Animal testing of RNA aptamers as ALS drug candidate
RNA适体作为ALS候选药物的动物试验
基本信息
- 批准号:10646463
- 负责人:
- 金额:$ 40.7万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-06-15 至 2026-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:ALS patientsAMPA ReceptorsAcidsAmyotrophic Lateral SclerosisAnimal ModelAnimal TestingBehaviorBiologicalBiological AssayBlood - brain barrier anatomyBlood capillariesBody WeightBrainBrain StemBypassCell DeathCell NucleusCentral Nervous SystemCessation of lifeChemicalsCirculationCytoplasmDNA-Binding ProteinsDiffuseDiseaseDoseDown-RegulationDrug or chemical Tissue DistributionEnzymesEpilepsyEvolutionFDA approvedFailureFunctional disorderGlutamatesGoalsHalf-LifeImmunohistochemistryIn VitroIndividualInfusion proceduresInjectionsIntestinal AbsorptionIon ChannelKnockout MiceLabelLigandsLiquid substanceMediatingMetabolic Clearance RateModelingMonitorMotor NeuronsMusNatureNerve DegenerationNeurodegenerative DisordersNeurosciences ResearchOnset of illnessOutcomes ResearchPathologyPatientsPermeabilityPharmaceutical PreparationsPropertyProtein IsoformsRNARNA EditingResearchResistanceRestRibonucleasesRiluzoleSafetySiteSpinal CordStrokeSurvival RateSynaptic TransmissionTestingTherapeuticToxic effectTransgenic MiceTreatment EfficacyWaterWhole-Cell RecordingsWorkamyotrophic lateral sclerosis therapyantagonistaptamerblood-brain barrier penetrationdesigndrug candidatedrug developmentdrug discoverydsRNA adenosine deaminaseearly detection biomarkersefficacy evaluationefficacy testingin vivoinhibitorlipophilicitymotor disordermouse modelnervous system disordernovelpreventprotein TDP-43receptorreceptor functionresearch clinical testingresponseside effectsmall moleculesmall molecule inhibitorsporadic amyotrophic lateral sclerosistherapy developmentwater solubility
项目摘要
Project Summary
The goal of this research is to make a class of RNA aptamers that act as AMPA receptor inhibitors, and
test the efficacy and safety of these aptamers in a mouse model. These RNA aptamers could become a
new, potential drug candidate for treatment of amyotrophic lateral sclerosis (ALS). ALS is a
neurodegenerative disorder characterized by the progressive loss of motor neurons in the brain,
brainstem and spinal cord. Currently none of ALS drugs effectively alters the disease course. Developing
better inhibitors to control the excessive AMPA receptor activity is a promising strategy for the discovery
of new and more effective ALS drugs. This is because Ca2+ influx through abnormally expressed, Ca2+-
permeable AMPA receptors in motor neurons leads to selective cell death. Riluzole, one of the two FDA-
approved ALS drugs, actually has anti-glutamatergic properties. Using an in vitro evolution approach, we
have identified a group of 14 potent RNA aptamers targeting AMPA receptors. These aptamers are more
potent, highly selective and water soluble, as compared with conventional small-molecule inhibitors.
These properties should enable us to use aptamers at the lowest dose possible to achieve therapeutic
efficacy by more tightly and selectively blocking AMPA receptor activities in vivo with minimal or even no
dose-dependent side effects. The hypothesis to be tested is that a combination of using aptamers as
better AMPA receptor antagonists and testing them in the AR2 mouse model will allow us to assess the
therapeutic efficacy and safety of our aptamers. The AR2 mouse is a unique animal model where an
abnormally Ca2+-permeable AMPA receptor subunit is expressed in motor neurons, causing eventual cell
death. Thus, the AR2 mouse model is ideal to test our AMPA receptor aptamers in blocking abnormal
AMPA receptor activity. In Aim 1, we propose to make a large quantity for each of the 14 chemically
modified aptamers. These aptamers will be pure, stable and biologically functional assayed by whole-cell
recording. In Aim 2, we will test each of these 14 aptamers, both individually and in combination, in first
in AR2 mice. Aptamers will be administrated through intracerebroventricular injection to bypass the blood-
brain barrier. Aptamer-treated and -untreated mice will be compared for changes in TDP-43
immunohistochemistry, behaviors, loss of motor neurons and body weight, and survival rate to assess
the efficacy and the safety of the aptamers. The outcome of this research is to identify a set of aptamers
that are efficacious, safe, and well tolerated. If successful, this research should lay ground work for clinical
testing of some of these aptamers as a potential new ALS therapy.
项目概要
这项研究的目标是制造一类作为 AMPA 受体抑制剂的 RNA 适体,以及
在小鼠模型中测试这些适体的功效和安全性。这些RNA适体可能成为
用于治疗肌萎缩侧索硬化症(ALS)的新的潜在候选药物。 ALS 是一种
神经退行性疾病,其特征是大脑中运动神经元的逐渐丧失,
脑干和脊髓。目前没有任何 ALS 药物能够有效改变病程。发展
更好的抑制剂来控制过度的 AMPA 受体活性是这一发现的一个有前途的策略
更有效的新型 ALS 药物。这是因为Ca2+通过异常表达流入,Ca2+-
运动神经元中的可渗透性 AMPA 受体导致选择性细胞死亡。利鲁唑(Riluzole),FDA 批准的两种药物之一
批准的 ALS 药物实际上具有抗谷氨酸能特性。使用体外进化方法,我们
已鉴定出一组 14 个针对 AMPA 受体的有效 RNA 适体。这些适配体更多
与传统的小分子抑制剂相比,它具有强效、高选择性和水溶性。
这些特性应该使我们能够以尽可能低的剂量使用适体来实现治疗
通过更紧密地、选择性地阻断体内 AMPA 受体活性而发挥最小甚至没有作用
剂量依赖性副作用。要测试的假设是使用适体作为
更好的 AMPA 受体拮抗剂并在 AR2 小鼠模型中测试它们将使我们能够评估
我们的适体的治疗功效和安全性。 AR2 小鼠是一种独特的动物模型,
Ca2+ 通透性 AMPA 受体亚基异常在运动神经元中表达,最终导致细胞
死亡。因此,AR2 小鼠模型非常适合测试我们的 AMPA 受体适体阻断异常的能力。
AMPA 受体活性。在目标 1 中,我们建议对 14 种化学物质中的每一种进行大量生产
修饰的适体。这些适体将是纯净的、稳定的并且通过全细胞检测具有生物功能
记录。在目标 2 中,我们将首先单独和组合测试这 14 个适体中的每一个。
在 AR2 小鼠中。适体将通过脑室内注射来绕过血液-
脑屏障。将比较经过适体处理和未经处理的小鼠 TDP-43 的变化
免疫组织化学、行为、运动神经元和体重的损失以及存活率来评估
适体的有效性和安全性。这项研究的结果是确定了一组适体
有效、安全且耐受性良好。如果成功,这项研究将为临床奠定基础
测试其中一些适体作为潜在的新 ALS 疗法。
项目成果
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