ND523, a novel NRF2 inducer through KEAP1 inhibition, for the treatment of Alzheimer’s and age-related diseases

• Autores: Eric del Sastre López
• Directores de la Tesis: Manuela García López (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2023
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 143
• Tribunal Calificador de la Tesis: María Isabel Rodríguez Franco (presid.), Ana Isabel Rojo Sanchís (secret.), Mª Dolores Martín de Saavedra Álvarez Uribarri (voc.), Elena Tortosa Binacua (voc.), Tobias Engel (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Farmacología y Fisiología por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Ciencias médicas
    • Patología
      • Neuropatología
    • Farmacología
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • El envejecimiento es un proceso fisiológico considerado como el principal factor de riesgo para el padecimiento de enfermedades neurodegenerativas (NDDs), tales como la enfermedad de Alzheimer (EA). La EA es una enfermedad multifactorial sin tratamiento efectivo, solo con tratamientos sintomáticos disponibles. El factor de transcripción (FT) NRF2 es el principal regulador de la respuesta antioxidante y frente a estrés electrófilo, encargándose de regular más de 250 genes. Los niveles de NRF2 se ven afectados durante el envejecimiento y especialmente en la EA, cayendo drásticamente. Por ello, incrementando estos valores se podrían mejorar los mecanismos patogénicos implicados en la EA; tales como la neuroinflamación, el estrés oxidativo y la proteostasis defectiva. La mayoría de los compuestos usados para inducir NRF2 son electrófilos; con baja selectividad y efectos inespecíficos. En la práctica clínica, el dimetil fumarato (DMF) es la principal terapia usada como primera línea para el tratamiento de la esclerosis múltiple remitente-recurrente, produciendo leucopenia y problemas gastrointestinales como efectos secundarios. La investigación referente a la inducción de NRF2 se ha dirigido al descubrimiento de nuevos compuestos capaces de inducir este FT de una manera más específica afectando a la interacción directa entre NRF2 y su principal proteína represora KEAP1, actuando como inhibidores de la interacción proteína-proteina (IPP). Los IPP descubiertos ante la proteína KEAP1 presentan una baja biodisponibilidad y no son muy potentes en cuanto a la inducción de NRF2.

    Dentro de un programa de descubrimiento de fármacos dirigidos al sistema nervioso central, hemos identificado a ND523, un compuesto con buenas propiedades fisicoquímicas que podría cruzar la barrera hematoencefálica por difusión pasiva y capaz de inducir NRF2 en el rango micromolar, evitando efectos tóxicos. Este compuesto induce NRF2 por su interacción directa con KEAP1, alojándose en un bolsillo hidrofóbico y por ello produciendo un aumento en su estabilidad. El compuesto ND523 reduce la respuesta inflamatoria ante el lipopolisacárido bacteriano (LPS) tanto in vitro como in vivo, reduciendo mediadores inflamatorios como el óxido nítrico (ON) y citoquinas proinflamatorias tales como IL1beta o TNFalfa. Este efecto es dependiente de NRF2 confirmado con ratones KO en dicho FT. Además, es capaz de reducir el pico inflamatorio y acelerar la resolución de la inflamación produciendo una restauración en los niveles de quimiocinas implicadas en el proceso. Además, ND523 restaura el déficit cognitivo producido por el proceso neuroinflamatorio causado por dicha endotoxina. Teniendo en cuenta la mejora de la respuesta inflamatoria decidimos estudiarlo en modelos de taupatía.

    Hay una relación directa entre la proteína tau y el déficit cognitivo producido en pacientes que sufren EA. Descubrimos que el compuesto ND523 era capaz de inducir NRF2 en neuronas, tenía buena biodisponibilidad oral llegando al cerebro e induciendo dicho FT in vivo. Este compuesto reduce las especies hiperfosforiladas de la proteína tau en modelos de taupatía originados por la inyección bihipocampal de partículas adenoasociadas (AAV) que expresan la proteína tau humana con la mutación P301L; sobre todo reduciendo las especies insolubles, las más patológicas. Además, es capaz de evitar el déficit cognitivo de ratones C57BL/6J adultos y envejecidos producido por el AAVhTau.

    La EA presenta patología amiloide junto a la patología tau; por ello decidimos estudiar el efecto del compuesto en ratones APP/Tau. Este modelo genético presenta la mutación P301L en la proteína tau humana y la mutación V717I en la proteína precursora de amiloide (APP), generando el desencadenamiento de ambas patologías. En cultivos organotípicos de hipocampo de ratones de 18 meses descubrimos que el compuesto disminuía la muerte celular y se observó una tendencia a reducir las especies reactivas de oxígeno. Además, el tratamiento oral en ratones de ambos sexos durante 35 días con el compuesto ND523 evitó el déficit cognitivo en un test de memoria espacial.

    Los resultados de esta Tesis Doctoral proponen un nuevo compuesto, ND523, como un potencial tratamiento para la EA, además de otras enfermedades relacionadas con el envejecimiento mediante la inducción de NRF2 producida por la inhibición directa de KEAP1, su proteína represora.