Interferenz in Signaltransduktionswege als therapeutischer Ansatz bei Prionkrankheiten

Prionkrankheiten sind stets tödliche, neurodegenerative, infektiöse Erkrankungen, die unterteilt werden können in sporadische, genetisch-familiäre oder erworbene Formen. Sie sind auch bekannt unter dem Namen transmissible spongiforme Enzephalopathien (TSEs). Zu ihnen gehören die Creutzfeldt-Jakob Erkrankung (CJD), das Gerstmann-Sträussler-Scheinker Syndrom (GSS), Kuru, die fatale (letale) familiäre Insomnie (FFI) und die Variante der CJD (vCJD) im Menschen, Scrapie bei Schafen und Ziegen sowie die bovine spongiforme Enzephalopathie bei Rindern (BSE). Prion-Erkrankungen werden durch die Akkumulierung einer abnormal gefalteten Isoform des zellulären Prion Proteins PrPc verursacht, die PrPSc genannt wird und den Hauptbestandteil von infektiösen Prionen darstellt. Die Konversion des zellulären Prion Proteins PrPc in seine pathogene Isoform PrPSc und die Akkumulierung von aggregiertem PrPSc sind demnach wesentliche Merkmale von Prion-Erkrankungen. Auf der Suche nach Wegen für eine mögliche Therapie und/oder Prophylaxe wurde bisher eine Vielzahl von experimentellen Ansätzen durchgeführt, mit dem Ziel in die Prion-Konversion einzugreifen. In dieser Arbeit sollte der Frage nachgegangen werden, ob durch einen Eingriff in zelluläre Signaltransduktionsprozesse ein Effekt auf die Konversion von PrPc in PrPSc ausgeübt werden kann. Dafür wurde von etwa 50 verschiedenen Substanzen, die spezifische Signalwege der Zelle inhibieren, der Effekt auf die Prion-Konversion in Prion-infizierten Zellen untersucht. Der Tyrosin-Kinasen Inhibitor STI571 zeigte in diesem Screening als einzige Substanz eine sehr starke Reduktion von PrPSc. Die Konzentration, mit der eine 50 %ige Reduktion von PrPSc in Prion-infizierten Zellen erreicht werden kann (IC50), liegt bei ≤1 µM. Weitere Untersuchungen ergaben, dass der durch STI571 ausgelöste anti-Prion Effekt zeit- und dosisabhängig ist und keinen Effekt auf die Biogenese, die Lokalisierung oder die biochemischen Eigenschaften der zellulären Isoform PrPc hat. Experimente zum molekularen Wirkungsmechanismus zeigten, dass STI571 nicht die Neusynthese von PrPSc inhibiert, sondern vielmehr den lysosomalen Abbau von bereits in der Zelle vorhandenem PrPSc aktiviert. Hierbei wird die zelluläre Halbwertszeit von PrPSc, die unter normalen Umständen sehr hoch ist und bei mehr als 24 Stunden liegt, auf unter 9 Stunden reduziert. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass durch STI571 nicht die allgemeine lysosomale Aktivität der Zellen erhöht wird, sondern dass es spezifisch den physiologischen Abbau von PrPSc aktiviert und dadurch die zelluläre Clearance von PrPSc erhöht. Schließlich konnte das molekulare Ziel von STI571, das spezifisch die drei Tyrosin-Kinasen c-Kit, den PDGF(platelet derived growth factor)-Rezeptor und c-Abl inhibiert, bestimmt werden. Den verschiedenen durchgeführten Untersuchungen zufolge wird die Degradierung von PrPSc durch die Inhibition der Kinase c-Abl ausgelöst. Diese Ergebnisse zeigen, dass durch Eingriffe in die zelluläre Signaltransduktion auf den Prozess der Prion-Konversion Einfluss genommen und die zelluläre Clearance von PrPSc aktiviert werden kann. Demnach stellen Signaltransduktionswege generell potentielle Ziele für Ansätze zur Prophylaxe und Therapie von Prion-Erkrankungen dar. Substanzen, die spezifisch in Signaltransduktionsprozesse der Zelle eingreifen, sind somit eine neue Klasse von Substanzen mit anti-Prion Wirkung

Interferenz in Signaltransduktionswege als therapeutischer Ansatz bei Prionkrankheiten

Prionkrankheiten sind stets tödliche, neurodegenerative, infektiöse Erkrankungen, die unterteilt werden können in sporadische, genetisch-familiäre oder erworbene Formen. Sie sind auch bekannt unter dem Namen transmissible spongiforme Enzephalopathien (TSEs). Zu ihnen gehören die Creutzfeldt-Jakob Erkrankung (CJD), das Gerstmann-Sträussler-Scheinker Syndrom (GSS), Kuru, die fatale (letale) familiäre Insomnie (FFI) und die Variante der CJD (vCJD) im Menschen, Scrapie bei Schafen und Ziegen sowie die bovine spongiforme Enzephalopathie bei Rindern (BSE). Prion-Erkrankungen werden durch die Akkumulierung einer abnormal gefalteten Isoform des zellulären Prion Proteins PrPc verursacht, die PrPSc genannt wird und den Hauptbestandteil von infektiösen Prionen darstellt. Die Konversion des zellulären Prion Proteins PrPc in seine pathogene Isoform PrPSc und die Akkumulierung von aggregiertem PrPSc sind demnach wesentliche Merkmale von Prion-Erkrankungen. Auf der Suche nach Wegen für eine mögliche Therapie und/oder Prophylaxe wurde bisher eine Vielzahl von experimentellen Ansätzen durchgeführt, mit dem Ziel in die Prion-Konversion einzugreifen. In dieser Arbeit sollte der Frage nachgegangen werden, ob durch einen Eingriff in zelluläre Signaltransduktionsprozesse ein Effekt auf die Konversion von PrPc in PrPSc ausgeübt werden kann. Dafür wurde von etwa 50 verschiedenen Substanzen, die spezifische Signalwege der Zelle inhibieren, der Effekt auf die Prion-Konversion in Prion-infizierten Zellen untersucht. Der Tyrosin-Kinasen Inhibitor STI571 zeigte in diesem Screening als einzige Substanz eine sehr starke Reduktion von PrPSc. Die Konzentration, mit der eine 50 %ige Reduktion von PrPSc in Prion-infizierten Zellen erreicht werden kann (IC50), liegt bei ≤1 µM. Weitere Untersuchungen ergaben, dass der durch STI571 ausgelöste anti-Prion Effekt zeit- und dosisabhängig ist und keinen Effekt auf die Biogenese, die Lokalisierung oder die biochemischen Eigenschaften der zellulären Isoform PrPc hat. Experimente zum molekularen Wirkungsmechanismus zeigten, dass STI571 nicht die Neusynthese von PrPSc inhibiert, sondern vielmehr den lysosomalen Abbau von bereits in der Zelle vorhandenem PrPSc aktiviert. Hierbei wird die zelluläre Halbwertszeit von PrPSc, die unter normalen Umständen sehr hoch ist und bei mehr als 24 Stunden liegt, auf unter 9 Stunden reduziert. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass durch STI571 nicht die allgemeine lysosomale Aktivität der Zellen erhöht wird, sondern dass es spezifisch den physiologischen Abbau von PrPSc aktiviert und dadurch die zelluläre Clearance von PrPSc erhöht. Schließlich konnte das molekulare Ziel von STI571, das spezifisch die drei Tyrosin-Kinasen c-Kit, den PDGF(platelet derived growth factor)-Rezeptor und c-Abl inhibiert, bestimmt werden. Den verschiedenen durchgeführten Untersuchungen zufolge wird die Degradierung von PrPSc durch die Inhibition der Kinase c-Abl ausgelöst. Diese Ergebnisse zeigen, dass durch Eingriffe in die zelluläre Signaltransduktion auf den Prozess der Prion-Konversion Einfluss genommen und die zelluläre Clearance von PrPSc aktiviert werden kann. Demnach stellen Signaltransduktionswege generell potentielle Ziele für Ansätze zur Prophylaxe und Therapie von Prion-Erkrankungen dar. Substanzen, die spezifisch in Signaltransduktionsprozesse der Zelle eingreifen, sind somit eine neue Klasse von Substanzen mit anti-Prion Wirkung