Противоопухолевый препарат облегчает хроническую боль у мышей

Причина хронической боли, как и многих других хронических болезней, зачастую кроется в перепрограммировании генетических переключателей. Существует необходимость в лекарственных препаратах, которые будут не просто скрывать боль, как опиоиды, но «перезапускать» такие переключатели. Ученые из США провели скрининг 1057 соединений, включая многие препараты для терапии рака. Такие препараты особо интересовали авторов исследования, так как их большая часть не только препятствуют делению раковых клеток, но и эпигенетически регулируют экспрессию генов. Авторы показали на мышиных моделях, что кенпауллон снимает боль, вызванную повреждением нервов и метастазами в костях.

В центральной нервной системе позвоночных транспортер KCC2 экспрессируется только в нейронах. Он выводит ионы хлора из клеток, что подавляет распространение нервного импульса. При хронической боли ингибируется экспрессия KCC2 в нейронах дорсального рога спинного мозга. Ученые провели скрининг 1057 соединений в поисках такого, который бы повышал экспрессию KCC2. Для этого использовали мышиные первичные корковые нейроны, в которых ген Kcc2 экспрессировался совместно с люциферазой. На втором этапе скрининга измеряли количество мРНК Kcc2 и ионов хлора внутри клеток. В результате ученые выбрали противораковый препарат кенпауллон.

Для экспериментов in vivo использовали мышей, у которых хроническую боль вызывали сжатием периферических нервов и имплантацией раковых клеток в костный мозг бедренной кости. Поведенческие тесты показали, что кенпауллон успешно купировал боль у обеих мышиных моделей. Эффект зависел от дозы. Облегчение боли регистрировали не сразу, но в течение длительного времени. То есть, скорее всего, эффект был связан с эпигенетической регуляцией экспрессии генов. Побочного воздействия на центральную нервную систему выявлено не было.

В нейронах дорсального рога спинного мозга мыши кенпауллон повышал экспрессию Kcc2 на уровне мРНК и белка. Авторы изучили молекулярный механизм обнаруженного эффекта. Кенпауллон ингибирует киназу GSK3β, которая фосфорилирует белки. Целью GSK3β в нейронах является в том числе дельта-катенин. Фосфорилированный дельта-катенин элиминируется.

Авторы обнаружили два сайта связывания дельта-катенин в промоторе Kcc2 (они же сайты связывания белка Каизо) и показали, что он активирует экспрессию KCC2. Таким образом, кенпауллон ингибирует GSK3β, что не дает ему снизить концентрацию дельта-катенина в клетке. Большое количество дельта-катенина приводит к высокому уровню экспрессии KCC2.

Выявленный механизм подтвердили в следующей серии экспериментов. В спинномозговую жидкость мышей вводили вектор AAV9, несущий ген дельта-катенина с мутацией, которая не позволят GSK3β его фосфорилировать. Авторы подтвердили экспрессию трансгена в нейронах, прежде всего в спинном мозге. Введение вирусного вектора снимало боль у мышей с повреждением периферических нервов.

Таким образом, канпауллон и другие ингибиторы киназ, а также генная терапия дельта-катенином могут быть эффективны для терапии хронической боли, вызванной повреждением нервов и метастазами в костях. Также есть вероятность, что они помогут и при других расстройствах, ассоциированных с низкой экспрессией KCC2.