Novel treatment for neuronal reoxygenation injuries

Hypoksisk-iskemisk encefalopati (HIE) rammer nyfødte som har fått blokkert blodtilførselen til hjernen under fødselen. Tilsvarende er begrenset blodstrøm til deler av hjernen årsaken til hjerneslag. I begge tilfeller forårsaker den reoksygeneringen når blodstrømmen gjenopprettes dannelse av reaktive oksygenarter (ROS) som oksiderer biologiske makromolekyler. Celler bruker oksidasjon av cellulære komponenter til å føle oksidativt stress, og skape en cellulær respons som innebærer opp- eller nedregulering av gener som igjen styrer cellulær overlevelse. Vi begynner nå å forstå hvordan celler opplever oksidativt stress og foreslår å utvikle nye molekylære verktøy for å kontrollere og styre responsen på oksidativt stress. Her har vi som mål å utvikle verktøy for å manipulere aktiviteten til proteinene som styrer disse responsene, slik at vi kan kontrollere resultatet av reoksygeneringsskader i cellene. Dette vil gi nye verktøy for å studere disse prosessene og kan med tiden også brukes i terapi. Først vil vi utvikle nye analyser for å måle aktiviteten til disse stressfølende proteiner og bruke dem til å screene etter små molekylhemmere. Etter validering vil disse forbindelsene deretter bli utviklet til farmakologisk aktive verktøyforbindelser som kan redde nevroner fra ROS-indusert skade i f.eks. HIE eller hjerneslag.

Hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE) affects newborns where blood supply to the brain has been blocked during birth. Similarly, restricted blood flow to parts of the brain is the cause of stroke. In both cases when blood flow is re-established the sudden reoxygenation causes formation of reactive oxygen species (ROS) which oxidize bases in DNA and other macromolecules. It is now becoming apparent that cells use oxidized DNA bases as regulatory marks to turn genes on or off, through changes in DNA secondary structure mediated by DNA oxidation, or through blocking access of transcription factors to promoters. In preliminary data we have uncovered that mice knockout for a DNA repair factor that recognize oxidized DNA bases, display cerebral ROS-induced transcriptional changes that in activate pro-survival gene expression and confers cerebral resistance to HIE. Since the knockout mice tolerate HIE, we hypothesize that the corresponding inhibitors may represent a new strategy to treat HIE, by allowing fine-tuning of the cerebral inflammatory response. However, no this enzyme has never before been successfully targeted with small molecules. Thus, the overall project aim is to generate potent and selective inhibitors of the DNA repair factor and use these inhibitors to alleviate damages caused by ROS in HIE. Here we propose to perform a high-throughput screen for inhibitors, perform rigorous in vitro and cellular validation and develop then screening hits into potent, selective, pharmaceutically active inhibitors that can potentially be used to alleviate ROS-mediated brain damage in HIE and stroke. These inhibitors may have a large clinical and scientific impact, as HIE is estimated to be responsible for ~23 % of neonatal mortality, whereas stroke is one of the top three causes of death.