultured as described in Example 1, at stage 1A, with the appropriate MEK1 / 2 inhibitors: AZD8330 (Selleckchem, cat. No. 2134), PD184352 (Selleckchem, cat. No. S1020), refametinib (Selleckchem, cat. S1089), PD318088 (Selleckchem, Cat S1568), binimetinib (Selleckchem, Cat S7007) and AS703026 at concentrations of 0.1, 1.0 and 10 μM and incubated. For comparison, NSCs were also exposed to trametinib at the same concentrations. On the 2nd day of cultivation, the morphology of the cells was studied under a phase contrast microscope, the results are shown in Fig. 10a. FIG. 10b shows an analysis of Tuj 1 mRNA expression in each cell group.
Как показано на фиг. 10а и 10b, AZD8330, рефаметиниб, PD318088, биниметиниб и AS703026 индуцировали дифференцировку, хотя и начиная от различных концентраций. Морфологически дифференцировка начиналась под воздействием 1 мкМ AZD8330, рефаметиниба и PD318088, и под воздействием 10 мкМ биниметиниба и AS703026. Изучение экспрессии маркера нейрональной дифференцировки Tuj 1 методом RT-PCR также показало, что они индуцируют дифференцировку в таких же концентрациях. По сравнению с другими соединениями траметиниб демонстрировал превосходное индуцирующее дифференцировку НСК влияние даже в низкой концентрации 0,1 мкМ. Напротив, PD184352 демонстрировал лишь слабое индуцирующее дифференцировку НСК влияние в концентрации 0,1 мкМ, а при концентрациях 1,0 и 10 мкМ все клетки погибали.As shown in FIG. 10a and 10b, AZD8330, refametinib, PD318088, binimetinib, and AS703026 induced differentiation, albeit starting at different concentrations. Morphologically, differentiation began with 1 μM AZD8330, refametinib and PD318088, and with 10 μM binimetinib and AS703026. The study of the expression of the marker of neuronal differentiation Tuj 1 by RT-PCR also showed that they induce differentiation at the same concentrations. Compared to other compounds, trametinib showed an excellent differentiation-inducing NSC effect even at a low concentration of 0.1 μM. In contrast, PD184352 showed only a weak differentiation-inducing NSC effect at a concentration of 0.1 μM, while at concentrations of 1.0 and 10 μM, all cells died.
Кроме того, взрослые НСК мыши, которые культивировали, как описано в примере 2, на стадии 1А, подвергали воздействию других ингибиторов MEK1/2: PD0325901 (Selleckchem, кат. номер S1036), RO5126766 (Selleckchem, кат. номер S7170), BI847325 (Selleckchem, кат. номер S7843) и U0126 (A.G. Scientific, San Diego, CA, кат. номер U-102) в различных концентрациях, и исследовали их индуцирующее дифференцировку НСК влияние. После воздействия исследуемых веществ изучали морфологию клеток под фазово-контрастным микроскопом на 2 день культивирования. Результаты показаны на фиг. 10с. Как показано на фиг. 10с, индуцирующее дифференцировку влияние PD0325901 проявлялось, начиная от 0,1 мкМ, a RO5126766 - от 1,0 мкМ. В частности, PD0325901 демонстрировал превосходное индуцирующее влияние, поскольку он индуцировал дифференцировку в широком диапазоне концентраций от 0,1 до 10 мкМ. Напротив, BI847325 демонстрировал лишь слабое индуцирующее дифференцировку влияние в концентрации 0,1 мкМ, а при концентрациях 1,0 и 10 мкМ все клетки погибали. При воздействии BI847325 в более низких концентрациях (1,0 и 10 нМ) пролиферация клеток в некоторой степени подавлялась, а индуцирующее дифференцировку влияние не наблюдалось. U0126 ингибировал пролиферацию клеток в концентрациях 0,1 и 1,0 мкМ, а в концентрации 10 мкМ оказывал цитотоксическое действие на клетки. Кроме того, U0126 не демонстрировал какое-либо отчетливое индуцирующее дифференцировку влияние в концентрации 2,5 мкМ и поэтому не был способен индуцировать дифференцировку НСК ни в одной из исследуемых концентраций.In addition, adult NSC mice, which were cultured as described in Example 2, in step 1A, were exposed to other MEK1 / 2 inhibitors: PD0325901 (Selleckchem, cat number S1036), RO5126766 (Selleckchem, cat number S7170), BI847325 ( Selleckchem, Cat. No. S7843) and U0126 (AG Scientific, San Diego, CA, Cat. No. U-102) at various concentrations, and their differentiation-inducing NSC effects were investigated. After exposure to the test substances, the morphology of the cells was studied under a phase-contrast microscope on the 2nd day of cultivation. The results are shown in FIG. 10s. As shown in FIG. 10c, the differentiation-inducing effect of PD0325901 was manifested starting from 0.1 μM, and RO5126766 - from 1.0 μM. In particular, PD0325901 showed an excellent inducing effect as it induced differentiation over a wide concentration range from 0.1 to 10 μM. In contrast, BI847325 showed only a weak differentiation-inducing effect at a concentration of 0.1 μM, while at concentrations of 1.0 and 10 μM, all cells died. When exposed to BI847325 at lower concentrations (1.0 and 10 nM), cell proliferation was somewhat inhibited, and no differentiation-inducing effect was observed. U0126 inhibited cell proliferation at concentrations of 0.1 and 1.0 μM, and at a concentration of 10 μM had a cytotoxic effect on cells. In addition, U0126 did not show any distinct differentiation-inducing effect at a concentration of 2.5 μM and therefore was not able to induce NSC differentiation at any of the tested concentrations.
Эти результаты свидетельствуют, что не все известные ингибиторы MEK1/2 эффективно индуцируют дифференцировку НСК. Очевидно, что ингибирование MEK1 и MEK2 задействовано в индуцировании дифференцировки НСК, о чем свидетельствуют результаты примера 5. Однако полагают, что индивидуальные свойства каждого ингибитора MEK 1/2 сказываются на его способности индуцировать дифференцировку НСК, в результате чего имеют место различия, наблюдавшиеся в примере 6.These results indicate that not all known MEK1 / 2 inhibitors effectively induce NSC differentiation. Obviously, inhibition of MEK1 and MEK2 is involved in inducing differentiation of NSCs, as evidenced by the results of example 5. However, it is believed that the individual properties of each MEK 1/2 inhibitor affect its ability to induce differentiation of NSCs, resulting in the differences observed in example 6.
Пример 7. Индуцирующее дифференцировку НСК влияние других ингибиторов MEK1/2 в присутствии цитотоксических факторов.Example 7. NSC differentiation-inducing effect of other MEK1 / 2 inhibitors in the presence of cytotoxic factors.
Взрослые НСК, культивируемые, как описано в примере 2, на стадии 1А, подвергали воздействию 10 мкМ бета-амилоида, как описано в примере 2, на стадии 2 для создания цитотоксических условий,Adult NSCs cultured as described in example 2 in step 1A were exposed to 10 μM amyloid beta as described in example 2 in step 2 to create cytotoxic conditions,
- 22 038404 после чего добавляли ингибиторы MEK1/2: AS703026 (10 мкМ), AZD8330 (1 мкМ), PD318088 (1 мкМ), биниметиниб (10 мкМ), рефаметиниб (1 мкМ), PD0325901 (10 мкМ) и RO5126766 (10 мкМ) в концентрациях, вызывавших наиболее выраженную дифференцировку в примере 6, и культивировали. Для сравнения включали группу, которую подвергали воздействию 0,1 мкМ траметиниба, и группу, которую подвергали воздействию 10 мкМ кобиметиниба (известного как селективный ингибитор MEK1 в сравнении с MEK2), а также группы с каждым из исследуемых соединений, но без воздействия бета-амилоида. Морфологию клеток изучали под фазово-контрастным микроскопом на второй день культивирования, результаты приведены на фиг. 11.- 22 038404 after which MEK1 / 2 inhibitors were added: AS703026 (10 μM), AZD8330 (1 μM), PD318088 (1 μM), binimetinib (10 μM), refametinib (1 μM), PD0325901 (10 μM) and RO5126766 (10 μM) at concentrations that caused the most pronounced differentiation in example 6, and cultured. For comparison, the group that was exposed to 0.1 μM trametinib and the group that was exposed to 10 μM cobimetinib (known as a selective inhibitor of MEK1 versus MEK2), as well as groups with each of the test compounds, but without exposure to beta-amyloid were included. ... Cell morphology was studied under a phase contrast microscope on the second day of cultivation, the results are shown in Fig. eleven.
На фиг. 11 ряд, отмеченный -, соответствует группе взрослых НСК мыши без воздействия бетаамилоида, а ряд, отмеченный Ap1_42, представляет группу с воздействием 10 мкМ бета-амилоида. В условиях, когда под воздействием 10 мкМ бета-амилоида развивалась цитотоксичность, показали, что добавление AS703026, AZD8330, PD318088, биниметиниба, рефаметиниба, PD0325901 и RO5126766, каждого в оптимальной концентрации, индуцирующей наиболее выраженную дифференцировку, обеспечивало защиту клеток и индуцировало дифференцировку НСК. Напротив, добавление кобиметиниба, ингибитора, обладающего большей селективностью в отношении MEK1, по сравнению с MEK2, не индуцировало дифференцировку взрослых НСК даже при высокой концентрации 10 мкМ, независимо от добавления бета-амилоида.FIG. Row 11, marked with - corresponds to the group of adult mouse NSCs without beta-amyloid exposure, and the row marked with Ap 1 - 42 , represents the group with 10 μM beta-amyloid exposure. Under conditions when cytotoxicity developed under the influence of 10 μM amyloid beta, it was shown that the addition of AS703026, AZD8330, PD318088, binimetinib, refametinib, PD0325901 and RO5126766, each at an optimal concentration, inducing the most pronounced differentiation, provided cell protection and induced HSC differentiation. In contrast, the addition of cobimetinib, an inhibitor with greater selectivity for MEK1 than MEK2, did not induce differentiation of adult NSCs even at a high concentration of 10 μM, regardless of the addition of amyloid beta.
Пример 8. Обнаружение увеличения количества нейронов на модели болезни Альцгеймера у мышей.Example 8. Detection of an increase in the number of neurons in a model of Alzheimer's disease in mice.
Предыдущие эксперименты показали, что среди соединений, подавляющих как MEK1, так и MEK2, некоторые соединения индуцируют дифференцировку НСК в нейроны и защищают НСК и нейроны от бета-амилоида, в частности выраженный эффект демонстрировал траметиниб. Чтобы подтвердить эти результаты также и на модели нейродегенеративного заболевания у мышей, исследовали нейрорегенерирующий и терапевтический эффект траметиниба с использованием мышей 5XFAD, модели на животных, демонстрирующих симптомы БА, наиболее распространенной формы нейродегенеративного заболевания. У мышей 5XFAD наблюдается патология нейронов, дегенерация и клеточная гибель нейронов, в частности, в 5 слое соматосенсорной коры головного мозга и основании гиппокампа (Oakley et al. (2006) Intraneuronal beta-amyloid aggregates, neurodegeneration, and neuron loss in transgenic mice with five familial Alzheimer's disease mutations: potential factors in amyloid plaque formation. J Neurosci. 26(40):10129-10140).Previous experiments have shown that among compounds that inhibit both MEK1 and MEK2, some compounds induce differentiation of NSCs into neurons and protect NSCs and neurons from beta-amyloid, in particular, trametinib showed a pronounced effect. To confirm these results also in a mouse neurodegenerative disease model, the neuroregenerative and therapeutic effects of trametinib were investigated using 5XFAD mice, an animal model showing symptoms of AD, the most common form of neurodegenerative disease. In 5XFAD mice, neuronal pathology, degeneration and cell death of neurons are observed, in particular, in the 5th layer of the somatosensory cortex and the base of the hippocampus (Oakley et al. (2006) Intraneuronal beta-amyloid aggregates, neurodegeneration, and neuron loss in transgenic mice with five familial Alzheimer's disease mutations: potential factors in amyloid plaque formation. J Neurosci. 26 (40): 10129-10140).
Траметиниб вводили перорально мышамTrametinib was administered orally to mice
5XFAD (B6SJL-Tg(APPSwFlLon,PSENl*M146L*L286V)6799Vas/Mmjax) (модель БА) в возрасте 12 месяцев ежесуточно на протяжении 28 суток в дозе 0,1 и 1,0 мг/кг, а мышам контрольной группы вводили плацебо (4% DMSO+кукурузное масло) тем же способом (7 мышей/группу). Для последующего окрашивания BrdU добавляли 50 мг/кг BrdU (Sigma, кат. номер В5002) в ежесуточную дозу в течение последних 5 суток. Для выделения головного мозга мышам выполняли анестезию и перфузию PBS. Половину ткани головного мозга (полушария), выделенного у трех мышей каждой группы, немедленно помещали в морозильный аппарат для низкотемпературного замораживания для последующих исследований методом вестерн-блоттинга и ELISA. Другую половину полушарий и головной мозг, выделенный у 3 других мышей из каждой группы, помещали в 10% раствор формалина при 4°С на 1 сутки, после чего выполняли следующие стадии, чтобы обеспечить хорошее проникновение парафина в ткань мозга. Для дегидратации ткани мозга последовательно погружали на 1 ч в каждый из растворов 70, 80, 95, 100% спирта, затем 3 раза погружали в ксилол, каждый раз на 1 ч, для просветления и заключали в парафин, двукратно помещая в жидкий парафин, каждый раз на 1 ч. После этих процедур готовили срезы ткани мозга, заключенной в парафин (парафинового блока) толщиной 5 мкМ, помещали на стекла и хранили при комнатной температуре. Перед иммуногистохимическим окрашиванием ткани на стеклах регидратировали, последовательно погружая в ксилол, 100, 90, 80, 70, 50% спирт и затем в воду, каждый раз на 5 мин. После помещения в натрий-цитратный буфер (10 мМ, рН 6) (Sigma, S4641) осуществляли процесс демаскировки антигена при 120°С в течение 15 мин, блокировали 10% БСА (бычьим сывороточным альбумином) и инкубировали с антителами к маркеру нейронов NeuN (Cell signaling, кат. номер 24307) при 4°С в течение 1 суток. На следующий день стекла инкубировали с антителами к иммуноглобулинам кролика (Vector lab, кат. номер PI-1000) при комнатной температуре в течение 1 ч и затем окрашивали диаминобензидином (DAB) для анализа распределения нейронов в головном мозге.5XFAD (B6SJL-Tg (APPSwFlLon, PSENl * M146L * L286V) 6799Vas / Mmjax) (BA model) at the age of 12 months daily for 28 days at a dose of 0.1 and 1.0 mg / kg, and mice of the control group were injected with placebo (4% DMSO + corn oil) in the same way (7 mice / group). For subsequent staining with BrdU, 50 mg / kg BrdU (Sigma, cat. No. B5002) was added in a daily dose during the last 5 days. To isolate the brain, the mice were anesthetized and perfused with PBS. Half of the brain tissue (hemisphere) isolated from three mice of each group was immediately placed in a low temperature freezer for subsequent Western blotting and ELISA studies. The other half of the hemispheres and the brain, isolated from 3 other mice from each group, were placed in a 10% formalin solution at 4 ° C for 1 day, after which the following steps were performed to ensure good penetration of paraffin into the brain tissue. For dehydration, brain tissue was sequentially immersed for 1 h in each of the solutions of 70, 80, 95, 100% alcohol, then immersed in xylene 3 times, each time for 1 h, for clarification and embedded in paraffin, twice placed in liquid paraffin, each once every 1 hour. After these procedures, sections of brain tissue embedded in paraffin (paraffin block) with a thickness of 5 μM were prepared, placed on glass, and stored at room temperature. Before immunohistochemical staining, the tissues on the slides were rehydrated by sequentially immersing them in xylene, 100, 90, 80, 70, 50% alcohol and then in water, each time for 5 min. After placing in sodium citrate buffer (10 mM, pH 6) (Sigma, S4641), the antigen was unmasked at 120 ° C for 15 min, blocked with 10% BSA (bovine serum albumin) and incubated with antibodies to the NeuN neuron marker ( Cell signaling, cat.number 24307) at 4 ° C for 1 day. The next day, the slides were incubated with antibodies to rabbit immunoglobulins (Vector lab, cat. Number PI-1000) at room temperature for 1 hour and then stained with diaminobenzidine (DAB) to analyze the distribution of neurons in the brain.
Поскольку у мышей 5XFAD имеет место обширное повреждение нейронов в 5 слое коры головного мозга и основании гиппокампа, эти отделы головного мозга исследовали в первую очередь.Since 5XFAD mice have extensive neuronal damage in the 5th layer of the cerebral cortex and the base of the hippocampus, these parts of the brain were investigated first.
На фиг. 12 показаны результаты исследования сагиттальных срезов соматосенсорной зоны коры головного мозга. Как показано на фиг. 12а, у мышей 5XFAD, получавших плацебо (4% DMSO + кукурузное масло) (контроль, первое изображение слева), количество окрашенных на NeuN (положительных) клеток снижалось вследствие значительного повреждения нейронов в 5 слое коры головного мозга. Для сравнения, у мышей 5XFAD, получавших 0,1 и 1,0 мг/кг траметиниба, наблюдалось существенное увеличение количества нейронов, окрашенных на NeuN. На фиг. 12b показано количество подсчитанных клеток, окрашенных на NeuN, выраженное в процентах от количества клеток на единицу площади в 5 слое соматосенсорной коры головного мозга. У каждой мыши брали образцы в 3 областях, у 3 мышей наFIG. 12 shows the results of a study of sagittal sections of the somatosensory area of the cerebral cortex. As shown in FIG. 12a, in 5XFAD mice treated with placebo (4% DMSO + corn oil) (control, first image on the left), the number of cells stained for NeuN (positive) decreased due to significant damage to neurons in the 5th layer of the cerebral cortex. In comparison, 5XFAD mice treated with 0.1 and 1.0 mg / kg trametinib showed a significant increase in the number of neurons stained for NeuN. FIG. 12b shows the number of counted cells stained for NeuN, expressed as a percentage of the number of cells per unit area in the 5th layer of the somatosensory cortex. Samples were taken from each mouse in 3 areas, from 3 mice on
- 23 038404 группу, таким образом, подсчет клеток проводили всего в 9 областях. Подсчитывали процентное содержание окрашенных на NeuN клеток в группе, получавшей траметиниб, по сравнению с группой, получавшей плацебо.- 23 038404 group, thus, the counting of cells was carried out in a total of 9 areas. The percentage of cells stained for NeuN was calculated in the trametinib group versus the placebo group.
На фиг. 13 показаны результаты исследования фронтальных срезов двигательной зоны коры головного мозга мыши. Как показано на фиг. 13а, у мышей 5XFAD, получавших плацебо (контроль), наблюдали обширное повреждение нейронов в 5 слое двигательной зоны коры и сниженное количество нейронов, окрашенных на NeuN, тогда как в группе, получавшей траметиниб, вновь наблюдали существенное увеличение количества нейронов, как и в соматосенсорной коре. На фиг. 13b показано количество подсчитанных клеток, окрашенных на NeuN, выраженное в процентах от количества клеток на единицу площади в 5 слое двигательной зоны коры головного мозга. У каждой мыши брали образцы в 6 областях, у 3 мышей на группу, таким образом, подсчет клеток проводили всего в 18 областях.FIG. 13 shows the results of a study of frontal sections of the motor area of the mouse cerebral cortex. As shown in FIG. 13a, 5XFAD mice treated with placebo (control) showed extensive neuronal damage in the 5th layer of the motor cortex and a reduced number of neurons stained for NeuN, while in the group receiving trametinib, a significant increase in the number of neurons was again observed, as in the somatosensory bark. FIG. 13b shows the number of counted cells stained for NeuN, expressed as a percentage of the number of cells per unit area in the 5th layer of the motor cortex. Each mouse was sampled in 6 areas, 3 mice per group, so the cell was counted in a total of 18 areas.
Подсчитывали процентное содержание окрашенных на NeuN клеток в группе, получавшей траметиниб, по сравнению с группой, получавшей плацебо.The percentage of cells stained for NeuN was calculated in the trametinib group versus the placebo group.
На фиг. 14 показаны результаты исследования сагиттальных срезов основания гиппокампа мыши. Как показано на фиг. 14а, у мышей 5XFAD, получавших плацебо (контроль), в основании гиппокампа наблюдали небольшое количество нейронов, окрашенных на маркер нейронов NeuN, тогда как в группе, получавшей траметиниб, вновь наблюдали существенное увеличение количества нейронов, как и в коре головного мозга. На фиг. 14b показано количество подсчитанных клеток, окрашенных на NeuN, выраженное в процентах от количества клеток на единицу площади в участке гиппокампа, обведенном пунктирной линией, изображенном на фиг. 14а. У каждой мыши брали образцы в 3 областях, у 3 мышей на группу, таким образом, подсчет клеток проводили всего в 9 областях. Подсчитывали процентное содержание окрашенных на NeuN клеток в группе, получавшей траметиниб, по сравнению с группой, получавшей плацебо. Приведенные выше эксперименты показали, что траметиниб вызывает увеличение количества нейронов в 5 слое коры головного мозга и основании гиппокампа мышей 5XFAD.FIG. 14 shows the results of a study of sagittal sections of the base of the mouse hippocampus. As shown in FIG. 14a, in 5XFAD mice treated with placebo (control), a small number of neurons stained for the NeuN marker of neurons were observed at the base of the hippocampus, while in the group receiving trametinib, a significant increase in the number of neurons was again observed, as in the cerebral cortex. FIG. 14b shows the number of cells counted stained for NeuN expressed as a percentage of the number of cells per unit area in the dashed portion of the hippocampus shown in FIG. 14a. Each mouse was sampled in 3 areas, 3 mice per group, so the cell was counted in a total of 9 areas. The percentage of cells stained for NeuN was calculated in the trametinib group versus the placebo group. The above experiments showed that trametinib causes an increase in the number of neurons in the 5th layer of the cerebral cortex and the base of the hippocampus of 5XFAD mice.
Пример 9. Обнаружение нейрогенеза на модели болезни Альцгеймера у мышей.Example 9. Detection of neurogenesis in a mouse model of Alzheimer's disease.
Чтобы установить, является ли увеличение количества нейронов в 5 слое коры головного мозга и основании гиппокампа у мышей 5XFAD, получавших траметиниб, показанное в примере 8, следствием нейрогенеза под воздействием траметиниба, проводили иммуногистохимический анализ с различными клеточными маркерами, которые возникают в процессе дифференцировки НСК в нейрон.To establish whether the increase in the number of neurons in the 5th layer of the cerebral cortex and the base of the hippocampus in 5XFAD mice treated with trametinib, shown in example 8, is a consequence of neurogenesis under the influence of trametinib, immunohistochemical analysis was performed with various cellular markers that arise during the differentiation of NSCs into neuron.
DCX (даблкортин), белок, экспрессирующийся в клетках-предшественниках нейронов, экспрессируется преимущественно в мигрирующих или дифференцирующихся нейронах и свидетельствует о том, что клетка представляет собой незрелый нейрон в процессе нейрогенеза. Tuj 1 (нейрон-специфический бета-тубулин класса III), белок, экспрессирующийся в активно делящихся клетках-предшественниках нейронов или в только что образованных незрелых постмитотических нейронах, свидетельствует о том, что клетка представляет собой нейрон в процессе нейрогенеза. Таким образом, определяя присутствие DCX или Tuj 1 при помощи иммуногистохимического окрашивания, можно установить, что нейрогенез имеет место в результате дифференцировки НСК в нейроны.DCX (doublecortin), a protein expressed in neuronal progenitor cells, is expressed predominantly in migrating or differentiating neurons and indicates that the cell is an immature neuron during neurogenesis. Tuj 1 (neuron-specific class III beta-tubulin), a protein expressed in actively dividing neuronal precursor cells or newly formed immature postmitotic neurons, indicates that the cell is a neuron in the process of neurogenesis. Thus, by determining the presence of DCX or Tuj 1 using immunohistochemical staining, it can be established that neurogenesis occurs as a result of NSC differentiation into neurons.
BrdU (5-бромдезоксиуридин), аналог нуклеотидного основания тимидина, замещает тимидин в ходе синтеза ДНК в делящихся клетках, позволяя обнаруживать делящиеся клетки в ходе нейрогенеза путем иммуногистохимического окрашивания.BrdU (5-bromodeoxyuridine), an analogue of the thymidine nucleotide base, replaces thymidine during DNA synthesis in dividing cells, allowing the detection of dividing cells during neurogenesis by immunohistochemical staining.
Пример 9-1. Определение экспрессии Tuj1 в соматосенсорной коре головного мозга.Example 9-1. Determination of Tuj1 expression in the somatosensory cortex.
Антитела к Tuj 1 добавляли к препаратам ткани мозга мышей 5XFAD, полученным в примере 8, и инкубировали при 4°С в течение 1 суток, после чего ткань на стеклах окрашивали флуоресцентным красителем путем инкубации со вторичными антителами, меченными флуоресцеина изотиоцианатом (FITC) (Invitrogen, кат. номер А21121) при комнатной температуре в течение 1 ч. Изображения соматосенсорной коры, полученные с помощью флуоресцентного микроскопа, показаны на фиг. 15. На фиг. 15 в областях, отмеченных стрелками (А), показаны клетки, окрашенные на Tuj1, а в областях, отмеченных треугольниками /по показаны бляшки, образованные агрегатами бета-амилоида. Бляшки присутствуют как в группах, получавших плацебо, так и в группах, получавших траметиниб. Однако в группе, получавшей 0,1 мг/кг траметиниба, в частности, наблюдалось существенное снижение количества клеток, окрашенных на Tuj1, по сравнению с группой, получавшей плацебо, несмотря на одинаковое количество бляшек бета-амилоида, присутствующих в образцах.Antibodies to Tuj 1 were added to the 5XFAD mouse brain tissue preparations obtained in Example 8 and incubated at 4 ° C for 1 day, after which the tissue on the slides was stained with a fluorescent dye by incubation with secondary antibodies labeled with fluorescein isothiocyanate (FITC) (Invitrogen A21121) at room temperature for 1 hour. Fluorescence microscope images of the somatosensory cortex are shown in FIG. 15. In FIG. 15, the areas marked with arrows (A) show cells stained for Tuj1, and the areas marked with triangles / by show the plaques formed by amyloid beta aggregates. Plaques are present in both placebo and trametinib groups. However, the 0.1 mg / kg trametinib group in particular showed a significant decrease in the number of cells stained for Tuj1 compared to the placebo group, despite the same amount of amyloid beta plaques present in the samples.
Пример 9-2. Окрашивание по Нисслю и определение экспрессии NeuN и DCX в зубчатой извилине гиппокампа.Example 9-2. Nissl staining and determination of NeuN and DCX expression in the dentate gyrus of the hippocampus.
При активации нейрогенеза в субгранулярной зоне (SGZ) зубчатой извилины происходит асимметричное деление клеток, и в результате в самом начале образуются клетки 2 типа. Клетки 2 типа имеют малое тело с атипичным ядром, они короткие, ориентированы горизонтально и экспрессируют нестин или Dcx. Клетки 3 типа представляют собой клетки, которые прошли дальнейшую дифференцировку из клеток 2 типа и также обозначаются нейробластами. Клетки 3 типа представляют собой клетки на ранней стадии дифференцировки в нейрональном, но не глиальном направлении. Клетки 3 типа расположены ближе к гранулярному слою от субгранулярной зоны зубчатой извилины, и в отличие от клеток 2 типа они ориентированы не горизонтально, а вертикально. Присутствие клеток 2 и 3 типа в субгранулярнойWhen neurogenesis is activated in the subgranular zone (SGZ) of the dentate gyrus, asymmetric cell division occurs, and as a result, type 2 cells are formed at the very beginning. Type 2 cells have a small body with an atypical nucleus, are short, horizontally oriented, and express nestin or Dcx. Type 3 cells are cells that have undergone further differentiation from type 2 cells and are also referred to as neuroblasts. Type 3 cells are cells at an early stage of differentiation in the neuronal but not glial direction. Type 3 cells are located closer to the granular layer from the subgranular zone of the dentate gyrus, and, unlike type 2 cells, they are not oriented horizontally, but vertically. The presence of type 2 and type 3 cells in the subgranular
- 24 038404 зоне зубчатой извилины указывает на то, что имеет место нейрогенез.- 24 038404 in the dentate gyrus zone indicates that neurogenesis is taking place.
Окрашивание по Нисслю, окрашивание телец Ниссля нейрона, является способом, демонстрирующим распределение и состояние нейронов в головном мозге. Ткани мозга на стеклах, полученные в примере 8, регидратировали путем последовательного погружения в ксилол, 100, 90, 80, 70, 50% спирт и затем в воду, каждый раз на 5 мин. После помещения в 0,1% раствор крезил-виолета (Sigma, кат. номер С5042) при комнатной температуре на 15 мин их дегидратировали путем последовательного погружения в 80, 90, 100% спирт и ксилол. На стекла накладывали покровные стекла и исследовали нейроны.Nissl staining, the staining of the Nissl bodies of a neuron, is a technique that demonstrates the distribution and state of neurons in the brain. The brain tissue on slides obtained in example 8 was rehydrated by sequential immersion in xylene, 100, 90, 80, 70, 50% alcohol and then in water, each time for 5 minutes. After being placed in a 0.1% cresyl violet solution (Sigma, cat. Number C5042) at room temperature for 15 minutes, they were dehydrated by successive immersion in 80, 90, 100% alcohol and xylene. Cover slips were placed on the slides and neurons were examined.
Окрашивание на NeuN выполняли способом, описанным в примере 8, окрашивание на DCX выполняли аналогично, но вместо антител к NeuN использовали антитела к DCX (Santa Cruz, кат. номер sc271390)Staining for NeuN was performed as described in example 8, staining for DCX was performed in the same way, but instead of antibodies to NeuN, antibodies to DCX were used (Santa Cruz, cat.no. sc271390)
Результаты показаны на фиг. 16а. Окрашивание по Нисслю и окрашивание на NeuN у мышей 5XFAD, получавших траметиниб, показало, что число клеток, имеющих морфологию клеток 2 типа или 3 типа, появление которых специфично для процесса нейрогенеза, существенно увеличивалось в субгранулярной зоне (SGZ) и в области, расположенной ближе к гранулярной зоне, по сравнению с SGZ в зубчатой извилине. Кроме того, отмечали присутствие незрелых нейронов (отмечены стрелками (^) в колонке с обозначением Dcx на фиг. 16), также окрашенных на DCX, что подтверждало, что в зубчатой извилине гиппокампа у мышей, получавших траметиниб, протекал нейрогенез.The results are shown in FIG. 16a. Nissl staining and NeuN staining in 5XFAD mice treated with trametinib showed that the number of cells with type 2 or type 3 cell morphology, the appearance of which is specific for the neurogenesis process, significantly increased in the subgranular zone (SGZ) and in the area located closer to to the granular zone, compared to SGZ in the dentate gyrus. In addition, the presence of immature neurons (indicated by arrows (^) in the Dcx column in FIG. 16) also stained for DCX was noted, confirming that neurogenesis was occurring in the dentate gyrus of the hippocampus in mice receiving trametinib.
Пример 9-3. Окрашивание области зубчатой извилины гиппокампа BrdU.Example 9-3. BrdU staining of the dentate gyrus of the hippocampus.
Для возникновения нейрогенеза должно происходить асимметричное деление нервных стволовых клеток, и это исследовали в следующем эксперименте.For neurogenesis to occur, asymmetric division of neural stem cells must occur, and this was investigated in the next experiment.
Срезы ткани мозга мышей 5XFAD, которым вводили BrdU (введение 50 мг/кг BrdU ежесуточно на протяжение 5 последовательных суток перед эвтаназией, как описано в примере 8), регидратировали, помещали в 1,5 М HCl (соляную кислоту) и инкубировали при 37°С в течение 30 мин. Срезы блокировали раствором, содержащим 0,5% БСА (бычий сывороточный альбумин), 0,3% TritonX-100 и 10% нормальную козью сыворотку и инкубировали с антителом к BrdU (Cell signaling, кат. номер 5292) при 4°С в течение 1 суток. Иммунофлуоресцентное окрашивание проводили на следующий день, инкубируя срезы со вторичным антителом, конъюгированным с флуоресцеина изотиоцианатом (FITC) при комнатной температуре в течение 1 ч, после чего исследовали окрашивание зоны зубчатой извилины гиппокампа при помощи флуоресцентного микроскопа.Sections of brain tissue from 5XFAD mice, which were injected with BrdU (administration of 50 mg / kg BrdU daily for 5 consecutive days before euthanasia, as described in example 8), were rehydrated, placed in 1.5 M HCl (hydrochloric acid) and incubated at 37 ° C for 30 min. Sections were blocked with a solution containing 0.5% BSA (bovine serum albumin), 0.3% TritonX-100, and 10% normal goat serum and incubated with anti-BrdU antibody (Cell signaling, ref. 5292) at 4 ° C for 1 day. Immunofluorescence staining was performed the next day by incubating the sections with a secondary antibody conjugated with fluorescein isothiocyanate (FITC) at room temperature for 1 h, after which the staining of the dentate gyrus of the hippocampus was examined using a fluorescence microscope.
Результаты показаны на фиг. 16а в колонке, обозначенной BrdU. Клетки, помеченные треугольниками (т), представляют собой клетки, меченные BrdU. При сравнении с группой, получавшей плацебо, у мышей 5XFAD, получавших траметиниб, в зубчатой извилине наблюдали увеличение количества клеток, окрашенных BrdU. На фиг. 16b показано количество меченных BrdU клеток, что вновь свидетельствует, что в группе, получавшей траметиниб, наблюдали увеличение количества клеток, окрашенных BrdU. На фиг. 16b показано среднее количество клеток, подсчет которых производили в 9 областях (3 мыши на группу и 3 области у каждой мыши).The results are shown in FIG. 16a in the column labeled BrdU. Cells labeled with triangles ( t ) are cells labeled with BrdU. When compared with the placebo group, in the 5XFAD mice treated with trametinib, an increase in the number of cells stained with BrdU was observed in the dentate gyrus. FIG. 16b shows the number of cells labeled with BrdU, which again indicates that an increase in the number of cells stained with BrdU was observed in the group receiving trametinib. FIG. 16b shows the average number of cells, which were counted in 9 areas (3 mice per group and 3 areas per mouse).
Данные результаты свидетельствуют, что траметиниб индуцирует нейрогенез за счет дифференцировки НСК на модели БА у мышей. Это позволяет предположить, что траметиниб можно применять не только в качестве основного лечения БА, но также и для лечения и предупреждения заболеваний, вызванных повреждением или утратой нейронов в коре головного мозга, в частности в двигательной зоне коры.These results indicate that trametinib induces neurogenesis by differentiating NSCs in a mouse model of AD. This suggests that trametinib can be used not only as the main treatment for AD, but also for the treatment and prevention of diseases caused by damage or loss of neurons in the cerebral cortex, in particular in the motor cortex.
Пример 10. Нейропротективная активность на модели БА у мышей.Example 10. Neuroprotective activity in a mouse model of AD.
Чтобы установить, обладает ли траметиниб нейропротективным влиянием на кору головного мозга и основание гиппокампа мышей 5XFAD, проводили иммуногистохимический анализ методом TUNEL (мечение дУТФ концов ДНК при помощи терминальной дезоксинуклеотидилтрансферазы) для выявления апоптоза клеток. Анализ методом TUNEL позволяет окрашивать 3'-гидроксиконец фрагментированной ДНК, что позволяет обнаруживать клетки, подвергающиеся апоптозу в ткани.To determine whether trametinib has a neuroprotective effect on the cerebral cortex and base of the hippocampus of 5XFAD mice, immunohistochemical analysis was performed using the TUNEL method (labeling of dUTP DNA ends using terminal deoxynucleotidyl transferase) to detect cell apoptosis. TUNEL assay stains the 3'-hydroxy-terminus of fragmented DNA, which allows the detection of cells undergoing apoptosis in tissue.
Сагиттальные срезы ткани головного мозга, полученные в примере 8, регидратировали и окрашивали с помощью набора для TUNEL-анализа (Promega, Wisconsin, USA, кат. номер G3250). В частности, срезы ткани головного мозга пермеабилизировали 20 мкг/мл раствора протеиназы K в течение 10 мин, инкубировали с уравновешивающим буфером в течение 10 мин и затем инкубировали с раствором TdT при 37°С в течение 1 ч. Наблюдали окрашивание областей соматосенсорной коры и основания гиппокампа, областей, в которых, как известно, у мышей 5XFAD имеет место значительная гибель клеток. TUNEL-анализ также проводили на срезах ткани головного мозга нормальных взрослых мышей (контроль) для подтверждения того, что окрашивание было проведено надлежащим образом.Sagittal brain tissue sections prepared in Example 8 were rehydrated and stained using a TUNEL assay kit (Promega, Wisconsin, USA, cat. Number G3250). In particular, brain tissue sections were permeabilized with 20 μg / ml proteinase K solution for 10 min, incubated with equilibration buffer for 10 min, and then incubated with TdT solution at 37 ° C for 1 h. hippocampus, regions where significant cell death is known to occur in 5XFAD mice. TUNEL analysis was also performed on brain tissue sections of normal adult mice (control) to confirm that the staining was performed properly.
Результаты показаны на фиг. 17. Окрашивание зеленым флуоресцентным красителем у нормальных мышей (обозначены нормальные мыши на фиг. 17) не наблюдали, поскольку апоптоз отсутствовал. Однако зеленую флуоресценцию наблюдали во многих клетках в соматосенсорной коре (ряд, обозначенный кора на фиг. 17) и основании гиппокампа (ряд, обозначенный основание гиппокампа на фиг. 17) у мышей 5XFAD. На фиг. 17 окрашенные клетки в основании гиппокампа отмечены стрелками (^); в соматосенсорной коре специальных пометок не делали, поскольку окрашивалось много клеток. В случаеThe results are shown in FIG. 17. Staining with green fluorescent dye in normal mice (labeled normal mice in FIG. 17) was not observed because apoptosis was absent. However, green fluorescence was observed in many cells in the somatosensory cortex (row indicated by the cortex in FIG. 17) and the base of the hippocampus (row indicated by the base of the hippocampus in FIG. 17) in 5XFAD mice. FIG. 17 stained cells at the base of the hippocampus are indicated by arrows (^); no special marks were made in the somatosensory cortex, since many cells were stained. When
- 25 038404 мышей 5XFAD, получавших траметиниб, количество клеток, окрашенных методом TUNEL в соматосенсорной коре и основании гиппокампа, было существенно ниже по сравнению с группой, получавшей плацебо.- 25,038404 5XFAD mice treated with trametinib, the number of cells stained by the TUNEL method in the somatosensory cortex and base of the hippocampus was significantly lower compared to the placebo group.
Эти результаты демонстрируют, что траметиниб оказывает защитное действие, предохраняя нейроны от гибели на модели БА у мышей.These results demonstrate that trametinib has a protective effect, preventing neuronal death in a mouse model of AD.
Пример 11. Защита клеток Пуркинье мозжечка на модели БА у мышей.Example 11. Protection of cerebellar Purkinje cells in a mouse model of AD.
Срезы ткани мозга (мышей 5XFAD), описанные в примере 8, инкубировали с антителами к Tuj 1 и к кальбиндину (Cell signaling, кат. номер 13176) при 4°С в течение 1 суток и окрашивали для иммунофлуоресцентного анализа вторичными антителами, конъюгированными с флуоресцеина изотиоцианатом (FITC) или с родамином при комнатной температуре в течение 1 ч. Иммунофлуоресцентные изображения слоя клеток Пуркинье приведены на фиг. 18. Для каждой группы воздействия приведено два среза с окрашиванием на Tuj 1 и три среза с окрашиванием на кальбиндин.Sections of brain tissue (5XFAD mice), described in example 8, were incubated with antibodies to Tuj 1 and to calbindin (Cell signaling, cat. No. 13176) at 4 ° C for 1 day and stained for immunofluorescence analysis with secondary antibodies conjugated to fluorescein isothiocyanate (FITC) or rhodamine at room temperature for 1 hour. Immunofluorescence images of the Purkinje cell layer are shown in FIG. 18. For each treatment group, two sections stained for Tuj 1 and three sections stained for calbindin are shown.
Как показано на фиг. 18, клетки Пуркинье в группе, получавшей плацебо, имели тонкие выдающиеся аксоны, выглядевшие разрезанными посередине. Напротив, в группе, получавшей траметиниб, в частности, в группе, получавшей 0,1 мг/кг траметиниба, наблюдались клетки Пуркинье с усиленным ветвлением аксонов или по меньшей мере с сохранением структуры аксонов при сравнении с контрольной группой, получавшей плацебо.As shown in FIG. 18, Purkinje cells in the placebo group had thin protruding axons that looked cut in the middle. In contrast, the trametinib group, in particular the 0.1 mg / kg trametinib group, exhibited Purkinje cells with enhanced axon branching or at least preservation of axonal structure when compared with the placebo control group.
Известно, что мозжечок играет важную роль в интеграции проприоцептивных ощущений с регуляцией и координацией движений. Наиболее удивительные клетки мозжечка, клетки Пуркинье, являются одними из самых крупных клеток в головном мозге, их сложно разветвленные аксоны образуют синапсы друг с другом и проникают глубоко в центр мозжечка для осуществления регуляции и контроля двигательной мускулатуры. Приведенные выше результаты экспериментов свидетельствуют, что траметиниб защищает клетки Пуркинье и увеличивает ветвление аксонов в мозжечке, возможно позволяя лечить заболевания, которые вызваны утратой или повреждением клеток Пуркинье мозжечка, такие как мозжечковая атаксия.It is known that the cerebellum plays an important role in the integration of proprioceptive sensations with the regulation and coordination of movements. The most amazing cerebellar cells, Purkinje cells, are some of the largest cells in the brain, their complexly branched axons synapse with each other and penetrate deep into the center of the cerebellum to regulate and control motor muscles. The above experimental results indicate that trametinib protects Purkinje cells and increases branching of axons in the cerebellum, possibly allowing the treatment of diseases that are caused by the loss or damage of cerebellar Purkinje cells, such as cerebellar ataxia.
Пример 12. Ингибирование траметинибом активности MEK на модели БА у мышей.Example 12. Trametinib inhibition of MEK activity in a mouse AD model.
Поскольку лекарственные средства для лечения нейродегенеративных заболеваний воздействуют на центральную нервную систему, важное значение имеет их способность пересекать гематоэнцефалический барьер. Среди ингибиторов MEK 1/2 такие соединения как AS703026 известны своей способностью эффективно пересекать ГЭБ и ингибировать MEK и снижать экспрессию фосфорилированной ERK в головном мозге мыши (Shaw et al. (2012), Evaluation of brain pharmacokinetics as a potential differentiation factor for the MEK inhibitors, MSC2015103 and pimasertib. Abstract LB-456, American Association for Cancer Research Annual Meeting, Chicago, IL). Чтобы подтвердить, что ингибитор MEK1/2 траметиниб проникает в головной мозг, и чтобы получить указанные выше результаты экспериментов при пероральном введении мышам 5XFAD, измеряли уровень экспрессии pERK в ткани головного мозга.Since drugs for the treatment of neurodegenerative diseases affect the central nervous system, their ability to cross the blood-brain barrier is important. Among MEK 1/2 inhibitors, compounds such as AS703026 are known for their ability to effectively cross the BBB and inhibit MEK and reduce the expression of phosphorylated ERK in the mouse brain (Shaw et al. (2012), Evaluation of brain pharmacokinetics as a potential differentiation factor for the MEK inhibitors , MSC2015103 and pimasertib. Abstract LB-456, American Association for Cancer Research Annual Meeting, Chicago, IL). To confirm that the MEK1 / 2 inhibitor trametinib enters the brain and to obtain the above experimental results when orally administered to 5XFAD mice, the level of pERK expression in the brain tissue was measured.
Полушария головного мозга мышей 5XFAD (3 мыши на группу) из примера 8, находившиеся в морозильном аппарате для низкотемпературного замораживания, помещали в жидкий азот и измельчали в ступке с жидким азотом. Порошок делили на 6 частей, помещали в новые пробирки и вновь помещали в морозильный аппарат для низкотемпературного замораживания. Вынимали одну из пробирок и использовали для вестерн-блоттинга, как описано в примере 5-2. Порошок осторожно суспендировали при помощи пипетки в буфере RIPA, инкубировали на льду в течение 10 мин, центрифугировали при 13000 об/мин при 4°С и собирали надосадочную жидкость. После измерения концентрации белка добавляли буфер для нанесения образцов (0,25 М Tris-HCl pH 6,8, 0,05% SDS, 50% глицерин, 0,25 М DTT, 0,5 мг/мл ВРВ), кипятили при 100°С в течение 10 мин и хранили при -20°С. В 10% полиакриламидный гель загружали образец, содержащий 10 мкг белка, проводили электрофорез в присутствии додецилсульфата натрия, переносили на нитроцеллюлозную мембрану и блокировали 5% обезжиренным молоком при комнатной температуре в течение 1 ч. Для вестерн-блоттинга использовали антитела к pERK (Cell signaling, кат. номер 4370) и ERK в Трис-буферизированном физиологическом растворе (TBS) с 0,1% Tween 20, инкубировали при комнатной температуре в течение 1 ч с последующей инкубацией со вторичными антителами, конъюгированными с пероксидазой хрена, при комнатной температуре в течение 1 ч.The cerebral hemispheres of the 5XFAD mice (3 mice per group) from Example 8 were placed in a low temperature freezer, placed in liquid nitrogen and ground in a mortar with liquid nitrogen. The powder was divided into 6 parts, placed in new tubes and placed back in the freezer for low temperature freezing. One of the tubes was removed and used for Western blotting as described in Example 5-2. The powder was carefully suspended with a pipette in RIPA buffer, incubated on ice for 10 min, centrifuged at 13000 rpm at 4 ° C, and the supernatant was collected. After measuring the protein concentration, a buffer was added for applying samples (0.25 M Tris-HCl pH 6.8, 0.05% SDS, 50% glycerol, 0.25 M DTT, 0.5 mg / ml BPB), boiled at 100 ° C for 10 min and stored at -20 ° C. A 10% polyacrylamide gel was loaded with a sample containing 10 μg of protein, electrophoresis was performed in the presence of sodium dodecyl sulfate, transferred to a nitrocellulose membrane and blocked with 5% skim milk at room temperature for 1 hour. Antibodies to pERK (Cell signaling, No. 4370) and ERK in Tris-buffered saline (TBS) with 0.1% Tween 20, incubated at room temperature for 1 h, followed by incubation with secondary antibodies conjugated with horseradish peroxidase at room temperature for 1 h
Полосы белков детектировали при помощи фоточувствительной системы регистрации изображений (фиг. 19а). Для количественного определения изменения экспрессии pERK определяли уровни экспрессии pERK и ERK при помощи денситометрии и нормализовали уровень экспрессии pERK относительно уровня экспрессии ERK. Нормализованный уровень экспрессии pERK в группе, получавшей траметиниб по сравнению с группой, получавшей плацебо, показан на фиг. 19b.Protein bands were detected using a photosensitive imaging system (Fig. 19a). To quantify the change in pERK expression, pERK and ERK expression levels were determined using densitometry and the pERK expression level was normalized relative to the ERK expression level. The normalized level of pERK expression in the trametinib group compared to the placebo group is shown in FIG. 19b.
Как показано на фиг. 19, уровень белка pERK в головном мозге у мышей, получавших 0,1 и 1,0 мг/кг траметиниба, существенно ниже, чем в группе, получавшей плацебо.As shown in FIG. 19, the level of pERK protein in the brain in mice treated with 0.1 and 1.0 mg / kg of trametinib was significantly lower than in the group receiving placebo.
Это указывает, что при пероральном введении траметиниба происходит поступление траметиниба в головной мозг с последующим ингибированием активности MEK и снижением экспрессии pERK, в результате обеспечивая нейрогенез и нейропротективный эффект.This indicates that when trametinib is administered orally, trametinib is delivered to the brain, followed by inhibition of MEK activity and a decrease in pERK expression, resulting in neurogenesis and neuroprotective effect.
Пример 13. Уменьшение отложения бета-амилоида на модели БА у мышей.Example 13. Decrease in beta-amyloid deposition in a mouse model of AD.
- 26 038404- 26 038404
Поскольку основной патологической характеристикой БА является отложение Αβ, исследовали способность траметиниба уменьшать отложение Ав. Используя измельченный порошок полушарий головного мозга мышей 5XFAD, полученный в примере 12, определяли количественное содержание Ав(1-4о> и Άβ0-42) при помощи ELISA (иммуноферментный анализ). Исследование проводили с использованием набора ELISA (Invitrogen, MA, кат. номер КНВ3442) следующим образом: Сначала порошок головного мозга мыши осторожно суспендировали при помощи пипетки в 5 М растворе гуанидин-HCl, центрифугировали при 16000g (об/мин) при 4°С и собирали надосадочную жидкость. После измерения концентрации белка добавляли буфер для разведения для получения раствора, содержащего 30-50 мкг белка в 100 мкл. В 96-луночные планшеты добавляли 100 мкл каждого из антител к Άβ(1.40) и Άβ(1-42), инкубировали при комнатной температуре в течение 2 ч, затем удаляли и промывали 4 раза отмывочным буфером. Добавляли 100 мкл каждого из вторичных антител, конъюгированных с HRP, и инкубировали при комнатной температуре в течение 30 мин. Затем раствор удаляли и вновь промывали 4 раза отмывочным буфером. В лунки добавляли 100 мкл белка, полученного из порошка головного мозга мыши, инкубировали в темноте в течение 30 мин и останавливали реакцию добавлением 100 мкл останавливающего раствора. Затем детектировали хемилюминесценцию при 450 нм при помощи считывающего устройства для планшетов ELISA. Переводили единицы поглощения в концентрацию, используя стандарт, и определяли концентрацию каждого белка. Рассчитывали количество Άβ(1-40) и Άβ(1-42) относительно общего количества белка (30~50 мкг) и затем рассчитывали количество Άβ(1-42) относительно количества Άβ(1-40). Полученные средние значения для 3 мышей в каждой группе показаны на фиг. 20. Как показано на фиг. 20, количество Άβ(1-42)/Άβ(1-40) снижалось в группе, получавшей траметиниб, по сравнению с группой, получавшей плацебо.Since the main pathological characteristic of AD is β deposition, the ability of trametinib to reduce the deposition of AB was investigated. Using ground powder of the cerebral hemispheres of mice 5XFAD, obtained in example 12, the quantitative content of Ab (1 -4о> and β 0 - 42 ) was determined using ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay). The study was carried out using an ELISA kit (Invitrogen, MA, cat.no. KHB3442) as follows: First, the mouse brain powder was carefully suspended using a pipette in 5 M guanidine-HCl solution, centrifuged at 16000 g (rpm) at 4 ° C and collected the supernatant. After measuring the protein concentration, dilution buffer was added to obtain a solution containing 30-50 μg of protein in 100 μl. In 96-well plates was added 100 ul of each antibody Άβ (1. 40) and Άβ (1-42), incubated at room temperature for 2 hours, then removed and washed 4 times with wash buffer. 100 μl of each of the secondary antibodies conjugated to HRP was added and incubated at room temperature for 30 min. The solution was then removed and washed again 4 times with wash buffer. 100 μl of protein obtained from mouse brain powder was added to the wells, incubated in the dark for 30 min, and the reaction was stopped by adding 100 μl of a stop solution. Chemiluminescence was then detected at 450 nm using an ELISA plate reader. Absorbance units were converted to concentration using a standard and the concentration of each protein was determined. The amount of β ( 1-40 ) and β ( 1-42 ) was calculated relative to the total amount of protein (30 ~ 50 μg), and then the amount of β ( 1-42 ) was calculated relative to the amount of β ( 1-40 ). The resulting mean values for 3 mice in each group are shown in FIG. 20. As shown in FIG. 20, the amount of β ( 1-42 ) / Άβ ( 1-40 ) decreased in the trametinib group compared to the placebo group.
Это указывает, что на модели БΆ у мышей траметиниб вызывает уменьшение количества Aβ, в частности формы Άβ(1-42), обладающей выраженной склонностью к образованию токсических олигомеров или агрегатов, и, таким образом, может обеспечивать защиту нейронов.This indicates that in the BV model in mice, trametinib causes a decrease in the amount of Aβ, in particular, the Άβ form ( 1-42 ), which has a pronounced tendency to form toxic oligomers or aggregates, and thus can protect neurons.
Claims (11)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20170036268 | 2017-03-22 | ||
| PCT/KR2017/013444 WO2018097628A2 (en) | 2016-11-25 | 2017-11-23 | Composition for promoting differentiation of and protecting neural stem cells and method for inducing neural regeneration using same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201990953A1 EA201990953A1 (en) | 2019-12-30 |
| EA038404B1 true EA038404B1 (en) | 2021-08-23 |
Family
ID=69061855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201990953A EA038404B1 (en) | 2017-03-22 | 2017-11-23 | Use of trametinib in treating neurodegenerative disease due to neuronal loss or damage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA038404B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090046576A (en) * | 2007-11-06 | 2009-05-11 | 한국과학기술원 | Screening method for treatment of neurodegenerative diseases |
| KR20090047532A (en) * | 2006-08-18 | 2009-05-12 | 르 라보레또레 쎄르비에르 | How to screen for compounds with anti-amyloid properties |
| US20120122728A1 (en) * | 2009-05-28 | 2012-05-17 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Method Of Screening Drugs For Reversal Of Amyloid Beta Neurotoxicity |
-
2017
- 2017-11-23 EA EA201990953A patent/EA038404B1/en unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090047532A (en) * | 2006-08-18 | 2009-05-12 | 르 라보레또레 쎄르비에르 | How to screen for compounds with anti-amyloid properties |
| KR20090046576A (en) * | 2007-11-06 | 2009-05-11 | 한국과학기술원 | Screening method for treatment of neurodegenerative diseases |
| US20120122728A1 (en) * | 2009-05-28 | 2012-05-17 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Method Of Screening Drugs For Reversal Of Amyloid Beta Neurotoxicity |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| KONG, Liang et al., "The Coumarin Derivative Osthole Stimulates Adult Neural Stem Cells, Promotes Neurogenesis in the Hippocampus, and Ameliorates Cognitive Impairment in APP/PS1 Transgenic Mice", Biological and Pharmaceutical Bulletin. 2015, vol. 38. pages 1290-1301, See abstract; pages 1293-1295, 1299; figures 3-6 * |
| YAHATA, Naoki et al., "Anti-amyloid Beta Drug Screening Platform Using Human IPS Cell-derived Neurons for the Treatment of Alzheimer's Disease", PloS One, 2011, vol. 6, no. 9, thesis no. e25788 (inner pages 1-11), See abstract; pages 3-5 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201990953A1 (en) | 2019-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11701360B2 (en) | Composition for inducing differentiation and protection of neural stem cells and method for inducing neuro-regeneration using the same composition | |
| Zhang et al. | Atorvastatin prevents amyloid-β peptide oligomer-induced synaptotoxicity and memory dysfunction in rats through a p38 MAPK-dependent pathway | |
| EP3209306B1 (en) | Stable neural stem cells comprising an exogenous polynucleotide coding for a growth factor and methods of use thereof | |
| WO2017009644A1 (en) | Kinase inhibitors for use in the treatment of fascioscapulohumeral dystrophy | |
| US9028810B2 (en) | Composition for inducing migration of neural stem cells containing periostin as effective ingredient | |
| CN110869015B (en) | Organic small molecules for the treatment of neuroinflammatory disorders | |
| EA038404B1 (en) | Use of trametinib in treating neurodegenerative disease due to neuronal loss or damage | |
| CN106176696A (en) | Asaricin or the purposes in preparation promotes cell proliferation of nerve cord medicine of the material containing asaricin | |
| KR101848231B1 (en) | Compositions for preventing, improving or treating brain neurological disease comprising triiodo L thyronine, L thyroxine or its salt | |
| HK1262420B (en) | Composition for inducing differentiation and protection of neural stem cells and method for inducing neuro-regeneration using the same composition | |
| HK1262420A1 (en) | Composition for inducing differentiation and protection of neural stem cells and method for inducing neuro-regeneration using the same composition | |
| KR101862548B1 (en) | composition for inducing differentiation of multi-potent neural stem cell into dopaminergic meurons and method for inducing differentiation using the same | |
| CN116113412A (en) | blood cerebrospinal barrier protector | |
| Shuman et al. | Protective effect of melatonin on soluble ABeta1-42-induced memory impairment, astrogliosis, and synaptic dysfunction via the Musashi1/Notch1/Hes1 signaling pathway in the rat hippocampus | |
| KR20170089810A (en) | composition for inducing differentiation of multi-potent neural stem cell into dopaminergic meurons and method for inducing differentiation using the same |