在许多相关动物模型中,PARP的过度激活与遗传性光感受器退化有关。在这里,我们表明,最近被批准用于治疗卵巢癌的第三代PARP抑制剂奥拉帕尼,以纳摩尔浓度在体外和体内挽救了突变型光受体。这些结果突出了奥拉帕尼作为一种候选药物的快速临床转化为治疗目前仍然无法治疗的遗传性视网膜变性。
在许多视网膜变性动物模型中,致病基因突变导致cGMP水平失调。在rd1rod光感受器中,cGMP水平升高是因为它们的非功能性磷酸二酯酶(PDE6),这与PARP的过度激活和光感受器PAR积累8,9密切相关。有趣的是,奥拉帕尼抑制被认为是cGMP信号下游的PARP可以显著降低异常高的cGMP水平。这一发现对应于从PARP-1KOmice9中获得的视网膜感光细胞cGMP水平降低的类似观察。然而,在离体冠状动脉中抑制PARP对cGMP的作用却恰恰相反:PARP抑制剂ABT-888和INO1001增加了一氧化氮合酶(NOS)和可溶性冠状动脉环化酶(sGC)的活性,从而导致cGMP产量的净增加。
然而,在光感受器中NOS和sGC29均未表达,因此无法通过这种途径提高cGMP。相反,在光感受器中,PARP活性和cgc-信号通路可能以至少两种可能的方式连接:(1)通过PARP依赖的基因表达调控,这可能与GC或GC调节酶有关。(2)通过cGMP的间隙,通过atp结合盒家族(ABC)泵将cGMP送入细胞外空间。由于过度的PARP活性而导致的ATP消耗会损害ATP驱动的cGMP去除,而抑制PARP则会挽救这种效果。后一种可能性也可以解释为什么PARP抑制对PAR积累的影响(下降到大约。三分之一)比对cGMP积累的影响更明显(降至约1/3)。70%)。在未来,研究这些负反馈效应以识别进一步的退化过程的介质可能是有趣的。
表观遗传学可能在视网膜的程序性细胞死亡中发挥重要作用。通过PARP-DNA复合物的改变以及相应的DNA复制和转录的改变,PARP抑制剂可以导致表观遗传标记的间接改变,这可能与它们对PARP催化活性的直接影响无关35。此外,PARP的激活可能与组蛋白去乙酰化酶(HDAC)的上游活性有关。虽然HDAC和PARP都影响组蛋白和染色质结构,表观遗传过程也可能针对DNA结构。其中一个阻遏因子标记是5mC,它被认为可以招募蛋白来介导辅阻遏因子复合物的激活以达到目标启动子。
在rd1视网膜变性中,TUNEL染色显示5mC和5hmC均增加并共定位。5hmC是由5mC通过易位(Tet)活性生成的,并可被Tet家族成员进一步加工为5-甲酸胞嘧啶(5fC)和5-羧基胞嘧啶(5caC)。5hmC似乎是增强子的活性标记,因此5mC和5hmC可能在DNA甲基化的动态调控中相互作用。因此,5mC和5hmC的平衡可能对有丝分裂后神经元的稳态很重要,其中5hmC特别丰富。研究发现,rd1视网膜中光感受器的丢失伴随着高水平的5mC和5hmC,这两种修饰似乎与TUNEL和PAR20共定位。提示DNA高甲基化在视网膜细胞死亡中起重要作用。
虽然所有5mC阳性细胞都是TUNEL阳性,但并非所有5hmC阳性细胞都是如此。这意味着DNA的高甲基化可能遵循一个特定的序列,即死亡的细胞首先变成5hmC,然后5mC阳性。由于奥拉帕尼治疗没有降低5mc和5hmC水平,胞嘧啶甲基化可能是PARP活性过高的上游,或者可能是cGMP水平失调后的平行过程的结果。
先前的几项研究表明,抑制PARP是治疗rp的一种策略;然而,现在重要的是确定PARP抑制剂适合长期使用在慢性人类疾病。近年来,许多PARP抑制剂已经进行了临床试验——大部分是用于癌症治疗——并且现在可以获得大量的人类耐受性和疗效数据。这反过来应该促进和加速用于RP的PARP抑制剂的临床试验和用途。在癌症治疗中,抑制PARP的目的是破坏DNA修复从而导致细胞死亡,而在视网膜神经退行性变中,需要防止PARP的病理过度激活。奥拉帕尼是一种新型PARP抑制剂,对PARP-1和-224特异性增强,2014年被批准用于治疗BRCA1/2突变阳性的卵巢癌。在我们的视网膜外植体培养中,奥拉帕尼显着减少了PARylation和细胞死亡,相反,增加了光感受器生存已经在0.1°M。
此外,治疗范围很大,只有浓度高出约200倍才显示出毒性作用。而另一种PARP抑制剂,PJ-34,被发现可以减少20%的ONL细胞死亡,在最具有保护作用的浓度为6大鼠M8时,0.1大鼠M奥拉帕尼可以减少50%的细胞死亡。此外,在体外P17处仍可见保护作用,直到P24处才有明显的有害作用。然而,奥拉帕尼在体内的应用仍然面临着向光感受器持续递送的问题。虽然在P11处的PARP抑制引起了在P13处TUNEL阳性死亡细胞的短暂减少,但在P15处,这种对细胞死亡的影响不再显著,尽管在这个时间点存活的光感受器数量仍然更高。因此,未来确定能在尽可能少的应用情况下实现奥拉帕尼长期玻璃体内释放的药物给药载体40将是非常重要的。
在这里,我们表明,临床批准的PARP抑制剂奥拉帕尼(利普卓)在rd1视网膜外植体培养中显著增加了短期和长期的光受体存活。此外,PARP抑制显著降低了cGMP水平,但对DNA甲基化没有明显影响。值得注意的是,单次玻璃体内注射奥拉帕尼显著地保留了rd1光感受器,直到注射后4天。这些发现的重要性在于奥拉帕尼已经被临床应用,并且被认为是安全的。这可能使奥拉帕尼治疗RP和相关的视网膜神经退行性疾病的快速临床转化和发展成为可能,可以采用眼部局部治疗(如玻璃体腔注射),甚至可以采用全身治疗。奥拉帕尼在老挝卖多少钱?详情请扫码咨询:
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