Une thérapie révolutionnaire à base de polymères s'avère prometteuse pour inverser les symptômes de la maladie de Huntington en empêchant les amas de protéines toxiques.
Dans une étude transversale longitudinale publiée dans Avancées scientifiques, les chercheurs ont développé un polymère de type protéine (PLP) et ont étudié sa capacité à inhiber la liaison de la protéine contenant de la valosine (VCP) à la huntingtine mutante (mtHtt) dans des modèles de maladie de Huntington (HD).
Ils ont découvert que le PLP empêchait l’autophagie mitochondriale dans les modèles HD, présentait une stabilité élevée et une longue demi-vie de circulation, et montrait une bioactivité et un potentiel thérapeutique supérieurs chez les souris transgéniques HD, surpassant les peptides traditionnels.
Sommaire
Arrière-plan
La MH est une maladie neurodégénérative héréditaire grave marquée par un dysfonctionnement moteur, un déclin cognitif et des taux de suicide élevés. Elle résulte d'une mutation génétique conduisant à la production de mtHtt, qui perturbe la fonction cellulaire en se liant au VCP, provoquant une mitophagie excessive et la mort neuronale.
Les traitements actuels sont pour la plupart symptomatiques et n’empêchent pas la progression de la maladie. Bien que les médicaments à base de peptides présentent un potentiel pour cibler les mécanismes moléculaires de la MH, ils souffrent souvent d'une pharmacocinétique médiocre, d'une dégradation rapide et d'une pénétration cellulaire limitée.
Pour résoudre ces problèmes, les chercheurs de la présente étude ont développé des PLP pour empêcher la liaison VCP-mtHtt. En outre, ils ont étudié l’efficacité et les propriétés de ces peptides, soulignant leur potentiel en tant que traitement durable et efficace de la MH.
À propos de l'étude
Le peptide HV3 a été modifié pour empêcher la liaison disulfure et améliorer l'absorption cellulaire en ajoutant des résidus chargés. Quatre séquences peptidiques ont été synthétisées, attachées à un dérivé du norbornène et polymérisées. Les PLP (P1-P4) ont été caractérisés par résonance magnétique nucléaire et chromatographie d'exclusion de taille avec diffusion de la lumière sous plusieurs angles. Les cellules HdhQ111 et HEK293T traitées avec HV3-TAT ou PLP ont été évaluées pour leur viabilité cellulaire, leur liaison aux protéines, leur localisation mitochondriale et leur morphologie. L'affinité de liaison au VCP a été mesurée par interférométrie à biocouche.
La stabilité protéolytique de P1 a été testée par rapport à la pronase, à la chymotrypsine, à l'élastase et à la pepsine par électrophorèse sur gel et chromatographie liquide haute performance (HPLC). La stabilité du sérum a été évaluée. Un test fluorogène EDANS-DABCYL a été utilisé pour évaluer la résistance aux enzymes, et des tests sur les microsomes hépatiques ont été effectués pour examiner la dégradation par HPLC. La bioactivité post-traitement a été testée sur des cellules HdhQ111.
L'hémocompatibilité a été évaluée par le temps de coagulation activé (ACT) et l'activité hémolytique afin d'évaluer les effets sur la coagulation sanguine et la stabilité des globules rouges pour P1 et HV3-TAT. Un test immuno-absorbant lié à l'enzyme C3a a testé l'activation du complément à des doses thérapeutiques et plus élevées. Pour in vivo pharmacocinétique et de biodistribution, une quantification activée par le P1 marqué au gadolinium a été effectuée dans le sang et les tissus après une injection intraveineuse chez la souris. La toxicité a été évaluée chez des souris sauvages en bonne santé sur une période de deux mois. Les modèles de souris ont été traités avec P1, HV3-TAT ou une solution saline pour des tests d'efficacité, avec des évaluations de la coordination motrice, du poids corporel et de la neuropathologie. Le Western blot et l'immunohistochimie ont été utilisés pour analyser les marqueurs neuronaux, l'agrégation de mtHtt et la translocation mitochondriale de VCP.
Résultats et discussion
Les PLP ont amélioré la viabilité cellulaire et bloqué efficacement les interactions VCP/mtHtt, P1 étant choisi pour une étude plus approfondie en raison de ses propriétés optimales d'absorption et de charge. La microscopie confocale et la cytométrie en flux ont confirmé l'absorption cellulaire et la localisation mitochondriale efficaces de P1, ainsi que la prévention de la fragmentation mitochondriale. La constante de dissociation de P1 s'est avérée 150 fois inférieure à celle de HV3-TAT, attribuée à des taux d'arrêt plus lents et à une stabilité de liaison améliorée due à la multivalence.
P1 a démontré une forte stabilité protéolytique, maintenant sa structure après exposition à plusieurs protéases et montrant une stabilité élevée dans 10 % et 25 % de sérum bovin fœtal, contrairement au HV3-TAT rapidement dégradé. Les analyses fluorogènes et microsomiques hépatiques ont confirmé une dégradation minime de P1, tandis que HV3-TAT se dégradait rapidement. De plus, les cellules HdhQ111 traitées avec une enzyme ou un P1 prétraité avec du sérum ont maintenu leur viabilité, tandis que HV3-TAT a perdu son efficacité après le prétraitement.
Les études d'hémocompatibilité n'ont montré aucun impact significatif sur la coagulation de P1 aux niveaux thérapeutiques, et P1 présentait une activité hémolytique et une activation du complément négligeables par rapport aux témoins. La pharmacocinétique de P1 a démontré une demi-vie de distribution initiale de 20 minutes et une demi-vie d'élimination prolongée de 152 heures, avec une localisation primaire dans le foie et les reins et une faible présence dans le système nerveux central (SNC).
Les tests de toxicité n'ont montré aucune pathologie significative chez les souris de type sauvage dans les groupes de traitement. Dans le modèle transgénique R6/2, P1 a amélioré le comportement moteur, atténué la perte de poids corporel et prolongé la survie, avec des effets plus prononcés que HV3-TAT.
Les marqueurs neuropathologiques (phosphoprotéine de 32 kDa régulée par la dopamine et l'AMPc, protéine de densité post-synaptique et facteur neurotrophique dérivé du cerveau) étaient significativement élevés chez les souris traitées par P1, avec une agrégation réduite de mtHtt et une translocation mitochondriale de VCP, indiquant une neuroprotection et un alignement avec l'hypothèse. mécanisme thérapeutique.
Conclusion
En conclusion, l’étude a démontré que les polymères peptidiques en brosse, créés par polymérisation tolérante aux groupes fonctionnels, offrent une approche thérapeutique prometteuse, démontrant la stabilité, la pénétration cellulaire et la perturbation efficace des interactions protéiques liées à la maladie dans le SNC. Contrairement aux polymères traditionnels qui servent de supports de médicaments, ces polymères agissent comme des agents thérapeutiques actifs, potentiellement généralisables pour cibler les interactions protéiques difficiles à traiter.
Le succès de la plateforme dans ce modèle encourage un développement ultérieur, notamment pour optimiser le passage de la barrière hémato-encéphalique, et suggère une efficacité potentielle dans les neurones MH d'origine humaine, soutenant son potentiel thérapeutique translationnel.
