Τα πρωτόζωα Leishmania spp., Trypanosoma brucei και Trypanosoma cruzi ανήκουν
στις τρυπανοσωματίδες και είναι παράσιτα που προκαλούν τις ασθένειες
λεϊσμανίαση, Ανθρώπινη Αφρικανική Τρυπανοσωμίαση (ΗΑΤ) και Αμερικανική
Τρυπανοσωμίαση (Νόσος του Chagas), αντίστοιχα. Αυτές οι παραμελημένες ασθένειες
προκαλούν σημαντική νοσηρότητα και υψηλά ποσοστά θνησιμότητας παγκοσμίως. Μέχρι
σήμερα, δεν έχουν ανακαλυφθεί αποτελεσματικά εμβόλια για τον άνθρωπο για την
πρόληψη των ασθενειών αυτών, ενώ η χημειοθεραπεία είναι συχνά αναποτελεσματική
ή/και τοξική και έχει υψηλό κόστος. Για το λόγο αυτό, είναι επιτακτική ανάγκη
εύρεσης καινούριων και ιδανικότερα στοχευμένων χημειοθεραπειών. Παράλληλα, η
αναζήτηση ιδανικών υποψήφιων παρασιτικών παραγόντων όπου η στόχευση τους να
αναστέλλει επιλεκτικά τη διαφοροποίηση και ανάπτυξη των τρυπανοσωματίδων είναι
μείζονος σημασίας. Τα παραπάνω αναμένεται να οδηγήσουν στον ορθολογικό
σχεδιασμό καινούριων φαρμάκων. Η ολοκλήρωση της χαρτογράφησης του γονιδιώματος
πολλών ειδών των τρυπανοσωματίδων μας παρέχει πλούτο γνώσης που μπορεί να
χρησιμοποιηθεί για την αναγνώριση των ιδανικών στόχων και των αντίστοιχων
υποψήφιων φαρμάκων. Τα φάρμακα αυτά στη συνέχεια πρέπει να επιλεχθούν έτσι ώστε
να εμφανίζουν επιλεκτικότητα έναντι των παρασιτικών πρωτεϊνών αντί των
πρωτεϊνών του θηλαστικού ξενιστή. Στην παρούσα διατριβή, επικεντρωθήκαμε στη
μελέτη σημαντικών πρωτεϊνών των παρασίτων, και μοριακών στόχων φαρμάκων για τη
θεραπεία της λεϊσμανίασης και της ΗΑΤ, που παίζουν σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη
του κυτταρικού κύκλου και στη βιωσιμότητα του παρασίτου. Πιο συγκεκριμένα,
επικεντρωθήκαμε στην μελέτη της κινάσης της συνθετάσης του γλυκογόνου 3 (GSK-3)
και της cdc2-σχετιζόμενης κινάσης 3 (CRK3). Μια βιβλιοθήκη χημικών αναστολέων
που απαρτίζεται από ανάλογα ιντιρουμπίνης (μια δις-ινδόλη που απαντάται σε
μαλάκια και φυτά), τα οποία στοχεύουν τις αντίστοιχες κινάσες των θηλαστικών
δρώντας ως ATP-ανταγωνιστικοί αναστολείς, βρέθηκε να έχουν ισχυρή
αντιπαρασιτική δράση. Ο τρόπος δράσης των αναλόγων αυτών υποδηλώνει σημαντικές
διαφορές στο ενεργό κέντρο της κινάσης GSK-3 των παρασίτων Leishmania και Τ.
brucei, αλλά και σε σχέση με την ομόλογη ανθρώπινη GSK-3. Ταυτόχρονα, οι
αναστολείς αυτοί δοκιμάστηκαν για την δράση τους έναντι των παρασίτων Τ. cruzi
τόσο in vitro όσο και in vivo. Τέλος, ένας αναστολέας βρέθηκε να είναι πολλά
υποσχόμενος έναντι της νόσου του Chagas σε ποντικούς Balb/c ενώ δύο αναστολείς
της λεϊσμανιακής GSK-3 βρέθηκαν να έχουν υποσχόμενη δραστικότητα στην οξεία και
στη χρόνια φάση της σπλαχνικής λεϊσμανίασης σε πειραματικό μοντέλο ποντικού
Balb/C. Η περαιτέρω μελέτη της in vivo δράσης των αναστολέων αυτών μπορεί να
βοηθήσει στην διαλεύκανση του μηχανισμού δράσης των αναστολέων της GKS-3 ή/και
να χρησιμεύσει στην ανάπτυξη μιας συνδυαστικής θεραπείας εναντίον της
λεϊσμανίασης και της αμερικάνικής τρυπανοσωμίασης. Συνοπτικά, τα αποτελέσματα
που περιγράφονται παραπάνω συμβάλλουν στην ανάπτυξη ανακάλυψης στοχευμένων
φαρμάκων έναντι των παρασιτικών κινασών για τη θεραπεία της λεϊσμανίασης, της
ΗΑΤ και της νόσου του Chagas.
(EL)
Leishmania spp., Trypanosoma brucei and Trypanosoma cruzi are trypanosomatid
protozoan parasites that cause leishmaniasis, Human African Trypanosomiasis
(HAT) and American Trypanosomiasis (Chagas Disease) respectively. These
neglected tropical diseases cause considerable morbidity and mortality
worldwide. Currently there are no effective human vaccines for their
prevention, whereas chemotherapy is often ineffective or toxic. For this
reason, the discovery of new antiparasitic agents is of prime importance. It is
imperative that the rational design of new medicines focuses on both the
identification of candidate parasite targets that their inhibition affect
parasite viability or virulence and the design of such inhibitors based on
Structure-Activity Relationship (SAR) studies. Overall this strategy is
anticipated to lead to an effective rational drug design. The search for drug
targets requires a multidisciplinary approach. The completion of the genome
project of many trypanosomatid species gives a vast amount of new information
that can be exploited for the identification of putative drug candidates with a
prediction of “druggability” based on their divergence from the mammalian host
proteins. This thesis focuses on important parasite proteins that could
constitute putative molecular drug targets for the treatment of leishmaniasis
and HAT, because the inhibition of their activity is expected to modulate
virulence and cell-cycle progression. Special emphasis is given on Glycogen
Synthase Kinase 3 (GSK-3) and the cdc2-related kinase 3 (CRK3). A number of
indrirubin analogues (a natural bis-indole present in mollusks and plants),
that target these kinases by binding in the ATP-binding pocket, have potent
anti-parasitic and parasite-specific activity. Their mode of action suggests
important differences in the active sites between these Leishmania and T.
brucei kinases, but also between the parasitic kinases and their human
homologues. At the same time, these inhibitors were tested for their activity
against Τ. cruzi parasites in vitro and in vivo. Finally, one inhibitor was
found to be promising against Chagas disease in Balb/C mice while two GSK-3
inhibitors were found to have promising activity in both the acute and chronic
phase of visceral leismaniasis in the Balb/C experimental model. The above
results could contribute to the search of potent drugs that could be exploited
in a combined treatment schema for the above diseases or/and enhance the study
of the in vivo mechanisms of action of the GSK-3 inhibitors. Overall, the
results described above contribute to the concentrated international efforts
towards the development of targeted drugs focusing on the kinome for the
treatment of leishmaniasis, HAT and Chagas disease.
(EN)
Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
