Посещений:
БОЛЕЗНЬ ПАРКИНСОНА



Терапевтические подходы

Targeted Therapies for Parkinson's Disease: From Genetics to the Clinic
S. Pablo Sardi, Jesse M. Cedarbaum, Patrik Brundin
Movement Disord. https://doi.org/10.1002/mds.27414



Parkinson's disease (PD; (OMIM) #168600) наиболее широко распространенное нейродегенеративное нарушение движений, затрагивающее 1 - 2 на 1000. Крайне необходима терапия, контролирующая упорное прогрессирование болезни.1, 2
Этиология идиопатической PD многофакторная, возникающая, скорее всего, из-за комбинации полигенного наследования, внешне-средовых воздействий и взаимодействий ген-среда. Хотя моногенные, наследуемые формы PD редки и составляют примерно 5% - 10% от всех случаев, 20% пациентов с PD сообщают о наличии 1 одного среди первой или второй степени родства родственников.3 Первоначальное открытие мутаций и мультипликаций гена α-synuclein в качестве причины PD более 20 лет тому назад, сопровождалось затем интенсивными исследованиями и открытием многочисленных генов, связанных с патогенезом PD.3 (Table 1).

Table 1. Genetic-based targeted therapies currently being tested in PD patientsa



Therapeutic Approaches Targeting α-Synuclein


Многие доказательства указывают на жизненно важную роль α-synuclein в патогенезе PD.4 Присутствие агрегированных α-synuclein в специфических регионах головного мозга является характерным признаком PD и указывает на центральную роль этого белка при спорадических нарушениях. В нейронах, α-synuclein обычно участвует в регуляции высвобождения нейротрансмиттеров из синаптических окончаний.5 Мутации и мультипликации в SNCA вызывают семейную PD.3 Недавние геномные исследования по ассоциации выявили широко распространенные генетические варианты, близкие к локусу SNCA, которые увеличивают риск идиопатической PD.6, 7 Многие доказательства подтверждают, что накопление α-synuclein играет ключевую роль в PD. Образование α-synuclein олигомеров и фибрилл, которые неэффективно удаляются с помощью лизосомной или ubiquitin proteasome систем, приводит к их агрегации и образованию патологических телец Lewy.8 Поэтому разработано огромное количество подходов в попытке предупредить агрегацию α-synuclein и распространение между клетками неправильно упакованных типов α-synuclein с целью ослабить прогрессирование PD (Fig. 1).

Figure 1

Potential mechanisms for genetic-based investigational therapies for Parkinson's disease targeting α-synuclein (SNCA), glucocerebrosidase (GBA), and leucine-rich repeat kinase (LRRK2). Targeting SNCA: (1) reducing α-synuclein production, (2) decreasing α-synuclein aggregation, (3) enhancing autophagy, (4) reducing availability of extracellular aggregates, (5) inhibiting cellular uptake of α-synuclein. Targeting the GBA pathway: (6) increasing glucocerebrosidase (GCase) activity, (7) modulating GBA-related glycosphingolipids. Targeting LRRK2: (8) LRRK2 kinase inhibitors.



Challenges Facing α-synuclein Therapeutic Approaches


Во-первых, не существует естественно возникших животных моделей, которые естественным образом воспроизводили бы α-synucleinopathy человека. Поэтом преклинические испытания терапии, нацеленной на α-synuclein, ограничиваются моделями, которые обнаруживают наилучшую корреляцию с нарушениями человека. Чаще всего используются модели млекопитающих, распадающиеся на три основные категории. Некоторые трансгенные мышиные модели с избыточной экспрессией или дикого типа или мутантного α-synuclein, как было установлено, обнаруживают агрегаты α-synuclein, но анатомические паттерны (которые сцеплены с промоторами, используемым для трансгенов) обычно не воспроизводят таковые при PD, и nigral нейродегенерация не является распространенным свойством.9 Др. подход - это обеспечиваемая вирусными векторами избыточная экспрессия α-synuclein, нацеленная на nigrostriatal путь, который приводит к определенной дегенерации nigral dopamine нейронов, но её работа интенсивна и обнаруживает довольно высокую изменчивость.10 Совсем недавно разработа тип модели с участием инъекции α-synuclein фибрилл в головной мозг, которые запускают образование устойчивых агрегатов во взаимосвязанных регионах в головном мозге, что сопровождается нейродегенерацией некоторых затронутых регионов головного мозга (напр., потерю nigral dopamine нейронов после инъекции фибрилл в striatum).11, 12 При этом возможно воспроизведение некоторых нейропатологических и функциональных дефицитов, наблюдаемых в продромальном состоянии PD после инъекций фибрилл в обонятельные луковицы.13, 14
Вторым главным препятствием то, что на сегодня не установлен метод оценки вовлекаемых мишеней в головном мозге для терапии, нацеленной на α-synuclein.15-17 Ключевой вид α-synuclein патогенетических агрегатов, вызывающих нейродегенерацию, пока неизвестен и неизвестно необходимо ли для лечения снижение образования олигомеров или фибрилл или даже будет ли снижение мономерных строительных блоков для агрегатов достаточным.
В-третьих, сегодня невозможно получить картину тяжести α-synuclein патологии в головном мозге пациентов и отсутствуют biofluid-based биомаркеры, которые позволили бы оценить уровень патологии α-synuclein в головном мозге пацтентов18 В отсутствие реальных in vivo маркеров α-synuclein патологии у людей, клинические испытания новых терапевтических воздействий, нацеленных на патологию α-synuclein базируются только на коррелятивных клинических исходах и поэтому трудно определить, напр., оптимальную дозировку, подобно недавно описанному испытанию Aducanumab для ранней ст. болезни Альцгеймера.19
В-четвертых, неизвестно когда во время естественной истории PD впервые возникает внутри-церебральная α-synuclein патология и действительно ли существует "точка не возврата", после которой повреждения нервной системы, вызываемые synucleinopathy, не могут больше быть защищены или излечены, даже самой эффективной терапией. Сегодня полагают, что α-synuclein патология начинает развиваться во время PD продромального периода,20 и во время моторных симптомов, возникающих из-за агрегатов в головном мозге.
Несмотря на этт затруднения исследования по терапии, нацеленной на α-synuclein живучи и достигли существенного прогресса на разных фронтах. Подходы по остановке агрегации α-synuclein могут быть грубо подразделены на 5 категорий, исходя из первичных механизмов действия (Fig 1). Известны методы по (i) снижению продукции α-synuclein, (ii) снижению внутриклеточных агрегатов α-synuclein, (iii) усилению внутриклеточной деградации α-synuclein, (iv) способствующие деградации внеклеточного α-synuclein, и (v) по подавлению потребления нейронами внеклеточного α-synuclein.

Reducing α-synuclein Production


Наблюдение, что мультипликации гена α-synuclein приводят к α-synucleinopathy и нейрологическим болезням у людей строго предписывает создание терапии, нацеленной на снижение экспрессии α-synuclein. Было предположено, что незначительное повышение в нейронах уровней α-synuclein может объяснить, почему определенные полиморфизмы по соседству с локусом α-synuclein ассоциируют с повышением риска PD, это подтверждает мнение, что снижение уровня α-synuclein может быть благоприятным. Такое снижение тотальных количеств белка может быть достигнуто путем замалчивания генов механизма, нацеленного на мРНК α-synuclein (Fig. 1). Недавнее сообщение IONIS Pharmaceuticals and Biogen об успешности фазы III испытания с использованием терапии анти-смысловыми олигонуклеотидами при спинальной мышечной атрофии21 и сообщения о безопасности и целенаправленному воздействию анти-смысловой терапии в фазе I испытания при болезни Huntington's вносит оптимизм в отношении анти-смысловой терапии и при др. нейрологических заболеваниях.22, 23 Несколько подходов по снижению экспрессии α-synuclein с использованием вирусных векторов посредством продукции малых интерферирующих РНК против α-synuclein в substantia nigra были успешно протестированы на животных моделях.24 Антисмысловые олигонуклеотиды разработаны, чтобы способствовать Ribonuclease H-обеспечиваемой деградации мРНК α-synuclein показали безопасность низких уровней мРНК и белка α-synuclein и защиту nigral dopaminergic нейронов в экспериментах на грызунах.25 Один потенциальный подвох в том, что некоторые образцы животных моделей связаны с заметным подавлением α-synuclein, обусловленным nigral дегенерацией, т.е., противоположным предполагаемому эффекту.26 Современные исследования стремятся прояснить связана ли эта токсичность со степенью нокдауна α-synuclein или со специфическими свойствами механизма, понижающего РНК, и действительно ли система может быть тонко настроена, так, чтобы подвергающиеся целенаправленному воздействию нейроны, сохраняли уровни α-synuclein, необходимые для выживания.
Недавнее интригующее наблюдение подтвердило, что β2-adrenergic agonists (напр., clenbuterol и salbutamol) могут снижать уровни α-synuclein, предположительно путем изменения ацетилирования гистона промотора гена α-synuclein и энхансерных регионов и что это защищает нейроны на уровне клеток и у животных моделей PD.27 Дальнейшим доказательством важности этих находок стал анализ крупной норвежской эпидемиологической кагорты, продемонстрировавшей, что использование salbutamol против астмы связано с уменьшенным пожизненным риском последующего возникновения PD. Удивительно, использование α2 антагониста (propranolol) действительно увеличивает риск PD.27 Однако, интерпретация этих результатов д. учитывать обратное взаимоотношение между курением и PD, а также тот факт, что propranolol часто предписывается для лечения эссенциального тремора,28 известного фактора риска PD. Эти находки служат оправданием дальнейших исследований эффектов α2-adrenergic агонистов в др. когортах популяций и животных моделей α-synucleinopathy.

Aggregation Inhibitors


Intrabodies являются небольшими фрагментами антител (140-250 аминокислот), которые могут проникать в клетки. Они могут быть преобразованы, чтобы соединяться с с мономерными α-synuclein и подавлять олигомеризацию. Такие intrabodies, как было установлено, снижают образование агрегатов α-synuclein и nigral нейродегенерацию у грызунов с помощью вирусами опосредованной избыточной экспрессией α-synuclein.29 Две др. программы управления с помощью продукции также имеют целью мешать агрегации α-synuclein. Neuropore Therapies в партнерстве UCB Pharma разработали малую молекулу NPT200?11, которая, как сообщалось, мешает взаимодействию α-synuclein с мембранами и задерживает олигомеризацию, это подавляет возникновение α-synuclein патологии у мышиных моделей. Исследование single-ascending дозы закончилось в начале 2016 (ClinicalTrials.gov identifier NCT02606682). Однако, данные этого исследования недоступны и не было объявлено о дальнейшей разработке этого соединения.
Proclara Bioscience создала белок, который является результатом слияния между иммуноглобулином человека и белковым мотивом, который они описали как общий связывающий амилоидные белки (наз. GAIM, от General Amyloid Interaction Motif). Когда он был протестирован у мышей с избыточной экспрессией α-synuclein, то было сообщено, что он уменьшает агрегацию α-synuclein и защищает nigrostriatal нейроны. Эти результаты способствовали инициации с многими дозами исследования безопасности NPT088 (ClinicalTrials.gov identifier NCT03008161).

Autophagy Enhancers


Аутофагия это сборный термин для разных молекулярных путей, с помощью которых клетки деградируют нежелательные органеллы и белки, включая неправильно упакованный и агрегированный α-synuclein.30 После образования аутофагосом, цитоплазматических органелл с двойной мембраной, окружающей просвет, они целенаправленно могут сливаться с лизосомами, образуя аутофаго-лизосому, где лизосомные ферменты деградируют груз. Когда аутофагия подавляется, то агрегированный α-synuclein, как было установлено, накапливается внутри клеток и также секретируется посредством autophagy-secretory пути.31 Становится возможной не только внутриклеточное накопление агрегированного α-synuclein, потенциально повреждающего или делающего неспособными нейроны хозяева к секреции агрегированных α-synuclein во внеклеточные пространства, что способствует распространению между клетками α-synuclein патологии на соседние клетки.32 Ключевым детерминантом активности пути аутофагии является активность mammalian target of rapamycin, который в ответ на активацию с помощью фосфорилирования в свою очередь подавляет аутофагию.33 Т.о., ингибиторы mammalian target of rapamycin, такие как rapamycin, усиливают аутофагию и снижают α-synuclein патологию в модельных системах.34 Однако, токсичность rapamycin делает его плохим кандидатом на разработку болезнь-модифицирующего лекарства для PD. Недавнее исследование показало, что MSDC-0160, котоырй является ингибитором митохондриального pyruvate переносчика, который был первоначально разработан для type II diabetes, также является эффективным ингибитором mammalian target of rapamycin за счет изменения клеточного метаболизма.35 С помощью подавления митохондриального pyruvate носителя, токсичность α-synuclein в нейронах снижается у модельных Caenorhabditis elegans. Благодаря благоприятному профилю надежности MSDC-0160 и его способности достигать ЦНС у людей, он является кандидатом для клинического исследования при PD, ожидается. что он продемонстрирует снижение α-synuclein патологии у млекопитающих моделей болезни.
Третий подход, который может приводить к усилению аутофаги неправильно упакованного α-synuclein разработан недавно. Некий ингибитор c-Abl (ABL1, Abelson tyrosine kinase), который является членом семейства Abl не-рецепторных тирозин киназ, сегодня разрешен для лечения различных форм лейкемии. Эта киназа имеет множественные мишени, которые участвуют в широком круге функций клеточного роста, формы и миграции и в нервной системе он, по-видимому, влияет на нормальные процессы, такие как нейрогенез и разрастания нейритов.36 У лабораторных моделей PD, c-Abl ингибиторы, как было установлено, подавляют агрегацию белков и нейродегенерацию, при этом некоторые исследования подтвердили, что эффекты сказываются на функции митохондрий are и пост-трансляциионных модификациях α-synuclein и др., указывая, что пути аутофагии улучшаются.36, 37 Хотя точные механизмы действия всё ещё спорны, пре-клинические доказательства эффективности достаточно неотразимы для небольшого испытания надёжности c-Abl ингибитора nilotinib, осуществленного недавно. В отсутствие nonblinded испытание надежности в отсутствие контрольной группы с placebo, пациенты с деменцией с Lewy тельцами и PD и деменцией были, в некоторых случаях отмечены как обнаруживающие некоторое улучшение моторной функции спустя 6 мес. после начала лечения.38 Несмотря на существенные препятствия этому испытанию, которое было описано,39 полученные результаты позволили запустить дальнейшее испытание с nilotinib при PD, при этом также учитывали вопрос относительно доступа головного мозга и воздействия на мишени лекарства (ClinicalTrials.gov identifier NCT03205488). Хотя исход данного испытания nilotinib важен для проведения в будущем c-Abl ингибирования в качестве потенциально стратегии по модификации болезни при PD, имеются и др. c-Abl доступные ингибиторы, которые могут обеспечить лучшее проникновение в головной мозг и большую специфичность для c-Abl kinase. Дальнейшие исследования на животных позволят сравнить эти ингибиторы, а также определить механизмы действия.

Reducing Availability of Extracellular α-synuclein Aggregates


Многообещающим подходом по снижению внеклеточного α-synuclein, уже используемому в клинических испытаниях, является иммунотерапия. Разработаны как активная (стимуляция иммунной системы), так и пассивная (непосредственное использование антител) иммунотерапия. Многочисленные клинические испытания установили, что антитела к α-synuclein могут уменьшать агрегацию α-synuclein у мышей с избыточной экспрессией α-synuclein и предупреждать расстройства поведения.40 Эти антитела преимущественно нацелены на внеклеточный α-synuclein, т.е. они препятствуют вступлению его в клетки.41
Первый кандидат такого лечения PD, был PRX002 , разработанный Prothena, подвергся клиническому испытанию в 2015. PRX002 это гуманизированные IgG1 моноклональные антитела, нацеленные против эпитопов рядом с C-концом α-synuclein. Он получен из мышиных моноклональных антител 9E4, которые, как было установлено, снижают накопление α-synuclein и затрагивают нарушения поведения у трансгенных животных моделей synucleinopathy.42 Изучение одиночных всё возрастающих доз у здоровых добровольцев продемонстрировало высокую безопасность и переносимость при дозах выше 30 mg/kg, период полу=жизни в сыворотке составлял 18.2 дней, а зависимое от дозы снижение "свободного" α-synuclein, максимальное при дозе 30 mg/kg удерживалось в течение 2 - 4 недель после одиночного вливания.43 Сходный профиль был воспроизведен в исследовании со многими восходящими дозами у PD пациентов,44 при этом было продемонстрирована концентрация CSF антител приблизительно в 0.3% от достигнутой в плазме, это согласуется с поведением др. терапевтических антител. Однако, не наблюдалось изменений в уровнях α-synuclein. Это последнее наблюдение было объяснено относительно низким сродством антитител к мономерным формам α-synuclein, концентрация которых была очень низкой в CSF. Фаза 2, межнационального исследования PRX002/RO7046015 среди недавно диагностированных пациентов PD была начата в июне 2017 в сотрудничестве с Roche (ClinicalTrials.gov identifier NCT03100149).
Др. анти-α-synuclein моноклональные антитела BIIB054 недавно были разработаны. В противоположность PRX002/RO7046015, BIIB054 являются целиком человеческими IgG1 моноклональными антителами, нацеленными на эпитоп вблизиy N-конца α-synuclein. BIIB054 первоначально были выделены из линии В клеток, происходящей от нейрологически здоровых индивидов в лаб. Swiss biotech company Neurimmune. BIIB054 очень избирательны к агрегированным патологическим формам α-synuclein, при этом обладают очень низким сродством связывания с мономерным α-synuclein.45 BIIB054 соединяются с α-synuclein на срезах тканей и в экстрактах от PD и DLB, но не затрагивают головной мозг и предупреждают снижение dopamine транспортеров, индуцируемых с помощью инъекций предварительно созданных α-synuclein фибрилл в головной мозг мышей. Фаза 1, исследования одиночных восходящих доз BIIB054 здоровым добровольцам и PD пациента недавно завершена. BIIB054 хорошо переносятся в одиночной дозе до 90 mg/kg, обладают периодом полу-жизни в сыворотке в 28 дней, достигают концентраций у здоровых волонтеров в CSF до ~0.2% от уровня в плазме.46 Одиночные дозы BIIB054 до 45 mg/kg хорошо переносились пациентами с PD, а фармакокинетический профиль был сходен с таковым у здоровых добровольцев. Соотношение CSF:плазма BIIB054 у PD пациентов составляло 0.4%.47 Межнациональное исследование фазы 2 BIIB054 у недавно диагностированных пациентов с PD начато Biogen в ноябре 2017 (ClinicalTrials.gov identifier NCT03318523).
Имеются и дополнительные анти-α-synuclein моноклональные антитела в ранней ст. разработки. Моноклональные антитела MEDI1341, которые по сообщениям сохраняют понижающую функцию иммунного эффектора, были разработаны в сотрудничестве AstraZeneca и Takeda. MEDI1341 тестируются в фазе 1 на здоровых добровольцах с октября 2017 (ClinicalTrials.gov identifier NCT03272165). BAN0805 являются моноклональными антителами, нацеленными на олигомеры α-synuclein и protofibrils. Они разработаны в сотрудничестве Bioarctic и Abbvie. Пока нет информации относительно статуса этих антител.48
Единственная активная иммунотерапия, прошедшая клинические испытания, это AFFITOPE PD03A, синтетически продуцируемая вакцина, содержащая напоминающий α-synuclein пептид, для продукции реакции в виде антител к α-synuclein. Affiris AG недавно завершила рандомизированное, placebo-контролируемое, слепым методом испытание фазы 1, оценившее безопасность и переносимость повторных подкожных вливаний 15 или 75 µg AFFITOPE PD03A пациентам с ранней PD (ClinicalTrials.gov identifier NCT02267434). Обе дозы хорошо переносились и не было связанных с лекарством серьезных побочных осложнений или реакций. Большинство побочных эффектов были легкими и локальными реакциями. AFFITOPE PD03A по сообщениям обнаруживает зависимые от дозы и времени иммунные реакции против самого пептида и перекресную реакцию против α-synuclein, а также реактивацию антител после повторной иммунизации.49
Возникает единственное беспокойство относительно иммунотерапии PD, действительно ли антитела будут проникать в достаточных количествах в головной мозг, чтобы достигать соотв. мишеней. Кстати, ни одна из программ иммунотерапии не достигает эффекта на уровне α-synuclein в CSF. Важно, что уменьшение Abeta бляшек при болезни Альцгеймера с помощью антител aducanumab предоставило доказательства, что эффективная концентрации антител в CNS может быть достигнута.19

Inhibiting Cellular Uptake of α-synuclein


Несколько недавних исследований показали. что присутствие неправильно упакованных видов α-synuclein во внеклеточных пространствах может приводить к распространению патологических телец Lewy между клетками, rulf соседние нейроны содержат небольшие агрегаты неправильно упакованных α-synuclein, это позволяет им рассеивать дальше агрегаты в новые нейроны хозяева. Это может в конечном итоге приводить к прогрессированию симптомов у все большего числа нейронов, которые затрагиваются proteinopathy и аксональным транспортом агрегатов между регионами головного мозга, что сопровождается высвобождением вне клеток, что составляет основу для возникновения новых дефицитов (напр., снижение когнитивной способности) по мере повреждений дополнительных церебральных функций. Поэтому очевидно, что подавление потребления агрегированных α-synuclein из внеклеточных пространств может представлять собой привлекательный подход к терапии α-synucleinopathies. Пока нет известных программ, приблизившихся к клиническим испытаниям в этой области, но концепция заслуживает упоминания, поскольку некоторые механизмы, вносящие вклад в потребление клетками α-synuclein известны, и они могут подвергаться целенаправленному воздействию лекарств. Напр., heparan sulphate proteoglycans на поверхности клеток, как было установлено, связывают амилоидные белки и способствуют их потреблению посредством эндоцитоза.50 Т.о., молекулы, которые разрушают heparan sulphate proteoglycans (напр., heparin или chloral hydrate) , как было установлено, снижают потребление alpha;-synuclein в культурах клеток. Однако, отсутствуют исследования с использованием животных моделей, показывающих ценность этого терапевтического подхода. Др. недавнее исследование идентифицировало lymphocyte-activation gene 3 (LAG3) рецептор на поверхности нейронов в качестве потенциального белок-связывающего партнера для внеклеточных фибрилл α-synuclein.51 В ряде клеточных культур и в тестах животных моделей было установлено, что knocking down рецептора LAG3 или применение антител к LAG3, подавляет потребление внеклеточных фибрилл α-synuclein и последующее распространение патологических агрегатов.51 Является ли LAG3 хорошей терапевтической мишенью, которая может быть предложена клинике, остается определить. Даже если он не является основным рецептором, то должы существовать дополнительные белки партнеры по связыванию α-synuclein фибрилл на поверхности нейронов и они могут стать терапевтическими мишенями.

Therapeutic Approaches Targeting the GBA Pathway


Открытие мутаций в GBA как широко распространенного фактора генетического риска PD произошло в результате тщательных клинических наблюдений по усилению появления паркинсонизма у пациентов с болезнью Gaucher и членов семейства её облигатных переносчиков.52, 53 GBA является лизосомной гидролазой, которая превращает glucosylceramide в ceramide и глюкозу. Дефицит GBA вызывает болезнь Gaucher благодаря накоплению не-деградировавших субстратов. В то время как гомозиготные или компаундные гетерозиготые мутации GBA вызывают болезнь Gaucher, гетерозиготные GBA мутации увеличивают риск возникновения PD и др. synucleinopathies.54, 55 GBA мутации являются наиболее частым фактором риска PD, при эом 7% -10% PD пациентов несет 1 из приблизительно 300 описанных GBA мутаций.54, 55
GBA-ассоциированные PD клинически и патологически неотличимы от идиопатической PD. Недавно было установлено, что пациенты с PD с мутациями в GBA обусловливают ускоренный ход болезни и более высокий риск nonmotor симптомов.56-58 Деменция является главным осложнением поздней стадии идиопатической PD, которая серьезно нарушает качество жизни и жизнеспособность. Очевидно, носители мутаций GBA обнаруживают более раннее и более быстрое снижение когнитивной способности по сравнению с просто PD. Повышенный риск деменции при связанной с GBA PD согласуется с более ранней демонстрацией увеличения частоты GBA мутаций у пациентов с PD деменцией и DLB.59
Полное секвенирование гена GBA необходимо для определения присутствия патогенетических GBA мутаций. Однако, важно отметить, что большинство индивидов, несущих GBA мутации на приводит к PD,60 , это важно для генетического консультирования. Использование GBA генетического тестирования в рутинной клинической практике ограничено неполной пенетрантностью мутаций и отсутствие влияния на практический выбор лечения.

Challenges Facing GBA-Related Therapeutic Approaches


Главным препятствием для связанной с GBA терапии является ограниченное понимание точных механизмов, с помощью которых мутации GBA увеличивают риск synucleinopathies и ускоряют прогрессирование болезни. Обратное взаимоотношениe между уровнями GBA и олигомерными α-synuclein приводит к предположению о патогенетической петле обратной связи.61 Растут доказательства в пользу этой концепции62, 63 Гетерозиготные GBA мутации могут инициировать патогенетический каскад путем снижения активности GBA, способствуя тем самым накоплению субстрата в специфических нейронах.64-66 Альтерации гомеостаза glycosphingolipid, который влияет на состав мембран, может нарушать везикулярный транспорт и функции лизосом и эндосом и способствовать агрегации α-synuclein, все это может приводить к дисфункции синапсов и избирательную гибель нейронов.62, 67-69 Конечно, PD пациенты, несущие не мутантные GBA аллели, обусловливают и пониженное содержание GBA в головном мозге, CSF и крови,70-72 это указывает на роль связанных с GBA механизмов при спорадических болезнях.
Дополнительными проблемами для разработки связанной с GBA терапии является отсутствие индикаторов биологической активности (напр., агрегации α-synuclein) и понимание точного уровня модуляции пути, необходимого для терапевтического эффекта.

Increasing Glucocerebrosidase (GCase) Activity


Сегодня ведущей гипотезой считается, что GBA-обусловленная потеря функции вызывает возникновение аномального glycosphingolipid окружения, приводящего к ненормальной эксплуатации клеточных белков (proteinopathy) и к дисфункции нейронов. У животных моделей болезни, снижение активности GCase приводит к повышению CNS α-synuclein/ubiquitin/tau агрегатов и связанными с этим когнитивными и моторными нарушениям.73 Эти патологические и поведенческие отклонения ослаблены (и даже обращены) сж вирусной генотерапии, обеспечивающей избыточную экспрессию экзогенной GCase в CNS, это д. действовать путем восстановления баланса мембранных glycosphingolipid (Fig. 1).73-75 Эти исследования предоставили строгое подтверждение усиления GBA в качестве терапии GBA-ассоциированной PD и возможно определенных форм спорадических случаев PD. Как следствие, некоторые терапевтические стратегии имеют целью повышение активности GCase в CNS посредством генотерапии или малых молекул активаторов активности GCase, они активно изучаются.
В последние 10 лет разные клинические испытания генотерапии для PD были инициированы и завершены. Adeno-associated вирусные векторные платформы предоставляют безопасную, устойчивую экспрессию биологически активных белков, чтобы целенаправленно воздействовать на структуры головного мозга человека.76 В дополнение к пре-клиническим исследованиям, продемонстрировавшим, что усиление GBA посредством adeno-associated virus 1 устраняет когнитивные нарушения у модельных мышей со связанной с Gaucher synucleinopathy и понижает α-synuclein у A53T-SNCA мышиных моделей.74 Значительное увеличение активности GCase в CNS необходимо для переноса в клинику терапевтического успеха. Оптимальный серотип, маршрут доставки и распределение в головном мозге по критическим регионам головного мозга необходимо исследовать тщательно преже чем создавать GBA генотерапию для GBA-связанный PD.
Использование проникающих в головной мозг малых молекул также предполагает преодоление ограничений подходов генотерапии.62 Низко-молекулярные шапероны, разработаны, чтобы преодолевать гемато-энцефалический барьер, способные повышать лизосомную активность GCase, были исследованы как новый терапевтический подход для PD и родственных synucleinopathies. Растворяющий слизь ambroxol был разрешен European Medicines Agency (EMA) для усиления активности GCase у мышей и не-человекообразных приматов.77, 78 Ambroxol обладает активностью шаперона, приврдлящего к усилению GCase лизосомного транспорта и снижению уровня α-synuclein и S129-фосфорилированного α-synuclein белка у мышей, моделирующих synucleinopathy.77 Эти результаты привели к инициации 2-х клинических испытаний по оценке безопасности, переносимости и эффективности ambroxol при PD (ClinicalTrials.gov identifiers NCT02941822 and NCT02914366).
Др. классом малых молекул, способных увеличивать активность GCase являются ингибирующие шапероны, которые стабилизируют энзимы, взаимодействующие с активным сайтом. Первым GCase шапероном, подвергшимся клиническому испытанию при болезни Gaucher стал isofagomine (afegostat-tartrate, AT2101). Однако, в небольшом испытании на пациентах с Gaucher, воздействие isofagomine не привело к существенным клиническим улучшениям.79
Новым поколением не-ингибирующих GCase шаперонов стали преодолевающие ограничения ингибиторы активных сайтов. Эти соединения соединялись в GCase на некотором расстоянии от активного сайта и индуцировали конформационные изменения, который увеличивали активность GCase и/или увеличивали период полу-жизни. Два из этих хим. шаперовно, NCGC758 и NCGC607, подверглись медико-хим. оптимизации и были протестированы на допаминовых нейронах среднего мозга человека от пациентов с Gaucher болезнью или PD. Эти не-ингибирующие, проникающие в головной мозг шапероны снижали накопление субстрата, усиление лизосомной активности, усиливающих транслокацию GCase в лизосомы и снижали накопление α-synuclein.80, 81 Эти лекарства оказались не столь продвинутыми как ингибирующие шапероны; однако, некоторые небольшие хим. шапероны являются многообещающими, поскольку они модулируют активность GCase и уровни белков в головном мозге.

Modulating GBA-Related Glycosphingolipids (Substrate Reduction Therapy)


Альтернативным подходом ареста аномальной GCase/α-synuclein петли обратной связи является модуляция оборота glycosphingolipid. Уменьшение glycosphingolipids с помощью антагониста glucosylceramide synthase может эффективно воздействовать на висцеральные и гематологические проявления болезни Gaucher; однако, современные разрешенные ингибиторы, не достигают эффективной концентрации в CNS.82 Субстрат редуцирующая терапия не действует целенаправленно на мутантный энзим, а вместо этого предупреждает накопление липидных субстратов путем ингибирования их биосинтеза. Подавление накопления субстрата уравновешивает биосинтез с ослабленным катаболизмом как результат мутаций GBA или подавления α-synuclein. Новые ингибиторы glucosylceramide synthase с хорошим проникновением в головной мозг, продемонстрировали улучшение прцессинга α-synuclein и поведенческих нарушений у мышиных моделей с Gaucher связанной synucleinopathy и избыточной экспрессией α-synuclein.66 Эти результаты предоставили дополнительные доказательства роли glycosphingolipids в патогенетической петле обратной связи. Эти результаты подвигли Sanofi инициировать двойное слепое плацебо-контролируемое исследование по оценке эффективности и надежности ингибитора glucosylceramide synthase (GZ/SAR402671, venglustat) у PD пациентов с GBA мутацией (ClinicalTrials.gov identifier NCT02906020).83

Therapeutic Approaches Targeting the LRRK2 Pathway


Мутации в гене, кодирующем leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2) были первоначально идентифицированы в серии семей с аутосомно доминантным паркинсонизмом. Некоторые LRRK2 мутации довольно распространены; напр. G2019S вариант распространен по всему миру и обнаруживает высокое превалирование в Сев. Африке, где он отвечает за более 30% случаев PD.3 Конечно, LRRK2 мутации имеют зависимую от возраста неполную пенетрантность (т.e., некоторые индивиды доживают до старого возраста без клинических проявлений PD) и не закодированные полиморфизмы вблизи локуса LRRK2, которые также могут действовать как факторы риска для спорадических болезней. Клинические и патологические признаки LRRK2 пациентов строго напоминают идиопатическую болезнь. Однако, недавнее проспективное продолжительное исследование сообщило о более медленном снижении моторных показателей среди пациентов, несущих LRRK2-G2019S аллель, по сравнению с идиопатической PD.84
Белок LRRK2 содержит несколько доменов, которые указывают на роль клеточной передачи сигналов, включая киназный домен. Кроме того, LRRK2 взаимодействует со многими ключевыми белками, участвующими в PD, подтверждая, что LRRK2 может быть центральным игроком на пути, лежащем в основе патогенеза болезни.85 Современная ведущая гипотеза постулирует, что повышенная киназная активность из-за мутаций LRRK2 ответственна за PD. Однако, остается неясным, действительно ли повышенная киназная активность LRRK2 в нейронах (где он экспрессируется на низких уровнях) или иммуных клетках является ключевым драйвером патогенеза PD.86 Не смотря на этот пробел в знаниях, LRRK2считается ключевой мишенью для терапевтических вмешательств и нескольки киназных ингибиторов находятся на преклинических стадиях исследований (Fig. 1).87

Challenges Facing LRRK2-Related Therapeutic Approaches


Существуют специфические проблемы, связанные с разработкой эффективной терапии, нацеленной на путь LRRK2. Развитие легочных морфологических изменений после подавления LRRK2 у не-человекообразных приматов обнаруживает потенциальную лабильность надежности этого подхода.88 Эти находки склонили к скоординированным попыткам Michael J Fox Foundation оценить эффекты трех структурно отличающихся LRRK2 киназных ингибиторов от Pfizer, Merck и Genentech.89 Аномальное накопление ламеллярных телец в типа II пневмоцитах было воспроизведено при высоких дозах всех 3 соединений, включая эффект LRRK2 "на мишень". Важно, что не было дефицита при измерениях легочной функции при самых высоких дозах, а морфологические аберрации оказались обратимыми после 2 недель после приема лекарства. Эти результаты слудат предупреждением в отношении фармакоцевтического подавления LRRK2 у людей, в частности учитывая необходимость в хроническом дозировании при PD. Очень важно понять уровень ингибирования пути, необходимый для достижения терапевтического эффекта и избегания возможных хронических токсических эффектов. Альтернативная стратегия по снижению активности LRRK2 в ЦНС, поскольку обходя периферические побочны эффекты, используются антисмысловые олигонуклеотиды.90
Разработке LRRK2-родственного терапевтического подхода наталкивается на дополнительные препятствия, подобные тем, что отмечались выше, такие как отсутствие маркеров прогрессирования PD и агрегации α-synuclein. Эта область находится в активном поиске биохимических маркеров статуса активности LRRK2, особенно в ЦНС. Изменения в фосфорилировании мишеней для LRRK2 в периферических нетрофилах крови также используется в качестве потенциального биомаркера воздействия на лекарственные мишени.91 Эти биомаркеры нуждаются в подтверждении воздействия на мишень и в принципе в определении подгрупп пациентов (т.e., величины статуса активации LRRK2), это могла бы дать определенные преимущества такой терапии.

LRRK2 Kinase Inhibitors


Хотя существуют несколько компаний, исследующих LRRK2 киназные ингибиторы, только Denali Therapeutics анонсировала начало клинического испытания. У здоровых волонтеров исследования фазы 1, DNL201, низко-молекулярный LRRK2 ингибитор, вызывал в среднем более 90% подавления активности LRRK2 киназы на пике и более 50% подавления для уровней лекарств при наивысших множественных тестированных дозах в крови при измерении LRRK2 S935 фосфорилирования и фосфорилирования субстрата Rab10 на периферии. Из-за потенциальной лабильности надежности в преклинических испытаниях, FDA настаивает придерживаться в клинике на лимитированном воздействии, достаточным для достижения 50% подавления активности LRRK2 в среднем. Компания сообщила, что FDA подняла планку после испытания в клинике и дополнительных преклинических результатов. Компания также сообщила, что DNL201 достиг соотв. проникновения в головной мозг согласно измерениям соединения в ЦНС. Denali недавно анонсировали, что начаты исследования дозы строго ингибитораLRRK2, DNL151, на здоровых волонтерах.92

Key Advances in PD Clinical Sciences


PD Progression and Subtypes: Standardized Natural History and Biomarker Studies


Понимание клинической значимости эффектов "симптоматического" лечения, такого как агонисты levodopa и dopamine при PD, довольно прямое из-за быстрой и драматической природы клинических реакций. Однако, для агентов, имеющих целью ослабить прогрессирование болезни, ассоциация не столь непосредственная для клинического улучшения из-за низкой скорости и изменчивости симптомов прогрессирования между индивидами.93 Поэтому использование биомаркеров для отбора и разделения популяции пациентов, а также документирование биологических эффектов лекарств кандидатов, чрезвычайно важно при разработке лекарств. Доступность крупных, проспективных баз данных, содержащих детальные клинические, видимые, генетические и жидкостные биомаркеры является ключевой для разработке терапии, изменяющей болезнь PD, такие как Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative, прекрасно обсуживающая разработку лекарств для болезни Альцгеймера.94, 95 The Parkinson Progression Markers Initiative, основана Michael J Fox Foundation, зарегистрировала более 1000 PD и контрольных участников, при этом некоторые отслеживаются более 5 лет.96 Недавно Critical Path for Parkinson's initiative, спонсированная Parkinson's UK and the Critical Path Institute in the United States, начала стандартизировать базу данных, чтобы создать общую базу данных для комбинированного анализа Parkinson Progression Markers Initiative вместе с 4 идущими в U.K. natural history исследованиями.97 Комбинированная база данных д. содержать информацию о более 6000 пациентов с ранней PD, это делает возможным глубокий и точный анализ и моделирование, и симуляцию активностей, ранее не возможные. Демонстрация силы и пригодности подхода объединенных независимых компаний поддержаны FDA и EMA при использовании dopamine transporter imaging в качестве испытания обогащенного инструмента для отсеивания субъектов без очевидных потерь striatal dopamine нервных окончаний из клинических испытаний PD.98, 99 Кроме того, модели прогрессирования болезни из Critical Path for Parkinson's и дрюбаз данных могут позволить лучше понять прогрессирование PD и привести к разработке новых всесторонних измерений исходов, описывающих все ощущения пациентов. Эти ранее конкурентные инициативы составляют огромную, проспективную, стандартизованную базу данных ключеваых актуальных характеристик для улучшения методологии клинических испытаний и поддержки регулирующий санкций.

The Concept of Prodromal PD and Its Application to Prevention Trials


Успешное лечение PD с помощью "neuroprotective" или "модифицирующих болезнь" агентов может замедлять или останавливать прогрессирование симптомов, но не делают возможным восстановление или репарацию уже имеющихся повреждений головного мозга и периферической нервной системы. Многочисленные обзоры сконцентрировались на накоплении α-synuclein в нейронах ещё до появления моторных симптомов. Однако, появляются моторные симптомы прежде, чем бывает распознан паркинсонизм.100 Однако, в отличе от болезни Альцгеймера, где сходные наблюдения были инспирированы инициацией "превентивных" испытаний у индивидов или с генетическим риском (DIANE) или обнаруживающих очевидные доказательства амилоидной патологии головного мозга (A4), продромальные период PD характеризуется накоплением довольно неспецифических и несвязанных симптомов и признаков, таких как снижение обоняния, поведенческие нарушения быстрых движений глаз во сне и автономные дисфункции, всё это делает распознование продромального периода PD трудным в общих практических условиях. Более того, мы лишены биомаркеров патологии PD, обладающих отличительной и предсказуемой способностью амилоидных PET картин.16, 17 Чтобы осуществлять настоящие превентивные испытания при PD, мы не только нуждаемся в предсказательных биомаркерах, но и в общих знаниях внутренних болезней, гериатрии и первичного врачебного ухода, а также в информированности общества о важности распознования продромальных симптомов PD.

Digital Drug Development Tools for PD Drug Development


Ещё одним затруднением для разработки эффективной терапии болезней с медленным и варьирующим прогрессированием, таких как PD, является отсутствие чувствительных и объективных показателем прогрессирования. Кроме того, PD характеризуется значительной вариабельностью клинических симптомов между пациентами. В последнее время наблюдался взрыв мобильных приложений и цифровых технологий в области клинических испытаний.101 Использование технологий смартфонов, а также цифровых биосенсоров, которые могут генерировать тонкодисперсионные (fine-grained), непрерывные сигналы об активности и моторной функции по походке как в клинике, так и в условиях внешнего "реального мира" предоставляет возможность (1) устранять субъективность из клинических оценок, (2) повышать плотность наблюдаемых показателей, путем расширения пределов наблюдения в домашних условиях, (3) снижая затраты patient/caregiver burden клинических испытаний путем переноса наблюдений за стены клиники. Разработке таких цифровых лекарственных инструментов мешают некоторые препятствия.102 Сегодня некоторые группы, собирающие данные о PD пациентах используют цифровые технологии, но не производятся усилия для устранения разногласий. Гармонизация необходима, чтобы продемонстрировать регуляторам и агентствам, которые оплачивают медицинское обслуживание, законность и клиническую важность новых цифровых измерений.

Coda: Will We Know It When We See It?


Быстрый прогресс идентификации генетического риска для людей, связанного с нейродегенеративными заболеваниями, показал многочисленные гены, участвующие в PD. Мутации этих генов вызывают или являются главными факторами риска при PD . Биологическое понимание функции этих генов и их ролей в патогенезе болезни имеет наибольшее значение, чтобы развивать методы лечения, и там все еще необходима большая работа, прежде чем мы полностью поймем роль белков α-synuclein, GBA и LRRK2 в PD. Мы подчеркиваем 3 открытия генетических вариантов в α-synuclein, GCase и LRRK2, которые помогают попыткам разработки нового лечения. Прогесс очевиден. Несмотря на этот оптимизм необходимо подчеркнуть, что разработка этих агентов всё ещё в пеленках. Кстати, ни один из этих новых агентов в действительности не достиг состояния, чтобы считать его готовым для "проверки концепции," т.е., достиг достаточных данных, чтобы убедить индустриальных или правительственных спонсоров вкладывать средства в фазу 3 клинических испытаний. 103

Human tyrosine hydroxylase in Parkinson's disease and in related disorders
Toshiharu Nagatsu, Akira Nakashima, Hiroshi Ichinose, Kazuto Kobayashi
Journal of Neural Transmission April 2019, Volume 126, Issue 4, pp 397-409



Болезнь Паркинсона (PD) в основном обусловлена дефицитом нейротрасмиттера dopamine (DA) в полосатом теле головного мозга, что приводит к прогрессивной дегенерации nigro-striatal DA нейронов. Большинство случаев PD спорадические (sPD), и лишь небольшой процент случаев с ранним началом семейная PD (fPD, PARKs) с хромосомной локализацией и идентифицированными генами. Tyrosine hydroxylase (TH), tetrahydrobiopterin (BH4)-зависимая и железо-содержащая monooxygenase, катализирует превращение L-tyrosine в L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA), который является инициальным и скорость ограничивающим этапом в биосинтезе катехоламинов (DA, noradrenaline и adrenaline). PD затрагивает специфически TH-содержащие катехоламиновые нейроны. Наиболее заметной нейродегенерацией у пациентов с дефицитом DA является дегенерация nigro-striatal DA нейронов, которые содержат значительные количества TH. Соотв., TH, как полагают, играет определенную важную роль в патофизиологии при PD. Однако, подобное снижение TH, как полагают, является вторичным, обусловленным нейродегенерацией DA нейронов, вызываемой некими пока не установленными генетическими и средовыми факторами и поэтому дефицит TH может не играть непосредственной роли в PD. В данной работе рассматривается роль человеческой TH в патофизиологии PD, касающаяся сл. аспектов: (1) структура гена и белка человеческой TH в связи с PD; (2) сходство и различия между фенотипами связанной с возрастом sPD и fPD с ранним началом или DOPA-responsive dystonia, обусловленной дефицитом DA в полосатом теле со снижением активности TH, вызываемой мутациями или в гене TH или гене GTP cyclohydrolase I (GCH1); и (3) генетические варианты гена TH (полиморфизмы, редкие варианты и мутации) при PD, как это недавно было установлено с помощью геномного анализа.