Characterization of small molecule GDNF family ligand mimetic BT44 for the treatment of neuropathic pain

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201705174158
Title: Characterization of small molecule GDNF family ligand mimetic BT44 for the treatment of neuropathic pain
Author: Nuotio, Ulpukka
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Food and Environmental Sciences
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2017
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201705174158
http://hdl.handle.net/10138/191288
Thesis level: master's thesis
Discipline: Bioteknik (EYT)
Biotechnology (EYT)
Biotekniikka (EYT)
Abstract: Neuropaattinen kipu on on hermojen vahingoittumisesta johtuva krooninen sairaus, joka vaikuttaa miljoonien ihmisten elämään maaimanlaajuisesti. Parantavaa hoitoa ei ole keksitty, ja kivun hallinnassa käytetään masennuslääkkeitä ja opioideja, jotka vaikuttavat kivun välittymiseen mutta eivät vahingoittuneisiin neuroneihin. GDNF-perheeseen kuuluvat gliasoluperäinen hermokasvutekijä (GDNF) ja artemiini ovat tutkimuksissa entisöineet vahingoittuneita neuroneita. Näiden hermokasvutekijöiden käyttö klinikoissa on rajoittunutta, koska GDNF:n ja artemiinin annostelu ja tuotanto ovat haasteellisia. Tästä johtuen olemme kehittäneet GDNF-perheen ligandeja matkivan molekyylin nimeltä BT44. Molekyylin karakterisointi alkoi in vitro-kokeilla, joissa tutkimme BT44:n kykyä indusoida lusiferaasin produktiota GDNF:n ja artemiinin reseptoreita (GFRalpha1 ja RET sekä GFRalpha3 ja RET) ekspressoivissa soluissa. Tutkimme myös BT44:n indusoimaa RET fosforylaatiota ja MAPK/ERK ja Pi3-K/Akt-prosessien aktivaatiota. Lisäksi vertasimme BT44:n ja artemiinin kykyä muodostaa neuriitteja soluviljellyistä rotan spinaaliganglioista. In vitro-kokeet osoittivat BT44:n aktivoivan GDNF:n ja artemiinin reseptoreita, indusoivan RET-fosforylaatiota, aktivoivan MAPK/ERK ja Pi3-K/Akt-prosesseja, ja stimuloivan neuriittien kasvua soluviljellyistä spinaaliganglioista. Näiden lupaavien tulosten jälkeen siirryimme in vivo-kokeisiin rotilla. Käytimme SNL-mallia, jossa spinaalihermo sidotaan, ja aiheuttaa kiputilan rotassa. BT44 lievensi mekaanista nosiseptiota ja kylmäkipua SNL-rotissa. Lisäksi havaitsimme BT44:n normalisoivan kipumarkkereita SNL-rottien kudoksissa. Tulokset ovat verrannollisia aikaisempien tutkimusten kanssa. Näiden lupaavien tulosten johdosta ehdotamme BT44:kehittämistä lupaavana ja innovatiivisena neuropaattisen kivun hoitokeinona.Neuropathic pain is pain caused by injury or damage to the nervous system. This adverse condition affects millions of people in all parts of the world, and no known cure has been developed. Existing treatments are mainly anti-depressants or opioids that alleviate symptoms instead of repairing damaged neurons. Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) and artemin, belonging to GDNF family ligands, have been shown to restore damaged neurons. However due to the poor pharmaceutical properties of these proteins, such as difficult administration and expensive production, their transition to clinics is complicated. That is why we have been developing small molecule GFL-mimetics as an alternative. One of these mimetics is a compound named BT44. Characterization of BT44 began with in vitro experiments, where we tested the compound’s ability to activate luciferase reporter gene in cells expressing GDNF (GFRalpha1 and RET) and artemin (GFRalpha3 and RET) receptors, as well as ability to induce RET phosphorylation and activate intracellular MAPK/ERK and Pi3-K/Akt pathways. Furthermore, we tested stimulation of neurite outgrowth by the compound from cultured dorsal root ganglion neurons. In a similar manner to GDNF and artemin, BT44 was shown to activate GFRalpha1/RET and GFRalpha3/RET receptors and induce RET phosphorylation and intracellular signaling, in addition to stimulating neurite outgrowth from cultured DRG neurons. Because of the promising in vitro results, we moved on to in vivo testing in rat spinal nerve ligation (SNL) model of neuropathic pain. Similarly to artemin, BT44 was able to alleviate mechanical nociception and cold allodynia in SNL rats. In addition, we found that BT44 normalized to a certain degree nociception-related markers influenced by SNL in the tissues of experimental animals, which emulates previously published results for artemin. To summarize, our results indicate that BT44 is effective in neuronal restoration and pain alleviation, suggesting it for further development as innovative neuropathic pain treatment.
Subject: GDNF
neuropathic pain
pain treatment
GDNF family ligands
artemin
mimetics


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record