Tilbake til søkeresultatene

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale

Glutamate Oxaloacetate Transaminase Nanoparticles targeted to the Brain for Neuroprotection in Ischemic Stroke - GOTTARG

Tildelt: kr 3,6 mill.

Akutt hjerneslag fører årlig til om lag 6,5 millioner dødsfall og er en av de viktigste årsakene til dødsfall og uførhet i verden i dag, og bedre behandling er nødvendig. Hjerneslag blir i dag behandlet med blodproppoppløsende midler, men mange får ingen tilfredsstillende behandling og man regner med at mindre enn 40 % av tilfellene ender med et godt utfall. Ved et hjerneslag kan mengden glutamat i hjernen øke til et nivå som kan føre til alvorlig hjerneskade. Glutamat er det signalstoffet som det er mest av i hjernen, og en forsterket aktivering av glutamatreseptorer kan føre til eksitotoksisitet slik at nerveceller dør, noe som fører til hjerneskade og tap av nevrologiske funksjoner. En behandling som kan redusere økningen i glutamatnivået i hjernen etter et slag kan forbedre utfallet av sykdommen. Glutamat Oxaloacetat Transaminase (GOT) er et enzym som fremmer nedbryting av glutamat i blodbanen. Det er vist i forsøk at GOT kan redusere nivåene av glutamat i blodet som igjen bidrar til en økt utskillelse av glutamat fra hjernen. Dette kan videre bidra til at skadene i hjernen etter et slag reduseres og at pasienten henter seg raskere inn igjen . En viktig begrensning har derfor utviklet en GOT nanopartikkel (GOT-NP) som har en mye lengre oppholdstid i kroppen og som dermed virker over lenger tid, og har bedre effekt. Dette prosjektets målsetning var nytt perspektiv på behandling av eksitotoksisk hjerneskade med nye muligheter innen nanomedisin. Prosjektet hadde som mål å se på nye behandlingsmåter for hjerneskade. Prosjektet belyser de særlige fordelene denne tilnærmingen har til behandling av hjerneslag, men dette er en metode som også kan videreføres til andre typer lidelser knyttet til hjernen, som for eksempel traumatisk hjerneskade, Parkinsons og Alzheimers sykdom. I tillegg til den terapeutiske og de mekanistiske effektene, så undersøkte også prosjektet trygghet av GOT-NP ved in vitro toksisitetstesting, med hovedvekt på de potensielt gentoksiske effektene, noe som er et kritisk endepunkt. Dette er det viktig å ha kunnskap om når man tester ut nye medisiner og det er også et regulatorisk krav. Partnerne i prosjektet kommer fra Canada (koordinator), Spania, Tyrkia og Norge. Den canadiske partneren var ansvarlig for syntese og karakterisering av GOT-NP. Den spanske partneren var ansvarlig for uttestingen av GOT-NP på dyr. Den tyrkiske partneren var ansvarlig for å belyse de cellulære mekanismene for den beskyttende effekten av GOT-NP, mens den norske partneren var ansvarlig for toksisitetstestingen, med fokus på gentoksisitet, i tillegg til mekanistiske undersøkelser. Mekanisme- og toksisitetstestingen ble gjennomført på cellekulturer som er relevante ved hjerneslag, med to typer nerveceller og astrocytter. En in vitro modell for hjerneslag ble benyttet for å teste nevrobeskyttende effekter av GOT og GOT-NP. GOT-NP hadde bedre effekt enn GOT, og dette var I overenstemmelse med resultatene fra dyreforsøk. Toksisitetstestingen viste at GOT-NP ikke induserte celledød I nevroner eller astrocytter, og ga ikke gentoksisitet (DNA trådbrudd, mutasjoner eller kromosomskade).

This project proposes a concept for the treatment of ischemic stroke. A bio-conjugated glutamate oxaloacetate transaminase (GOT) enzyme (GOT-NP) was developed with enhanced efficacy compared with GOT. The GOT-NP had a more sustained therapeutic effect in the brain, and remained longer in the blood stream. As drug transport across the blood-brain-barrier (BBB) is a great challenge, the demostrated therapeutic strategy represents a promising paradigm as it does not require BBB transport, but near-brain accumulation by targeting. This will improve the efficacy of future treatments, and as the GOT-NP did not show any toxicity, it is expected to have limited adverse effects. This work provide a new perspective on the treatment of brain injuries, and offer new opportunities for using therapies based on polymer-modified proteins. The GOT-NP was found to be neuroprotective in an in vitro model of brain ischemia, and, in consistency, reduced the infarct size in an animal model of brain stroke. The concept should potentialle be applicable for many other diseases implicating such as traumatic brain injury, Parkinson’s disease and Alzheimer’s disease. This therapeutic approach will benefit a large proportion of population in addition to reducing a huge socio-economic burden by contibuting to new knowledge and treatment strategy for brain stroke by nanomedicine. We prepared a video to explain the aim of the project and which can be seen here: https://www.youtube.com/watch?v=E0H4J6kJPlE

The project will develop and test the first targeted and long-acting nanomedicine with neuroprotective properties for ischemic stroke, with potential application in other neurological diseases. The Team will demonstrate that the targeted delivery of a long-acting glutamate oxaloacetate transaminase (GOT) nanoparticle to the brain in order to enhance the neuroprotective character of GOT (i.e., prevention of neuronal apoptosis and cell death) in a model ischemic stroke. Systemically-administered GOT has been demonstrated to deplete blood glutamate levels, which in turn causes an efflux of excess glutamate from the brain. One major shortcoming of this approach is that the systemic effect of GOT on brain glutamate concentration is short-lived (~1 h), mainly because of its rapid elimination from the body. The project will: i) increase the circulatory half-life of GOT and ii) target GOT to- or near to- the ischemic region of the brain where GOT can exert its therapeutic catalytic activity. These objectives will be met by preparing a Blood-Brain-Barrier (BBB)-targeted nano-formulation of GOT (GOT-NP). What is particularly original in this strategy is that accumulation of GOT-NP at the blood-side of the BBB will promote the efflux of glutamate from the brain by increasing the glutamate gradient on either side of the BBB. As such, GOT-NP does not actually have to cross the BBB to produce an enhanced neuroprotective effect. Crossing the BBB, which is substantially more challenging, would represent an added bonus of selectively depleting glutamate in the cerebrospinal fluid. In addition to the design and synthesis of GOT-NP, this project will investigate and validate iii) the mechanism of in vitro neuroprotection as well as iv) the in vivo biodistribution and neuroprotective effect of GOT-NP in an animal model of ischemic stroke, in order to conclude pre-clinical studies and place the Team in a position to embark on clinical testing.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale