Новый препарат стимулирует регенерацию нервов

Сигнальный путь PI3K отвечает за регуляцию клеточного метаболизма, роста, пролиферации и миграции. Его ингибирование существенно снижает эффект различных препаратов и факторов, направленных на защиту клеток от повреждения. Подобное воздействие наблюдается в случаях повреждения нейронов или кардиомиоцитов вследствие ишемии-реперфузии, при действии на клетки ионизирующего излучения. Также блокировка активности PI3K препятствует процессам регенерации нейронов и ослабляет нейропротективное действие других факторов.

Исходя из этого, авторы свежей публикации в Nature предположили, что активация PI3K может в таком случае улучшать регенеративный потенциал в том числе нейронов и кардиомиоцитов. Типичные генетические подходы к активации сигнального пути PI3K основаны на повышении экспрессии PI3Kα. Именно на эту киназу исследователи решили воздействовать при помощи химических активаторов.

Для начала исследователи провели скрининг, чтобы найти потенциальные активаторы PI3Kα человека. Они использовали липосомы, имитирующие плазматическую мембрану и содержащие 5% фосфатидилинозитол(4,5)бисфосфата — природного субстрата этой киназы. Отобранные кандидаты были дополнительно испытаны на активность в клетках человека (линия А549). Внесение химических модификаций для дальнейшего повышения эффективности и дополнительный этап селекции привели к созданию молекулы, которая фигурирует в данной работе как 1938.

Авторы продемонстрировали, что полученное вещество активировало PI3Kα, но не PI3Kβ или PI3Kδ. Дальнейшие исследования механизма указывают на то, что этот препарат не имитирует онкогенные пути активации PI3Kα (точнее, ее мутантных форм, ассоциированных с онкогенезом).

Чтобы уточнить механизм действия 1938, ученые исследовали структуру гетеродимерной PI3Kα в присутствии этого соединения. Оказалось, что 1938 связывается с PI3Kα и меняет конформацию ее каталитической субъединицы, что, по-видимому, снижает ингибиторное воздействие регуляторной субъединицы и усиливает активацию PI3Kα. Испытания на клеточной модели подтвердили влияние препарата на активность PI3Kα — обработка мышиных эмбриональных фибробластов 1938 быстро повышала уровень фосфорилирования фосфатидилинозитол(4,5)бисфосфата.

Затем исследователи приступили к определению потенциала полученного ими активатора PI3Kα в кардиопротекции и стимуляции нейрорегенерации. С помощью ex vivo модели инфаркта миокарда на сердце крыс продемонстрировали, что при введении в течение первых 15 минут 1938 существенно снижает уровень повреждений, вызванных ишемией-реперфузией. Объем очага инфаркта был существенно меньше при применении 1938; ученые связывают это с ростом уровня pAKT(S473) вследствие воздействия препарата. Данные результаты были подтверждены на мышиной in vivo модели ишемии-реперфузии сердца — аналогичным образом, там уменьшился объем поврежденной инфарктом ткани миокарда и возрос уровень pAKT(S473).

1938 также способен стимулировать регенерацию нервов — это подтверждается как на in vitro, так и на in vivo моделях. Так, в культурах нейронов дорсального корешкового ганглия крыс препарат 1938 дозозависимо усиливал рост нейритов (дендритов и аксонов). Моделирование повреждений периферических нервов на крысах показало, что однократное введение 1938 в близлежащий участок нерва стимулирует регенерацию поврежденной области. При этом восстанавливалась естественная архитектура нервного волокна и его проводимость.

Предложенное соединение способно специфично активировать PI3Kα, не затрагивая ассоциированных с онкогенезом механизмов. На животных моделях также подтвержден его терапевтический потенциал — вещество 1938 способно обеспечивать кардиопротекторное действие и стимулировать регенерацию нервных волокон. Исследователи надеются, что такие характеристики позволят новому соединению найти применение в различных областях клинической практики.

Найдены механизмы восстановления подвижности при электростимуляции после травмы позвоночника