Et nytt preklinisk paradigme for testing av antialdringsterapi

Abstrakt

Tester medikamenter foranti-aldringseffekterhar historisk blitt utført i muselevetidsstudier, men er kostbare og tidkrevende, og merviktigere, vanskelig å rekapitulere hos mennesker. I tillegg,livsløpsstudierhos mus er ikke godt egnet tiltesting av stoffetkombinasjoner som retter seg motflere faktorer involvert i aldring. Ytterligere paradigmer for å teste terapeutiske midler rettet mot å bremse aldring er nødvendig. Et nytt paradigme, utpektsom Geropathology Grading Platform (GGP), er basert på et standardisert sett med retningslinjer utviklet for å oppdage tilstedeværelse eller fravær av lav-påvirkninghistopatologiske lesjoner og for å bestemme alvorlighetsgraden av høypåvirkende lesjoner i organer fra gamle mus. GGP genererer ennumerisk poengsum for hver aldersrelatert lesjon i et organ, summert for totale lesjoner, og gjennomsnittlig over flere mus for å oppnå en sammensatt lesjonpoengsum (CLS). Foreløpige studier viser at plattformen genererer CLS-er som øker med alderen til mus på en organavhengig måte. DeCLS-er er sensitive nok til å oppdage endringer fremkalt av intervensjoner som forlenger musens levetid, og dermed bidrar til å validere GGP som et nytt verktøyå måle biologisk aldring. Mens GGP for tiden er optimert for mus, kan GGP tilpasses til allepreklinisk dyremodell. 

Nøkkelord:Graderingsplattform for geropatologi—aldring—Aldrende lesjoner hos mus– Preklinisk medikamenttesting –Anti-aldringsterapi

Klikk her for å bli kjent med Herba Cistanche for anti-aldring

Foreløpig er preklinisk testing av terapeutiske intervensjoner forsinketaldring gjøres i stor grad ved å måle levetiden som et resultat hos mus.Dette er imidlertid relativt kostbart og tidkrevende. Dessuten,levetid kan ikke brukes som et endepunkt i kliniske studier på mennesker,fordi kostnaden blir uoverkommelig. I tillegg livsløpsstudieri mus er for lange og kostbare til å effektivt teste medikamentkombinasjonersom retter seg mot flere aldringsveier. Dermed nye endepunkter og metoderer nødvendig for preklinisk testing eller screening av terapeutikarettet mot å bremse aldring.For å møte dette behovet, et nytt paradigme, utpekt somGeropatologi graderingsplattform (GGP) (1), ble nylig utvikletav geropatologivurderingskomiteen, en aktiv komponentfra Neuropathology Research Network finansiert av en NIAR24-tilskudd (Warren Ladiges, PI). Utvalget består av en leder(Warren Ladiges) og seks styresertifiserte veterinærpatologer:Denny Liggitt, DVM, PhD, Institutt for sammenlignende medisin,University of Washington, Seattle, Washington; Jessica M. Snyder,DVM, MS, Institutt for sammenlignende medisin, Universitetetfra Washington, Seattle, Washington; Tim Snider, DVM, Ph.D.,Institutt for veterinærpatologi, Oklahoma State University,Stillwater, Oklahoma; Erby Wilkinson, DVM, PhD, Institutt forPatologi, University of Michigan, Ann Arber, Michigan; DeniseM. Imai, DVM, PhD, Institutt for sammenlignende patologi,University of California, Davis, Davis, California; og Smitha P.S.Pillai, DVM, PhD, Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle,Washington.

GGP er basert på et standard sett med retningslinjer utviklet for (i)oppdage histologisk tilstedeværelse eller fravær av lavpåvirkningsskader iflere organer og (ii) måle alvorlighetsgraden av høy påvirkninglesjoner relatert til aldring, hos mus (2,3). Plattformen er designet for ågenerere en numerisk poengsum for hver lesjon i et spesifikt organ slik aten total lesjonsscore oppnås ved å legge til hver lesjonsscore for detorgel for én mus. Totale lesjonsskårer er gjennomsnittet mellom allemus i en spesifikk kohort for å oppnå en sammensatt lesjonsscore (CLS)for det orgelet (4). CLS kan deretter brukes til å sammenligne svartil medikamentell behandling over tid, bestemme effekten av endringer i genetuttrykk, eller undersøke virkningen av miljøutfordringer ien rekke prekliniske aldringsstudier. Denne plattformen har vært vant tilsammenligne CLS i 8-, 16-, 24- og 32-måned gammel mann C57BL/6nia(B6) og C57BL/6nia × BALB/cnia F1 (CB6F1) musestammer. Somkan sees iFigur 1A, CLS i fire organer, hjerte, lunger, nyre, og lever for B6-mus økte på en aldersavhengig måte somspådd. Det er klart tydelig at den største økningen i CLSvar mellom 16 og 24 måneder. Dessuten var det forskjelleri økningshastigheten av CLS mellom individuelle organer. En likmønster ble også sett i CB6F1 mus (Figur 1B) som indikerer ataldersrelatert økning i CLS var ikke belastningsavhengig.

En av fordelene med GGP som en ny medikamenttestingAdigme er at forskjeller kan sees i CLS hos middelaldrende musbehandlet med et antialdringsmiddel på bare flere måneder. Til eksamenple, plattformen ble brukt til å sammenligne CLS i B6-mus behandlet medrapamycin i 2 måneder, med behandlingsstart ved 24 måneders alder.Mikroinnkapslet rapamycin ble levert i fôret ved 42 ppm.Som kan sees iFigur 1Crapamycin-behandlede mus hadde betydeliglavere CLS i flere organer sammenlignet med placebobehandlede mus.Eksperimenter med ytterligere anti-aldringsmedisiner vil bidra til ytterligerevalidere disse første observasjonene. CLS korrelerte også godt med andremål på aldersrelatert nedgang som vist i et eksempel på hjertealdring innFigur 1D. Venstre ventrikkel masseindeks, kvantifisert av ECHO,er et mål på kronisk progressiv hjertesykdom og dysfunksjon.Hjertet CLS endret seg mer dramatisk enn venstre ventrikkelmasseindeks over samme levetid, noe som tyder på at CLS kan være ensvært følsom indikator på aldersrelatert hjertedysfunksjon. Et sekundeksempel er den aldersavhengige økningen i karpalleddskader assosiertmed en aldersrelatert reduksjon i gripestyrke på forpoten(5). Disse observasjonene hjelper til med å validere GGP som en måte å måle påbiologisk aldring. Dette er avgjørende for og øker tempoet i testingenterapeutiske midler rettet mot aldring. Ytterligere arbeid er nødvendig for å samkjøre GGPmed muselevetidsstudier, andre mål på aldring, for eksempel,skrøpelighet og molekylære patologiske endepunkter som lett kan oversettes (6).

Plattformen kan derfor brukes på en rask og følsom måteå enkelt teste ikke bare enkeltmedisiner, men medikamentkombinasjoner sommålrette mot ulike molekylære veier assosiert med aldring. GGPavslører også hvilke organer som er mest påvirket av en bestemt intervensjon. Dette kan hjelpe med å veilede fremtidige kliniske studier og hvilke endepunkterskal måles. GGP vil bli utvidet til flere organerog vevsett inkludert skjelettmuskulatur, forpote bestående av leddog bein, hode som består av nesehulen, tenner, øyne, ører, hjerne oghjernestamme og reproduktive organer. GGP-utvalget jobberå ferdigstille retningslinjer for karaktersetting for disse orgelsettene i nær fremtid.

Figur 1.Sammensatte lesjonsskårer generert av Geropathology Grading Platform hos mus endres på en alders- og medikamentavhengig måte. (A) Sammensatt lesjonscore i fire aldersgrupper av C57BL/6N hannmus øker med økende alder og på en organavhengig måte,N= 12/kohort. (B) Sammensatt lesjon skårer innfire aldersgrupper av CB6F1 hannmus øker med økende alder og på en organavhengig måte,N= 12/kohort. (C) Sammensatte lesjonsskårer undertrykkesi 24-måned gamle C57BL/6-mus etter 2 måneder med oral rapamycin, 42 ppm,N= 6–7/kohort,pMindre enn eller lik 0,05. (D) Sammensatte lesjonsscore i hjertet øker i justeringmed venstre ventrikkelmasseindeks (LVMI) og organvekt som mål på progresjonen av hjertenedgang med økende alder hos C57BL/6N-mus,N= 12/kohort.

FinansieringDette arbeidet ble støttet av NIA R24 AG047115 (WL, PI), NIA R01AG031764 (PR, PI), NIA P01 AG043376 (LN), og presentert påGeropatologiverksted i forbindelse med årsmøtet iAmerican Aging Association i Seattle, Washington, juni 2016.

InteressekonfliktForfatterne oppgir at de ikke har noen interessekonflikt å erklære.

Referanser

1. Ladiges W, Ikeno Y, Niedernhofer L, et al. Den nevropatologiske forskningennettverk: en tverrfaglig tilnærming for å integrere patologi iforskning på aldring.J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2016;71:431–434. doi:10.1093/gerona/glv079

2. Treuting PM, Linford NJ, Knoblaugh SE, et al. Reduksjon av aldersassosiasjonated patologi hos gamle mus ved overekspresjon av katalase i mitokondrier.J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2008;63:813–822. PMID:18772461

3. Ladiges W, Ikeno Y, Liggitt D, Treuting PM. Patologi er et kritisk aspektav prekliniske aldringsstudier.Pathobiol Aldring Alder Relat Dis. 2013;3:22451. doi:10.3402/pba.v3i0.22451

4. Ladiges W. Patologivurdering er nødvendig for å validere translasjonellendepunkter i prekliniske aldringsstudier.Pathobiol Aldring Alder Relat Dis. 2016;6:31478. doi:10.3402/pba.v6.31478

5. Ge X, Cho A, Ciol MA, Pettan-Brewer C, Rabinovitch P, Ladiges W.Grepstyrke er potensielt en tidlig indikator på aldersrelatert nedgang imus.Pathobiol Aldring Alder Relat Dis. 2016;6:32981. doi:10.3402/pba.v6.32981 

6. Niedernhofer LJ, Kirkland JL, Ladiges W. Molecular pathology endpoeng nyttige for aldringsstudier.Aldring Res Rev. 2016. doi:10.1016/j.arr.2016.09.012 [Epub foran trykk].

Spør om mer:

E-post:wallence.suen@wecistanche.com Whatsapp pluss 86 15292862950