Diana Alarcón-Arís^1,2, 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.