Το κεντρικό θέμα της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής ήταν η αξιολόγηση των επιπέδων έκφρασης και δράσης της πρωτεΐνης LRRK2 σε διαφορετικά βιολογικά δείγματα από ασθενείς με νόσο Πάρκινσον. Παρότι έχει υπάρξει σημαντική πρόοδος τα τελευταία χρόνια στην εύρεση βιοδεικτών στο πεδίο, υπάρχει ακόμα η ανάγκη για ανάπτυξη αξιόπιστων μεθόδων ανίχνευσής τους. Υπάρχουν στοιχεία που υποδεικνύουν ότι η δράση της συγκεκριμένης πρωτεΐνης παίζει κεντρικό ρόλο στην φλεγμονώδη αντίδραση που παρατηρείται τόσο στις κληρονομικές, όσο και στις ιδιοπαθείς μορφές της νόσου. Για αυτό το λόγο σε αυτή τη μελέτη συμπεριλήφθηκαν συμμετέχοντες με διαφορετικά γενετικά υπόβαθρα. Γνωρίζουμε από πειραματικά μοντέλα ότι η πιο συχνή μετάλλαξη (G2019S) στο γονίδιο που κωδικοποιεί την LRRK2 προκαλεί αύξηση της δράσης κινάσης, η οποία θεωρείται τοξική για τα κύτταρα. Έτσι, ασθενείς με τη συγκεκριμένη μετάλλαξη καθώς και υγιείς φορείς αυτής συμπεριλήφθηκαν στη μελέτη και τα επίπεδα και η δράση της LRRK2 συγκρίθηκαν με αυτά από ασθενείς με την ιδιοπαθή μορφή της νόσου καθώς και με υγιείς συμμετέχοντες από δείγματα κυττάρων αίματος του ανοσοποιητικού και ούρων. Στην έρευνα πήραν μέρος επίσης και ασθενείς που φέρουν τη μετάλλαξη Α53Τ στο γονίδιο SNCA το οποίο κωδικοποιεί την α-συνουκλεΐνη, πρωτεΐνη με κεντρικό ρόλο στην παθογένεια της νόσου. Η συμπερίληψη αυτών των ασθενών έγινε καθώς μελέτες έχουν δείξει ότι η δράση της LRRK2 παίζει σημαντικό ρόλο στην παθογένεια της νόσου που είναι συνδεδεμένη με την α-συνουκλεΐνη. Η παρεμπόδιση της δράσης κινάσης της LRRK2, μεσολαβούμενη από αυτόνομους και μη αυτόνομους κυτταρικούς μηχανισμούς, βελτιώνει την ντοπαμινεργική νευρωνική επιβίωση, μεταβάλλει τις ανοσοποιητικές κυτταρικές αντιδράσεις και ρυθμίζει την παθολογική συσσωμάτωση της α-συνουκλεΐνης ως αποτέλεσμα της υπερμεταγραφής ή της έκθεσης σε εξωκυτταρικά είδη α-συνουκλεΐνης. Σύμφωνα με τα παραπάνω, είναι σημαντικό να εξεταστεί αν παρατηρούνται διαφορές στην έκφραση και στη δράση της LRRK2 σε αυτές τις ξεχωριστές ομάδες ασθενών ώστε αυτές οι ενδεχόμενες διαφορές να χρησιμοποιηθούν ως βιοδείκτες για τη διάγνωση και την παρακολούθηση των ασθενών καθώς και για την διαφοροποίηση μεταξύ των διαφορετικών μορφών της νόσου. Τέλος, μπορεί να βοηθήσουν και σε κλινικές δοκιμές για την συμπερίληψη/αποκλεισμό αναστολέων της δράσης της LRRK2. Το ενδιαφέρον της συγκεκριμένης διατριβής αφορούσε κυρίως την μελέτη διαφόρων πρωτεϊνών στο μονοπάτι σηματοδότησης της LRRK2, όπως η φωσφορυλίωση της ίδιας της LRRK2 καθώς και υποστρωμάτων της όπως πρωτεΐνες που ανήκουν στην οικογένεια Rab GTPase. Παρότι έχει υπάρξει σημαντική πρόοδος τα τελευταία χρόνια στην εύρεση βιοδεικτών στο πεδίο, υπάρχει ακόμα η ανάγκη για ανάπτυξη αξιόπιστων μεθόδων ανίχνευσής τους. Πιστεύεται ότι τα ευρήματα της συγκεκριμένης μελέτης θα συμβάλλουν στο πεδίο για την ανάπτυξη ευαίσθητων τεχνικών προς εύρεση βιοδεικτών που βασίζονται στην πρωτεΐνη LRRK2 και στην περαιτέρω κατανόηση της νόσου.
(EL)
The central question of this PhD project was whether it is possible to reliably detect changes in the levels or activity of a protein called leucine rich repeat kinase 2 (LRRK2) in different biofluid samples from people affected by Parkinson’s disease (PD). There is considerable evidence now that LRRK2 activity plays a central role in the type of inflammatory response often seen in the different forms of familial and idiopathic PD (iPD), and for this reason participants of variant genetic backgrounds were studied here. It is known from experimental models that the most common LRRK2 mutation (G2019S) increases its kinase activity and this gain of function is considered toxic for cells; Consequently, affected and non-affected G2019S carriers were recruited and levels and activity of LRRK2 were compared to those of iPD patients as well as healthy controls (HC) in blood immune cells and urine biofluids. In addition, there is evidence indicating the importance of LRRK2 activity in mediating pathology related to α-synuclein, a central protein in PD pathogenesis, therefore; carriers of a mutation in the SNCA gene (A53T) that encodes α-synuclein, were also included. Mediated by both cell autonomous and non-cell autonomous mechanisms, the inhibition of LRRK2 kinase activity improves dopamine neuron survival, alters immune cell responses, and modulates pathological α-synuclein aggregation in response to overexpression or exposure to extracellular α-synuclein species. These lines of evidence suggest that it may be possible to detect changes in the activity of LRRK2 in samples from multiple forms of PD; and if this is the case, then it will be a powerful tool to be used as a biomarker in the staging of PD, as well as tracking its progression in patients who have already been diagnosed. Finally, such tests may be possible to discriminate between the different forms of PD and can also be utilised in clinical trials of new drugs being designed to inhibit the activity of LRRK2, to show that the drugs are having the desired effects on LRRK2. The focus of this study concerns several key proteins in the LRRK2 signalling pathway; including phosphorylation of LRRK2 itself as well as downstream substrates, such as the Rab GTPase family. While the field has made great advances in biomarker development for some targets important for PD, there is still a great need for assays measuring the activation of other signalling pathways. Our findings set the stage for further development of assays in the LRRK2 pathway and the establishment of sensitive signatures of LRRK2 activation in multiplexed immune-assays for better understanding of the disease.
(EN)
Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
