Diana Alarcón-Arís1,2, Ariadna Recasens3
1Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS), Barcelona, Spain
2Department of Neurochemistry and Neuropharmacology, IIBB-CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas), Barcelona 08036, Spain
3School of Medical Sciences and Charles Perkins Centre, The University of Sydney, 2006, Australia
La enfermedad de Parkinson es una enfermedad neurodegenerativa crónica de origen desconocido que afecta aproximadamente a 10 millones de personas en el mundo (www.epda.au). Hasta la fecha, no existe ningún tratamiento que detenga o retrase la progresión de la enfermedad. Clínicamente, la EP se caracteriza por la aparición de síntomas motores como temblor, rigidez y bradicinesia causados por la pérdida de las neuronas dopaminérgicas (DA) de la substancia nigra pars compacta (SNpc). No obstante, la neurodegeneración se extiende a otras áreas del sistema nervioso central, autonómico y entérico, ocasionando síntomas no-motores como pérdida de olfato, trastorno del sueño, estreñimiento y trastornos mentales como deterioro cognitivo, depresión y ansiedad. La EP también se caracteriza patológicamente por la presencia de agregados intracelulares llamados cuerpos de Lewy (CL) y neuritas de Lewy (NL) en diferentes áreas del cerebro.
Uno de los principales componentes de los CL y NL es la proteína α-sinucleína. Varias vías de investigación proponen que a-sinucleína podría iniciar y propagar la EP. Por ejemplo, mutaciones en el gen que codifica para la α-sinucleína (Snca) causan formas autosómicas dominantes en una pequeña proporción de casos genéticos de EP. Además, duplicaciones y triplicaciones en el gen Snca causan EP. Este descubrimiento demuestra que los niveles elevados de a-sinucleína son tóxicos y pueden iniciar la EP. Estudios recientes sugieren que la transmisión célula-célula de formas agregadas de α-sinucleína permitiría la progresión de la EP a diferentes áreas cerebrales. Todos estos hallazgos indican que la a-sinucleína es una diana terapéutica para la EP.
No obstante, α-sinucleína es una proteína que, en condiciones fisiológicas, se expresa abundantemente en el cerebro (representa más del 1% de la proteína total de éste) y está involucrada en regular la neurotransmisión, función sináptica y neuroplasticidad. Por lo tanto, es importante disminuir los niveles de a-sinucleína sólo en áreas afectadas en la EP. Teniendo en cuenta esto y la dificultad para administrar fármacos al cerebro, decidimos diseñar una estrategia para reducir la expresión de α-sinucleína exclusivamente en las neuronas monoaminérgicas afectadas en la EP a través de la administración intranasal de oligonucleótidos.
En primer lugar, llevamos a cabo un screening in vitro usando varios siRNAs (del inglés small interferene RNA) y ASOs (del inglés antisense oligonucleotides) para seleccionar los candidatos más eficaces y específicos para disminuir los niveles de a-sinucleína in vivo. Para dirigir los oligonucleótidos selectivamente a las neuronas monoaminérgicas, los mejores candidatos (499-siRNA y 1233-ASO) fueron conjugados a una molécula llamada Indatralina, la cual tiene mucha afinidad por los transportadores de serotonina (5-HT), norepinefrina (NE) y DA.
Con técnicas de microscopia de fluorescencia y microdiálisis confirmamos que la administración intracerebral en ratones de los oligonucleótidos unidos a Indratalina resulta en una entrada selectiva en neuronas monoaminérgicas del rafe dorsal (RD), SNpc, área tegmental ventral (VTA) i locus coeruleus (LC), siendo todas ellas áreas afectadas en la EP. A continuación, confirmamos que la administración intranasal de las moléculas conjugadas con Indatralina reduce selectivamente la expresión de a-sinucleína en el RD, SNpc, VTA y LC.
Usando experimentos de microdiálisis, también demostramos que el silenciamiento de a-sinucleína resulta en un incremento de la neurotransmisión dopaminérgica y serotoninérgica en varias áreas del prosencéfalo (cerebro anterior). Finalmente, comprobamos que la administración intranasal no causa neurodegeneración dopaminérgica.
Estos resultados confirman que la administración intranasal de nuestros oligonucleótidos unidos a Indatralina es una estrategia eficaz y segura para disminuir los niveles de α-sinucleína específicamente en áreas afectadas en la EP. Gracias a la selectividad y facilidad de administración, esta estrategia podría ser usada para retrasar la progresión de la EP sin tener graves efectos nocivos. Además, nuestros resultados demuestran que la proteína α-sinucleína regula negativamente la neurotransmisión monoaminérgica.
Referencia: Alarcón-Arís D, et al. Selective α-Synuclein Knockdown in Monoamine Neurons by Intranasal Oligonucleotide Delivery: Potential Therapy for Parkinson’s Disease. Mol Ther. 2018 Feb 7;26(2):550-567. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.ymthe.2017.11.015.
