Caracterización biofísica y funcional de nuevas especies oligoméricas de alfa-sinucleína inducidas por fármacos: implicancia en la Enfermedad de Parkinson

Abstract

Las enfermedades neurodegenerativas son procesos crónicos, progresivos y complejos caracterizadas por la pérdida selectiva de neuronas en los sistemas motor, sensorial y cognitivo. Estas patologías, que actualmente afectan a más de 42 millones de personas en el mundo, están asociadas a la acumulación anormal de agregados amiloides de proteínas específicas en el tejido nervioso. La agregación de α-sinucleína en neuronas dopaminérgicas es la evidencia histopatológica y el principio etiopatológico en la enfermedad de Parkinson (EP) donde las especies oligoméricas de esta proteína son responsables de la muerte neuronal y de la diseminación de la patología. Por otro lado, las especies fibrilares resultantes del proceso de agregación están relacionadas con el inicio y/o desarrollo del proceso neuroinflamatorio característico de la EP. Si bien numerosas moléculas demostraron ser eficientes inhibidores de la agregación amiloide de α-sinucleína in vitro, no han logrado proporcionar una neuroprotección efectiva in vivo y actualmente no existen fármacos capaces de detener y/o revertir el daño neuronal. Estas altas tasas de fracasos son debidas a la toxicidad o incapacidad de atravesar la barrera hematoencefálica de la mayoría de las moléculas estudiadas. En este contexto, el reposicionamiento de drogas ya existentes en la farmacopea sobre nuevos blancos terapéuticos es una estrategia que está siendo actualmente muy explorada ya que permite utilizar ?a priori? el conocimiento disponible sobre absorción, metabolismo, biodisponibilidad y toxicidad de las moléculas a estudiar. El presente trabajo de tesis logró demostrar en modelos biofísicos y celulares que doxiciclina, una tetraciclina de segunda generación, es capaz de interferir en la agregación patológica de α-sinucleína formando especies de menor toxicidad e inhibiendo el proceso de nucleación-polimerización necesario para la propagación de la patología. La buena biodisponibilidad en cerebro de esta molécula, así como su potencial antioxidante y su baja toxicidad para tratamientos a largo plazo la convierten en un excelente modelo de reposicionamiento para la EP. Realizamos también un detallado estudio estructura-función de diferentes familias de antibióticos con capacidad de inhibir la agregación amiloide de proteínas y logramos descifrar un motivo estructural común a todas ellas que sentaría importantes bases para el diseño racional de fármacos. En base a este motivo estructural, analizamos diferentes análogos estructurales y pudimos encontrar que una tetraciclina químicamente modificada denominada CMT-3 posee mayor eficiencia antiagregante y neuroprotectora que doxiciclina, conservando la propiedad de atravesar con facilidad la barrera hematoencefálica. Esta molécula posee además la ventaja de interaccionar con especies fibrilares maduras de α-sinucleína, induciendo su desensamblaje. Esta propiedad, sumada a su baja actividad antibiótica le confieren propiedades únicas como antiagregante, antioxidante y antineuroinflamatoria que convierten a CMT-3 en un fármaco ideal para entrar a la fase de pruebas clínicas en EP. Los resultados presentados posicionan a la doxiciclina y CMT-3 como nuevas estrategias terapéutica en la EP y en otras sinucleinopatías.