Applications des aptamères en neurosciences, partie 3

3.2.2. PD Thérapeutique

Pour soulager les symptômes de la maladie de Parkinson (MP), deux ADNaptamères 58-longs nucléotidiques spécifiques de la synthèse humaine ont été sélectionnés avec des valeurs Kd dans la plage nanomolaire (2,4 nM et 3,1 nM).

La maladie de Parkinson est une maladie neurologique chronique et évolutive qui se manifeste principalement par une raideur des membres, des tremblements et des troubles du mouvement, mais elle peut également affecter la mémoire du patient. Cependant, nous ne devrions pas nous laisser entraîner dans la négativité, car il existe plusieurs façons d'aider à améliorer la mémoire chez les personnes atteintes de la maladie de Parkinson.

Premièrement, l’exercice physique est un moyen efficace d’améliorer les capacités cognitives et les capacités de réflexion des personnes atteintes de la maladie de Parkinson. Des études ont montré qu'un exercice modéré peut contribuer à améliorer les capacités cognitives et la mémoire de travail des patients atteints de la maladie de Parkinson. En effet, l'exercice peut favoriser la circulation sanguine et l'apport d'oxygène, augmentant ainsi le nombre et les connexions des neurones dans le cerveau et renforçant la « plasticité » des neurones, améliorant ainsi la mémoire.

Deuxièmement, améliorer la qualité du sommeil peut également améliorer la mémoire chez les patients atteints de la maladie de Parkinson. Le sommeil est une période critique pendant laquelle le cerveau consolide et ajuste les souvenirs, et les personnes atteintes de la maladie de Parkinson souffrent souvent d'insomnie. Par conséquent, créer un environnement calme et confortable avant de se coucher et maintenir un horaire de sommeil régulier peut favoriser un meilleur repos et de meilleures performances de mémoire.

De plus, les personnes atteintes de la maladie de Parkinson peuvent envisager des techniques d'amélioration de la mémoire, telles que la création de listes et la prise de notes. Ces techniques peuvent aider les personnes atteintes de la maladie de Parkinson à mieux gérer leurs tâches et informations de mémoire, conduisant ainsi à de meilleures performances de mémoire.

Enfin, les personnes atteintes de la maladie de Parkinson devraient également être encouragées à participer à des événements sociaux et à des activités de groupe. Ces expériences peuvent aider les patients à garder leur esprit actif et stimulé, à améliorer leur confiance en eux et leur estime de soi, et ainsi à mieux faire face aux problèmes de mémoire liés à la maladie de Parkinson.

Dans l’ensemble, même si la maladie de Parkinson peut affecter la capacité de mémoire, adopter la bonne approche pour promouvoir l’exercice physique, améliorer le sommeil, appliquer les capacités de mémoire et avoir une vie sociale active peut aider les patients à améliorer leur mémoire et leurs fonctions cognitives. Et maintenez une attitude positive envers la vie. On voit que nous devons améliorer la mémoire, et Cistanche deserticola peut améliorer considérablement la mémoire, car Cistanche deserticola peut également réguler l'équilibre des neurotransmetteurs, comme en augmentant les niveaux d'acétylcholine et de facteurs de croissance. Ces substances sont très importantes pour la mémoire et l'apprentissage. En outre, Cistanche deserticola peut également améliorer la circulation sanguine et favoriser l'apport d'oxygène, ce qui peut garantir que le cerveau reçoive suffisamment de nutriments et d'énergie, améliorant ainsi la vitalité et l'endurance du cerveau.

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Ces aptamères ont efficacement réduit l'agrégation in vitro et la dégradation intracellulaire du -syn a été renforcée par les deux aptamères. Le dysfonctionnement mitochondrial et les défauts cellulaires dus à la surexpression de cette protéine ont ainsi été sauvés [107].

Le même groupe a étudié l'effet in vivo de ces aptamères. Pour déplacer les aptamères à travers la BBB, ils ont emballé les aptamères dans des exosomes avec des peptides de glycoprotéine virale de la rage (RVG) spécifiques aux neurones exprimés en surface.

Ils ont observé que l'accumulation de -syn et les déficits neuropathologiques et comportementaux étaient réduits, et que les déficiences motrices étaient améliorées dans un modèle murin (108). Bien que cette étude souligne le potentiel thérapeutique des aptamères, d'autres études sont nécessaires pour cibler d'autres protéines liées à la MP, telles que DJ-1, LRRK2, DRP-1 et Rab GTPases, ainsi que -syn.

3.3. Sclérose en plaques

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie auto-immune dans laquelle les gaines de myéline entourant les axones neuronaux du cerveau et de la moelle épinière sont détruites. La progression de la maladie est hautement imprévisible et réfractive au traitement à des stades ultérieurs.

Les pathologies caractéristiques de la maladie sont une activation anormale des microglies et des astrocytes, ce qui entraîne des oligodendrocytes et une dégénérescence des cellules neuronales.

Bien qu'il n'existe aucun traitement ni diagnostic efficace de la maladie, le nombre de patients atteints de SEP dans le monde dépasse les 2,5 millions [109]. Les biomarqueurs spécifiques qui pourraient identifier la SEP au début de sa progression ne sont pas disponibles, les thérapies anti-inflammatoires ont connu des échecs et ne font que prévenir les rechutes.

3.3.1. Diagnostic MS

Une solution potentielle au problème de diagnostic est venue d'une étude portant sur des patients atteints de SEP et des volontaires sains comme témoins utilisant des aptamères d'ADN modifiés (SOMAscan®) pour mesurer plus de 1 000 protéines dans le LCR.

Environ la moitié des 431 sujets ont été utilisés comme ensemble de formation et l'autre moitié comme ensemble de validation pour tester la capacité prédictive des groupes de biomarqueurs identifiés. Cet examen en aveugle a identifié le groupe d'astrocytes 8 (SERPINA3, MMP7, CLIC1 et GZMA) et le groupe microglial 2 (TNFRSF25 et DSG2) comme élevés dans la SEP et significativement corrélés à la gravité de la SEP (110).

Les protéines du groupe 8 d'astrocytes se chevauchaient avec celles qui seraient associées aux astrocytes neurotoxiques (A1) et se sont révélées être sécrétées in vitro par les cellules mononucléées primaires du sang périphérique en réponse au lipopolysaccharide, un stimulus inflammatoire. Étant une maladie auto-immune, la présence d'auto-anticorps responsables la démyélinisation peut également constituer une base pour le diagnostic de SEP.

Un microessai bioluminescent de type sandwich en phase solide a été décrit pour détecter les autoanticorps liés au sérum inhumain de SEP. Ce test est basé sur un sandwich entre deux autoanticorps de la protéine basique de la formyéline spécifique des aptamères d'ARN, l'un aptamère lié à une surface et l'autre lié à la photoprotéine, l'obéline, en tant que rapporteur.

L'application du test a inclus 91 échantillons de sérum provenant de patients atteints de SEP et a été comparée à 86 échantillons de sérum provenant d'individus en bonne santé. Sur la base de la courbe récepteur-opérateur, avec une aire sous la courbe de 0,87, une valeur seuil clinique a été définie comme étant une sensibilité de 64 % et une spécificité de 94 %.

La valeur prédictive négative (VPN) de 96 % et le rapport de vraisemblance de 10,96 soutiennent la valeur diagnostique de ce test pour les tests de SEP [111].

3.3.2. MS Thérapeutique

Il a été démontré que la liaison des anticorps IgM naturels aux oligodendrocytes favorise la remyélinisation des lésions du SNC chez la souris [112]. Cependant, les anticorps IgM sont limités à une utilisation in vivo pour traiter la SEP en raison de leur taille, de leur complexité et de leur immunogénicité.

Il est donc très intéressant de découvrir de petites molécules spécifiques à la myélinisation et susceptibles d’être utilisées pour la remyélinisation thérapeutique. À cette fin, un 40-aptamère d'ADN nucléotidique, LJM-3064, a été identifié.

Son injection péritonéale a entraîné la promotion de la remyélinisation des lésions du SNC chez la souris. Il est important de noter que LJM3064 possède un G-quadruplex formant une séquence riche en guanosine. Dans une autre étude, le même aptamère LJM-3064 a été fonctionnalisé avec de l'acide carboxylique et conjugué aux groupes amine de l'exosomesurface.

Il a été démontré que cette conjugaison favorise la prolifération d'un type de cellules gliales, les oligodendrocytes, qui jouent un rôle important dans la formation de la gaine de myéline. Lorsque les cellules ont été administrées à des souris femelles, la réponse inflammatoire a été supprimée et les lésions du SNC ont été réduites.

Le système propose une nouvelle approche avec une réalité clinique efficace pour gérer la gravité de la SEP à l'aide d'aptamères LJM -3064 [113]. Ainsi, LJM-3604 peut être une alternative aux anticorps monoclonaux pour le traitement de la SEP [114,115].

3.4. Sclérose latérale amyotrophique

Une dérégulation ou une altération des niveaux d'expression des récepteurs a été démontrée dans diverses maladies. Les récepteurs AMPA anormalement activés, associés à la sclérose latérale amyotrophique (SLA), sont des médicaments candidats potentiels pour le traitement de la SLA.

L'ARNaptamère AN58, dirigé contre le récepteur GluR2Q flip AMPA, a inhibé ce récepteur de manière compétitive. Son affinité nanomolaire est meilleure que celle du NBQX, l'un des meilleurs inhibiteurs compétitifs actuels. AN58 a démontré la plus grande affinité pour GluR2 et une sélectivité plus élevée pour GluR4 parmi toutes les sous-unités du récepteur AMPA. En bref, AN58 est un inhibiteur potentiel avec une affinité nM des récepteurs GluR2 AMPA [116].

Une autre caractéristique de la pathologie de la SLA est l’accumulation toxique de la protéine 43 de liaison à l’ADN TAR (TDP-43). L'interaction du TDP-43 avec l'ARN entraîne la régulation de la transcription, de l'épissage, du transport et de la traduction de l'ARN. Zacco et coll. a démontré que les partenaires natifs de TDP-43 peuvent être utilisés pour inhiber son agrégation.

Cette inhibition se produit d'une manière dépendante de la longueur, de sorte que les oligos plus courts interfèrent mieux avec l'agrégation que les oligos longs. Leur étude indique la possibilité d'augmenter la solubilité des protéines en utilisant une interaction naturelle qui peut être adaptée comme une nouvelle approche thérapeutique (117).

3.5. Maladie de Huntington

La maladie de Huntington (HD) est une maladie héréditaire incurable, altérant les fonctions motrices et cognitives. La protéine Huntingtine (HTT) est essentielle au développement neuronal ; cependant, certaines mutations conduisent au développement d’une pathologie MH. L'augmentation du nombre de répétitions de CAG entraîne l'allongement d'une partie polyglutamine du HTT et la convertit en protéine atoxique, qui provoque la MH.

Semblable à la MA et à la PD, l'inhibition de l'agrégation des protéines est une stratégie prometteuse pour ralentir ou arrêter la progression de la HD (118). Comme mentionné précédemment, les aptamères, étant faibles à non immunogènes et non toxiques, apparaissent comme des candidats robustes pour interférer avec l'interaction protéine-protéine et inhiber l'agrégation des protéines toxiques dans de telles maladies. Les aptamères à ARN de haute affinité ont été sélectionnés contre le mHTT monomère (51Q-HTT) et se sont montrés efficaces. inhibe efficacement son agrégation in vitro.

Une telle inhibition a diminué le stress oxydatif dans les globules rouges (RBC) et est associée à une fuite réduite de fluorescence induite par la thioflavine à partir des liposomes.

La présence d'aptamères a sauvé un défaut endocytotique et bloqué la séquestration de la glycéraldéhyde -3-phosphate déshydrogénase par le mHTT agrégé dans un modèle de levure de Huntington. Certains de ces aptamères ne reconnaissaient pas le 20Q-HTT, non pathogène, et certains augmentaient le nombre de mHTT dans la fraction soluble de la levure.

Lorsqu'ils sont coexprimés, deux aptamères efficaces augmentent l'efficacité de l'inhibition de l'agrégation et améliorent la survie cellulaire. Cette étude implique que l'utilisation d'aptamers pourrait être une stratégie viable pour ralentir l'évolution de la MH [119].

Les étirements lpolygamyamyl provoquent de légers changements dans la structure HTT 3D qui modifient son activité. La modulation indirecte de la structure affectée à l'aide de cette région allongée de la protéine pourrait constituer une approche alternative du traitement.

Les aptamères d'ADN formant G-quadruplex (MS1 à MS4) qui se lient au mHTT ont diminué de manière significative l'activation par le mHTT de l'activité de triméthylation de l'histone basale H3 lysine 27 (H3K27me3) du complexe polycombrepressif 2 (PRC2) dans les cellules progénitrices neuronales (NPC) d'un individu atteint de MH, mais pas dans les PNJ d'un individu en bonne santé (120).

Avec cette étude, des aptamères d'ADN ont été appliqués avec succès pour cibler préférentiellement le mHTT et moduler son activité. Ces deux exemples fournissent de nouvelles approches basées sur la structure pour des traitements efficaces de la toxicité du mHTT.

3.6. Maladie à prions

Les encéphalopathies spongiformes transmissibles (EST) sont un type de trouble neurodégénératif qui affecte les mammifères ECT. L'agent pathologique associé à ces maladies est la protéine prion mal repliée (PrP).

Le ou les mécanismes moléculaires entraînant les changements structurels qui transforment la PrP cellulaire (PrPC) en un conformère pathogène (PrPSc) ne sont que partiellement compris, l'hypothèse la plus courante étant qu'un cofacteur moléculaire, agissant comme un catalyseur, favorise la transition de la PrPC. à la PrPSc [121]. Trois séquences d'aptamères formant G-quadruplex ont été identifiées pour différentes formes de PrP [122].

Ces quadruplex auraient une affinité et une spécificité élevées envers la PrP (Kd : 62 nM à 630 nM) et une faible affinité pour l'oligomère de la PrP qui imite le stade précoce de la formation de la PrPSc. Par diverses analyses, notamment les spectroscopies ITC, SPR et CD, une liaison de haute affinité pour la PrP était associée à une structure quadruplexe, et les domaines terminaux de la PrP étaient nécessaires à la liaison de l'aptamère.

Cette étude a également fourni la preuve d'un déroulement mutuel de l'acide nucléique et des protéines lors de leur interaction. L'activité de quadruple déroulement de la PrP a été réalisée par le domaine N-terminal intrinsèquement non structuré et les ADN ont favorisé le déploiement du domaine C-terminal structuré par la PrP.

3.7. Tumeurs cérébrales

Les tumeurs cérébrales comptent parmi les formes de cancer les plus mortelles. Par exemple, environ les deux tiers des adultes diagnostiqués avec un glioblastome (un type de cancer du cerveau) perdent la vie en deux ans. Les tumeurs cérébrales sont également les plus courantes et les plus mortelles de toutes les tumeurs solides pédiatriques.

Les enfants qui survivent à ces tumeurs souffrent également souvent des conséquences à long terme des interventions médicales nécessaires, telles que les interventions chirurgicales et les chimiothérapies. Les gliomes (glioblastome, épendymomes, astrocytomes et oligodendrogliomes) représentent près de 80 % de toutes les tumeurs primitives malignes du cerveau.

Le glioblastome multiforme (GBM) est le type d'astrocytome primitif le plus fréquemment observé, constituant près de 60 % de toutes les tumeurs cérébrales chez l'adulte (123). Le gliosarcome, une variante du GBM, est une forme maligne très agressive de tumeur cérébrale métastatique.

Bien que des techniques basées sur la morphologie tumorale (par exemple IRM, biopsie histopathologique) permettent de distinguer le gliosarcome des autres GBM, le diagnostic précoce de cette maladie agressive est encore médiocre et la survie des patients après diagnostic est généralement inférieure à un an.

De plus, les méthodes de traitement conventionnelles du GBM, telles que la radiothérapie, la chimiothérapie et leurs combinaisons, ne sont pas efficaces. L'activité anormale des cellules tumorales et leur résistance à la chimiothérapie et à la radiothérapie sont les principales raisons du taux de mortalité plus élevé du GBM [124].

Ainsi, ce serait une avancée significative de découvrir des molécules spécifiques ciblant le gliosarcome pour un diagnostic précoce et pour des traitements tels que l'inhibition de l'activité des cellules GBM et l'augmentation de la radiosensibilité (125).

3.7.1. Imagerie cérébrale

Le traitement des tumeurs cérébrales est un défi pour les cliniciens en raison de la perméabilité sélective de la BHE (126). La BHE est constituée d'une couche de cellules endothéliales spécialisées qui contrôlent le passage moléculaire dans le tissu cérébral et empêchent l'entrée de nombreuses molécules pour maintenir le système nerveux central (SNC) à un état stable.

Une variété de techniques ont été développées pour pénétrer le BBB. Les techniques invasives sont basées sur la violation physique de la BHE à l'aide de techniques telles que les ultrasons, les traitements osmotiques ou chimiques. Les techniques non invasives, en revanche, ne perturbent pas l'intégrité de la BHE mais utilisent des produits chimiques capables de traverser la BHE (127). L'imagerie permet l'observation des caractéristiques du cerveau sans procédures invasives.

Les progrès les plus récents en imagerie cérébrale permettent d’étudier les modèles dynamiques de connectivité entre différentes régions, qui sont importants pour l’apprentissage et la mémoire. Les images cérébrales fournissent des informations sur les maladies liées au cerveau et peuvent être créées par diverses techniques, notamment l'imagerie par résonance magnétique (IRM), l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) et la tomographie par émission de positons (TEP) [128].

L'IRM est une technique efficace qui fournit des images tridimensionnelles non invasives d'organismes vivants. Des agents de contraste, qui sont généralement basés sur des complexes de gadolinium (Gd3+), sont utilisés pour fournir le contraste de l'image. DOPTA-Gd, peut-être le premier agent de contraste spécifique à l'IRM, répond au Ca2+ par une modification du signal T1, un signal IRM de Gdrelaxivity. Bien que d'autres agents de contraste spécifiques aux ions aient été développés depuis [129], ils sont encore rares et il existe un besoin en davantage d'agents de contraste permettant l'imagerie de petites molécules.

La relaxivité T1 du Gd change avec son temps de corrélation rotationnelle, qui est fonction de la masse moléculaire de la molécule liée au Gd. Les aptamères d'acide nucléique ont le potentiel d'être utilisés à cette fin car l'hybridation avec un complément peut être modifiée par la liaison de la cible aptamère.

A titre d'exemple, l'aptamère d'adénosine était lié à la streptavidine et hybridé avec un oligonucléotide complémentaire plus court qui était lié à Gd. En présence d'adénosine, l'aptamère se replie autour de sa cible et se dissocie de l'oligonucléotide Gd complémentaire.

Ainsi, le Gd est passé d'une association à une grosse molécule (~ 70 kDa) à une petite molécule (~ 4 kDa), ce qui a entraîné une diminution de la relaxivité et une augmentation conséquente de T1 (130).

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