Modulación de la neurodegeneración con nuevas aproximaciones multidianadiseño y síntesis de compuestos innovadores

Resum

Las enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer (EA) o la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), que sufren millones de personas en el mundo, carecen hoy en día de una terapia que frene la muerte neuronal que en ellas se produce. Las estrategias tradicionales empleadas por la química médica y el descubrimiento de fármacos no han sido capaces hasta ahora de conseguir un tratamiento efectivo y es por ello que en la presente tesis doctoral titulada: ¿Modulación de la neurodegeneración con nuevas aproximaciones multidiana: diseño y síntesis de compuestos innovadores?, se proponen dos nuevas aproximaciones para el tratamiento de estas patologías. La primera aproximación es la modulación a través de moléculas pequeñas de la patología de TDP-43, proteína descrita como principal componente de los agregados presentes en las motoneuronas de pacientes con ELA. Esta proteína también se ha definido como agente central de diversos mecanismos patológicos en otras enfermedades neurodegenerativas como la EA. Dado que la hiperfosforilación de TDP-43 mediada por proteínas quinasa es un evento patológico crucial para esta agregación, en esta tesis doctoral se han diseñado, sintetizado y validado inhibidores de la quinasa de tau y tubulina 1 (TTBK1), una de las principales enzimas implicadas en el proceso de hiperfosforilación de esta diana. El modo de unión de los inhibidores con la quinasa ha sido estudiado por medio de cristalografía de rayos X, así como con estudios computacionales. Los compuestos obtenidos han conseguido inhibir de manera eficiente esta quinasa y han sido ensayados en modelos celulares en los cuales se ha demostrado su efectividad en la modulación de la patología de TDP-43, reduciendo la muerte celular. Por último, se ha demostrado que uno de los compuestos es capaz de proteger las motoneuronas de ratones transgénicos con la patología de TDP-43 disminuyendo la hiperfosforilación de esta y posicionando los inhibidores de TTBK1 como una estrategia eficaz para el tratamiento de esta proteinopatía. La segunda aproximación innovadora descrita en esta tesis doctoral es el diseño y síntesis de compuestos multidiana para el tratamiento de la EA. En concreto, se han diseñado y sintetizado compuestos dirigidos a modular los dos eventos patológicos principales que se producen en esta enfermedad: los ovillos neurofibrilares compuestos por la proteína tau hiperfosforilada y las placas seniles formadas por agregados del péptido beta-amiloide. Los compuestos multidiana diseñados presentaron actividad inhibitoria frente a BACE1, la principal proteasa implicada en la digestión de la proteína precursora del beta-amiloide así como actividad inhibitoria frente a dos quinasas diferentes implicadas en la hiperfosforilación de tau: CK1delta, LRRK2, GSK3beta y TTBK1. De las estrategias habituales para el diseño de este tipo de ligandos, los compuestos multidiana fueron obtenidos partiendo de inhibidores de quinasa conocidos uniéndolos mediante un conector de tipo triazol. Así mismo, se ha puesto a punto una metodología de química click in situ utilizando BACE1 como molde de reacción, facilitando el descubrimiento de nuevos compuesto multidiana. El modo de unión respecto a la proteasa BACE1 se estudió con métodos computacionales. La evaluación biológica de los inhibidores sintetizados en distintas líneas celulares provocó por un lado, una reducción en la producción de los fragmentos del beta-amiloide así como una neuroprotección de las células frente al daño inducido por el ácido ocadaico y por tanto, por la hiperfosforilación de la proteína tau. En esta tesis doctoral se describe el diseño, síntesis y validación de nuevos moduladores de proteínas clave en distintos mecanismos patológicos, ofreciendo nuevas estrategias terapéuticas para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas que a día de hoy no tienen cura.