Potentielle therapie neurodegenerativer retinopathien über die aktivierung des BDNF-TrkB-signalweges mittels modifizierten aptamers

Abstract

Degenerative eye diseases such as diabetic retinopathy, glaucoma or retinitis pigmentosa have been the subject of research in recent years, so that more and more studies are available on possible therapies. The BDNF neurotrophic factor is a promising growth factor, which unfolds its effects via the membrane receptor zrokinases B (TrkB) and which fulfills many critical functions in the central nervous system (CNS). The present work intends on the one hand to imitate the neuroprotective effect of BDNF by using an already published aptamer, and on the other hand to avoid the undesired side effects. First of all, the the aptamer showed no impairment in retinal cells and in retinal explants. In a further step, both retention time and binding efficiency of the TrkB aptamer to retinal cells and to retinal explants were confirmed. It was also demonstrated not only that the TrkB aptamer activates the BDNF signaling pathway, but also that it binds specifically. After the specificity of the TrkB aptamer was confirmed, a long-term incubation was carried out for several days. As a result, the long cultivation with the TrkB aptamer had a neuroprotective effect. Subsequently, the neuroprotective effect of the TrkB aptamer was confirmed in an already established retinal cobalt chloride (CoCl2) damage model. With the acquisition of the new research results, it is hoped that they will make a significant contribution to the development of new therapeutic options for degenerative retinal diseases.

Εκφυλιστικές οφθαλμικές παθήσεις όπως η διαβητική αμφιβληστροειδοπάθεια, το γλαύκωμα ή η μελαγχρωστική αμφιβληστροειδίτιδα αποτελούν αντικείμενο έρευνας τα τελευταία χρόνια, έτσι ώστε να διατίθενται όλο και περισσότερες μελέτες για πιθανές θεραπείες. Ο νευροτροφικός παράγοντας BDNF είναι ένας πολλά υποσχόμενος αυξητικός παράγοντας, ο οποίος ξεδιπλώνει τα αποτελέσματά του μέσω του μεμβρανικού υποδοχέα τυροκινάσων Β (TrkB) και ο οποίος εκπληρώνει πολλές κρίσιμες λειτουργίες στο κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ). Η παρούσα εργασία σκοπεύει αφενός να μιμηθεί τη νευροπροστατευτική δράση του BDNF χρησιμοποιώντας ένα ήδη δημοσιευμένο απταμερές και αφετέρου να αποφύγει τις ανεπιθύμητες παρενέργειες. Πρώτα απ 'όλα, το απταμερές δεν έδειξε βλάβη στα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς και στα εκφυτεύματα του αμφιβληστροειδούς. Σε ένα περαιτέρω βήμα, επιβεβαιώθηκαν τόσο ο χρόνος κατακράτησης όσο και η αποτελεσματικότητα δέσμευσης του απταμερούς TrkB σε κύτταρα αμφιβληστροειδούς και σε εκφυτεύματα αμφιβληστροειδούς. Αποδείχθηκε επίσης όχι μόνο ότι το απταμερές TrkB ενεργοποιεί το μονοπάτι σηματοδότησης BDNF, αλλά και ότι δεσμεύεται ειδικά. Αφού επιβεβαιώθηκε η ειδικότητα του απταμερούς TrkB, πραγματοποιήθηκε μακροχρόνια επώαση για αρκετές ημέρες. Ως αποτέλεσμα, η μακροχρόνια καλλιέργεια με το απταμερές TrkB είχε νευροπροστατευτική δράση. Στη συνέχεια, η νευροπροστατευτική δράση του απταμερούς TrkB επιβεβαιώθηκε σε ένα ήδη καθιερωμένο μοντέλο βλάβης χλωριούχου κοβαλτίου αμφιβληστροειδούς (CoCl2). Με την απόκτηση των νέων ερευνητικών αποτελεσμάτων, ελπίζεται ότι θα συμβάλουν σημαντικά στην ανάπτυξη νέων θεραπευτικών επιλογών για τις εκφυλιστικές παθήσεις του αμφιβληστροειδούς.

Die degenerativen Augenerkrankungen, wie die diabetische Retinopathie, das Glaukom oder die Retinitis pigmentosa sind Gegenstand der Forschung, sodass immer mehr Studien zu möglichen Therapien vorliegen. Der neurotrophe Faktor BDNF ist ein vielversprechender Wachstumsfaktor, der seine Wirkung über den Tyrosinkinaserezeptor B (TrkB) entfaltet und der viele kritische Funktionen im Zentralnervensystem (ZNS) erfüllt. Die vorliegende Arbeit beabsichtigt einerseits durch den Einsatz eines bereits publizierten Aptamers den neuroprotektiven Effekt von BDNF zu imitieren sowie andererseits die unerwünschten Nebeneffekte zu vermeiden. Zunächst erfolgte dazu Ausschließung der Bedenklichkeit des Aptamers sowohl an retinalen Zellen als auch in Retinaexplantaten. In einem weiteren Schritt wurde die Verweildauer sowie die Bindungseffizienz des TrkB-Aptamers an primären dissoziierten retinalen Zellen sowie an Retinaexplantaten bestätigt. Ebenfalls wurde nicht nur nachgewiesen, dass das TrkB-Aptamer den BDNF-Signalweg aktiviert, sondern auch, dass es spezifisch bindet. Nachdem die Spezifität des TrkB-Aptamers bestätigt wurde, erfolgte eine Langzeitinkubation über mehrere Tage. Daraus resultierte, dass bei der langen Kultivierung mit dem TrkB-Aptamer ein neuroprotektiver Effekt entsteht. Anschließend wurde der neuroprotektive Effekt des TrkB-Aptamers in einem retinalen bereits etablierten Kobaltchlorid (CoCl2) Schädigungsmodell bestätigt