Αναζήτηση νέων θεραπευτικών στόχων για νευροεκφυλιστικές παθήσεις με προσεγγίσεις γονιδιωματικής

Abstract

Neurodegenerative diseases are chronic, progressive disorders primarily affecting the Central Nervous System. They represent a serious global healthcare issue, and the majority of currently available treatments are symptomatic or palliative. The Mesio-Temporal Lobe Epilepsy (MTLE) syndrome is an intractable neurodegenerative disease characterized by the recurrence of spontaneous focal seizures in mesial temporal structures of the limbic system of the brain and often associated with hippocampal sclerosis (HS). Clinical management of MTLE is challenging, since it is associated with pharmacoresistance and is the most common type of epilepsy referred for resective surgery. The aim of this study was to characterize the molecular mechanisms implicated in MTLE pathogenesis and progression, in order to identify novel therapeutic targets for MTLE, through genomic approaches. To achieve this goal, whole genome expression analysis with microarrays was performed on an experimental model that simulates human MTLE, obtained by intrahippocampal kainate (KA) injection in the mouse, at three time points representing distinct stages of MTLE. A multi-level bioinformatical analysis and data mining approach followed, in order to characterize the molecular changes that may affect epileptogenesis and disease progression, and identify central regulatory molecules that may control the observed changes and can serve as candidate therapeutic targets for MTLE. The analysis resulted in the identification of multiple significantly changed genes and molecular pathways at each KA-MTLE stage interrogated, and provided leads for further investigation. Accordingly, additional steps were taken to assess the role of NADPH oxidase complex in epileptogenesis. Furthermore, global transcriptomic analysis was applied and on hippocampal samples from patients with MTLE-HS, inorder to elucidate the molecular mechanisms associated with this prominent histopathological feature of MTLE. This study provides a comprehensive analysis of hippocampal expression profile during the course of MTLE development and progression, and interrogates novel candidate therapeutic targets for MTLE.

Οι νευροεκφυλιστικές παθήσεις είναι χρόνιες, σταδιακά επιδεινούμενες διαταραχές που προσβάλλουν κυρίως το Κεντρικό Νευρικό Σύστημα. Αποτελούν ένα σοβαρό πρόβλημα υγείας παγκοσμίως, ενώ η πλειονότητα των διαθέσιμων θεραπευτικών προσεγγίσεων είναι συμπτωματικές ή παρηγορητικές. Το σύνδρομο της Επιληψίας του Έσω Κροταφιαίου Λοβού (ΕΕΚΛ) είναι μια δυσίατη νευροεκφυλιστική πάθηση που χαρακτηρίζεται από αυθόρμητες επαναλαμβανόμενες εστιακές κρίσεις στις έσω κροταφικές δομές του μεταιχμιακού συστήματος του εγκεφάλου, και συνδέεται συχνά με σκλήρυνση του ιπποκάμπου (ΣΙ). Η κλινική αντιμετώπιση της ΕΕΚΛ αποτελεί μια πρόκληση, καθώς εμφανίζει ανθεκτικότητα στη φαρμακευτική αγωγή και είναι ο τύπος επιληψίας που παραπέμπεται συχνότερα για χειρουργική αντιμετώπιση. Ο σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν ο χαρακτηρισμός των μοριακών μηχανισμών που εμπλέκονται στην παθογένεση και την εξέλιξη της ΕΕΚΛ, ώστε να εντοπιστούν νέοι υποψήφιοι θεραπευτικοί στόχοι, με προσεγγίσεις γονιδιωματικής. Για το σκοπό αυτό, πραγματοποιήθηκε ανάλυση της έκφρασης ολόκληρου του γονιδιώματος με μικροσυστοιχίες σε ένα πειραματικό μοντέλο που προκύπτει με μικροέγχυση καϊνικού οξέος (ΚΑ) στον ιππόκαμπο και προσομοιάζει στο ανθρώπινο σύνδρομο, σε τρία χρονικά σημεία που αντιστοιχούν σε διακριτά στάδια της ΕΕΚΛ. Ακολούθησε εντατική βιοπληροφορική ανάλυση και εξόρυξη δεδομένων, για το χαρακτηρισμό των μοριακών αλλαγών που ενδέχεται να σχετίζονται με την παθογένεση και την εξέλιξη της ΕΚΚΛ, και τον εντοπισμό κεντρικών ρυθμιστικών μορίων που μπορεί να ελέγχουν τις παρατηρούμενες αλλαγές και μπορούν να αποτελέσουν υποψήφιους θεραπευτικούς στόχους για την ΕΕΚΛ. Η ανάλυση οδήγησε στην ανακάλυψη πολυάριθμων σημαντικά αλλαγμένων γονιδίων και μοριακών μονοπατιών σε κάθε στάδιο του συνδρόμου που μελετήθηκε, ένω προέκυψαν ευρήματα που έχρηζαν περαιτέρω διερεύνησης, και πραγματοποιήθηκαν επιπρόσθετα πειράματα για τη διερεύνηση του ρόλου του συμπλόκου της οξειδάσης NADPH στην παθογένεση της ΕΚΚΛ. Επιπροσθέτως, πραγματοποιήθηκε ανάλυση της έκφρασης ολόκληρου του γονιδιώματος σε δείγματα ιππόκαμπου ασθενών με ΕΕΚΛ-ΣΙ, για το χαρακτηρισμό των μοριακών μηχανισμών που σχετίζονται με αυτό το ιστοπαθολογικό εύρημα της ΕΕΚΛ. Η παρούσα μελέτη αποτελεί μια λεπτομερή ανάλυση του προφίλ έκφρασης του ιππόκαμπου κατά τη διάρκεια της παθογένεσης και εξέλιξης του συνδρόμου της ΕΕΚΛ, και εξετάζει νέους υποψήφιους θεραπευτικούς στόχους για την πάθηση αυτή.