PROXIDRUGS: Validierung von molecular degraders in neuronalen Modellen (AntiDEG)

Abstract

Das AntiDEG-Projekt zielte auf die Identifizierung und Validierung von Proximitäts-basierten Wirkstoffen für den Abbau von Zielproteinen und toxischen Aggregaten zur pharmakologischen Modulation neurodegenerativer und neuroinflammatorischer Erkrankungen ab, für die es aktuell keine therapeutischen Lösungen gibt. Proximitäts-basierte Wirkstoffe sind hier PROTACs und andere molecular degraders, die spezifisch Schlüsselproteine adressieren, die bei Fehlregulation und Fehlfaltung toxische Eigenschaften entwickeln und letztlich zum Untergang von Neuronen und Gliazellen im Zentralnervensystem (ZNS) führen können. Diese pathophysiologischen Ereignisse treten beispielsweise bei der Multiplen Sklerose (MS) auf. MS ist dadurch harakterisiert, dass inflammatorische Ereignisse neuroaxonalen Schaden im ZNS herbeiführen können. Es gibt nur wenige Hinweise dafür, welche intrinsischen physiologischen Reaktionen in den Neuronen durch die Entzündung ausgelöst werden können. Aktuelle Daten zeigen allerdings, dass das synaptische Protein BSN (Bassoon) in neuronalen Somata von MS-Patienten akkumuliert. In einem MS-Krankheitsmodell in Mäusen, der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis, zeigte sich eine ähnliche Akkumulation des Proteins, welche durch eine Deletion des Bsn-Gens verhindert werden konnte. Interessanterweise konnte auch durch eine pharmakologische Aktivierung des Ubiquitin-Proteasom-Systems, und zwar durch eine Inhibition von Ubiquitin-abbauenden Enzymen (hier reversible Inhibition von USP14 mit IU1) der Akkumulation von Bsn und dem neuronalen Untergang entgegengewirkt werden. Somit scheint das Bsn-Zielprotein druggable im Kontext der Ubiquitin-abhängigen Degradation zu sein. An diesem Punkt wurde im Projekt AntiDEG angesetzt: Wir haben erprobt, ob BSN durch Proximität-basierende Wirkstoffe und Rekrutierung von spezifischen E3-Ubiquitin-Ligase-Komplexen ubiquitiniert und proteasomal abgebaut werden kann. Dafür wurden vor allem physiologisch relevante humane in vitro Zellmodelle etabliert und verwendet, um dies prinzipiell aufzuzeigen. Die Wirkung von PROTACs/molecular degraders wurde dabei unter anderem unter Verwendung von Ubiquitinierungs-blockierenden Bedingungen charakterisiert. Das AntiDEG-Projekt war eng mit ProxiDETECT zur Entwicklung geeigneter primärer Screening-Assays und BioDEL zu Strategien für die Überwindung von Körperbarrieren (Darm, Blut-Hirn-Schranke) verknüpft.