Dokument: Präklinische Untersuchungen und therapeutische Bewertung eines neuartigen Peptidliganden im ALS spezifischen SOD1*G93A Mausmodell

Titel:	Präklinische Untersuchungen und therapeutische Bewertung eines neuartigen Peptidliganden im ALS spezifischen SOD1*G93A Mausmodell
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=57960
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20211112-075921-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Post-Schulz, Julia [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 11,09 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 04.11.2021 / geändert 04.11.2021
Beitragende:	Prof. Dr. Willbold, Dieter [Gutachter] Prof. Dr. Langen, Karl-Josef [Gutachter]
Stichwörter:	Amyotrophe Lateralsklerose, SOD1 Mausmodell, D-Peptid, Therapiestudie, Verhaltens- und motorische Tests, Neuroinflammation
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Die amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist durch die progressive Degeneration der Motoneuronen im zentralen Nervensystem gekennzeichnet. Klinisch führt die ALS zu einer Muskelschwächung durch Atrophie der Skelettmuskulatur bis hin zum Tod der Patienten, meist durch Atemstillstand. Eine heilende Behandlung der ALS gibt es bis heute nicht. Derzeit zugelassene Medikationen bewirken ausschließlich eine Verzögerung der klinischen Symptome und erweitern nur geringfügig die Überlebenszeit, ohne die kausale Ursache der Erkrankung zu behandeln. Die Arbeiten unserer Forschungsgruppe zielen auf die Entwicklung kausaler Therapien gegen neurodegenerative Erkrankungen ab. Im Fokus unserer Forschung stehen dabei mittels Spiegelbild-Phagendisplay selektierte Peptidliganden, die nur aus D-enantiomeren Aminosäureresten bestehen. Eines dieser sogenannten „D-Peptide“ ist RD2RD2. In einer Therapiestudie mit einem Mausmodell der Alzheimer’schen Demenz zeigte die Behandlung mit RD2RD2 in vivo einen vielversprechend antiinflammatorischen Effekt. Zur Charakterisierung der potentiell antiinflammatorischen Wirkung von RD2RD2, wurde eine Erkrankung mit einem etablierten Tiermodell gesucht, in dem neuroinflammatorische Prozesse eine Funktion in der Krankheitsprogression spielen. Obwohl die genaue Pathophysiologie der ALS bisher unbekannt ist, belegt eine zunehmende Anzahl von Studien, dass die Neuroinflammation in der Pathogenese der ALS ein Treiber der Krankheitsprogression ist, sowohl in Patienten, als auch in transgenen Mäusen mit einer Mutation im Gen, das für die Superoxiddismutase 1 (SOD1) kodiert, ist. Die transgenen SOD1 Mäuse tragen multiple Genkopien des mutierten Transgens, das eine Punktmutation (G93A) in der DNA enthält und für SOD1 kodiert. Unter Verwendung von weiblichen transgenen SOD1*G93A Mäusen und nicht-transgenen Wildtyp Geschwistertieren wurde die ALS-ähnliche Pathogenese und die Entwicklung des motorisch-neurodegenerativen Phänotyps der Tiere in Verhaltens- und motorischen Koordinationstests über mehrere Wochen studiert und charakterisiert. Anschließend an die Etablierung des SOD1*G93A Mausmodells, wurde in einer ersten präklinischen Studie (intraperitoneal) das therapeutisch antiinflammatorische Potential von RD2RD2 auf die Krankheitsprogression und Neuroinflammation in vivo untersucht. Placebo-behandelte, transgene und nicht-transgene Geschwistertiere dienten als Kontrollen. Die Behandlung der transgenen SOD1*G93A Mäuse verlangsamte die Progression des neurodegenerativen Phänotyps und reduzierte die motorischen Defizite, während sich der motorisch-neurodegenerative Phänotyp in der Placebo-behandelten Gruppe über die Versuchsdauer entwickelte. Des Weiteren reduzierte die Behandlung mit RD2RD2 im Gehirn die Aktivierung von Gliazellen und beugte einer Degeneration von Neuronen vor. In der zweiten Therapiestudie (per oral) wurde untersucht, ob RD2RD2 auch nach oraler Applikation therapeutisches Potential besitzt. Die orale Behandlung führte bei RD2RD2-behandelten, transgenen SOD1*G93A Mäusen zu einer signifikant gesteigerten Leistung in den Verhaltens- und motorischen Koordinationstests im Vergleich zu den Placebo-behandelten, transgenen Geschwistertieren. Zudem stagnierte die Entwicklung des neurodegenerativen Phänotyps in RD2RD2-behandelten, transgenen SOD1*G93A Mäusen. Immunhistochemische Analysen ergaben eine signifikante Reduktion aktivierter Gliazellen und eine Protektion reifer und cholinerger Neurone im Gehirn von RD2RD2-behandelten, transgenen SOD1*G93A Mäusen, verglichen mit Placebo-behandelten, transgenen Geschwistertieren. Zusätzliche biochemische Analysen mittels eines Multiplex-Immunoassays wiesen eine Normalisierung verschiedener Zytokine im Plasma von RD2RD2-behandelten, transgenen SOD1*G93A Mäusen in Richtung der gemessenen Konzentrationen von nicht-transgenen Mäusen auf. Zuletzt wurde eine Überlebensstudie durchgeführt. Hierbei wurde untersucht, ob die Behandlung mit RD2RD2 (per oral) einen Einfluss auf das Überleben der transgenen ALS Mäuse hat. Zusätzlich wurde eine Gruppe von nicht-transgenen Mäusen mit derselben Dosis RD2RD2 wie die transgenen Tiere täglich behandelt, um zu evaluieren, ob die Behandlung mit RD2RD2 unerwünschte Nebenwirkungen aufweist. Die in der Überlebensstudie gewonnenen Daten waren in Bezug auf die vorherigen Studienergebnisse nicht auswertbar. In einer nachträglichen Überprüfung der Peptidcharge stellte sich heraus, dass es sich bei dem angenommen D-RD2RD2, um die L-enantiomere Form des Peptids handelte. Die antiinflammatorischen und neuroprotektiven Effekte nach der Behandlung mit D-RD2RD2 im transgenen SOD1*G93A Mausmodell in den präklinischen Therapiestudien, qualifizieren D-RD2RD2 für die weitere Entwicklung und Prüfung einer krankheitsmodifizierenden Behandlung der ALS. Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is characterised by progressive degeneration of motor neurons in the central and peripheral nervous systems. Clinically, ALS leads to muscle weakness due to atrophy of the skeletal muscles and even death of patients, usually due to respiratory failure. To date, there is no curative treatment for ALS and currently approved treatments delay the clinical symptoms and marginally extend survival without targeting the cause of ALS. Our research group works on the development of therapeutic compounds for the treatment of neurodegenerative diseases. We focus on peptide ligands selected by mirror image phage display, which consists solely of D-enantiomeric amino acid residues. One of these "D-peptides" is RD2RD2. A treatment study with a mouse model of Alzheimer's disease showed a remarkable anti-inflammatory effect of RD2RD2 in vivo. To characterise the potential anti-inflammatory effect of RD2RD2, it was sought a disease with an established experimental animal model wherein neuroinflammatory processes play a function in disease progression. Although the underlying pathophysiology of ALS is still to a large extent unknown, an increasing evidence of studies demonstrate that neuroinflammation is a driver of disease progression in the pathogenesis of ALS patients and the transgenic SOD1 mouse models. The transgenic mice carry multiple gene copies of a mutant transgene containing a point mutation (G93A) in the DNA encoding the superoxide dismutase 1 (SOD1). ALS-like pathogenesis and development of the neurodegenerative phenotype were studied in female transgenic SOD1*G93A mice and non-transgenic wildtype littermates (controls) using behavioural and motor coordination tests over several weeks. Subsequent to the characterisation of the SOD1*G93A mouse model, a first preclinical in vivo study (intraperitoneal) was evaluated the therapeutic anti-inflammatory potential of RD2RD2 towards disease progression and neuroinflammation. Placebo-treated transgenic and non-transgenic littermates were used as controls. Treatment of SOD1*G93A transgenic mice prevented progression of the neurodegenerative phenotype and further motor deficits in compare to placebo-treated transgenic animals. Moreover, RD2RD2 treatment decreased glial cell activation in the brain and prevented degeneration of neurons. A second treatment study (per oral) was examined whether RD2RD2 also has therapeutic potential after oral administration. Oral treatment significantly resulted in an increased performance of RD2RD2- vs placebo-treated SOD1*G93A mice in behavioural and motor coordination tests. In addition, development of the neurodegenerative phenotype stagnated. Immunohistochemical analysis revealed a significant reduction in activated glial cells and neuroprotection of mature and cholinergic neurons in the brain of RD2RD2- vs placebo-treated SOD1*G93A mice. Additional biochemical analysis using a multiplex immunoassay indicated normalisation of several plasma cytokines in RD2RD2- vs placebo-treated SOD1*G93A mice towards concentrations found in non-transgenic littermates. Thus, a survival study was performed. It was investigated whether the treatment with RD2RD2 (per oral) had an effect on the survival of the transgenic SOD1 mice. In addition, a group of non-transgenic littermates was treated daily with an equal dosage of RD2RD2 to evaluate whether RD2RD2 treatment had any adverse side effects. The data of survival study were not evaluable with regard to the previous studies. In a posterior examination of the peptide batch, it was discovered that the assumed D-peptide was actually the L-enantiomeric form of the peptide. The anti-inflammatory and neuroprotective effects of D-RD2RD2 treatment of the first two therapy studies in the SOD1*G93A transgenic mouse model qualify D-RD2RD2 for further development and testing strategies towards a disease modifying treatment of ALS.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	12.11.2021
Dateien geändert am:	12.11.2021
Promotionsantrag am:	23.03.2021
Datum der Promotion:	14.05.2021