Development of new affinity proteins for neurodegenerative disorders

QC 2023-03-02

Abstract

Neurodegenerativa sjukdomar är en samlingsterm för olika tillstånd som bland annat inkluderar demenssjukdomar som Alzheimers och Parkinsons sjukdom, där hjärnans neuroner degraderas med sjukdomsutvecklingen. Miljontals personer är drabbade av dessa sjukdomar och tyvärr finns det få tillgängliga behandlingar. Nyligen har två antikroppar godkänts av amerikanska läkemedelsverket (the US Food and Drug Administration, FDA) som läkemedel för behandling av Alzheimers sjukdom, och dessa två är de första i sitt slag som påverkar sjukdomsförloppet.

I denna avhandling beskrivs utvecklingen av en ny typ av proteiner som kallas sequestriner, vilka är speciellt lämpade för bindning till aggregeringsbenägna amyloida proteiner som ofta kopplas till neurodegenerativa sjukdomar. Strukturen hos sequestrinerna undersöktes för möjligheten att binda samt blockera aggregering av amyloid beta och alfa-synuklein, proteiner som förekommer i Alzheimers samt Parkinsons sjukdom. Utvecklingen av ett nytt sequestrinbiblioteket och dess kompabilitet för användning i selektion med fag-display mot amyloid beta beskrivs i artikel I och mot alfa-synuklein i artikel II. Sequestrinerna som togs fram uppvisade hög bindningsstyrka samt inhiberade aggregering av målproteinerna. Transport av molekyler över blod–hjärnbarriären är strikt reglerad, varmed det behövs speciella transportörer för att nå hjärnan. Essentiella molekyler som inte når hjärnan via adsorption eller diffusion kan transporteras via receptor-medierad transcytos, till exempel via transferrinreceptorn (TfR) som normalt tar upp transferrin som binder till järn. I artikel III undersöktes en tidigare version av en sequestrin som binder amyloid beta för dess möjlighet att länkas till en TfR- medierad transportör för att komma över blod–hjärnbarriären. Fusionsproteinet visade en bibehållen funktionalitet och ett ökat upptag till cerebrospinalvätskan i hjärnan, sett för den variant med länkad TfR-transportör jämfört med sequestrin utan transportör.

För att kunna utvärdera aktiv transcytos utvecklades en metod för att utvärdera och ranka denna egenskap in vitro. Detta kan göras genom en ”transwell”-metod där ett nanofiber-membran av rekombinant spindelsilke används för att stödja tillväxten av hjärn-endotelceller. Med hjälp av fluorescens kan därav transcytos studeras och utvärderas. I artikel IV kunde en tidigare validerad TfR-transportör urskiljas från negativa kontrollen i denna metod.

I artikel V beskrivs arbetet med att utveckla ett antal varianter av affibodymolekyler med målet att fungera som transportörer via TfR för transport in till hjärnan. Dessa affibodymolekyler karakteriserades för sin funktion att binda till både humant och murint cellulärt uttryckt TfR. Vidare visades det att även andra generationens affibodymolekyler för TfR kunde genomgå transcytos över barriärmodellen.

Sammanfattningsvis presenteras det i denna avhandling en utveckling av sequestrinstrukturen och framtagande av nya bindare för inhibering av aggregationsprocessen hos proteiner som frekvent återfinns inom neurodegenerativa sjukdomar, samt utvecklingen utav affibody-transportörer över blod–hjärnbarriären.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-324431