Neuartiger PROTAC-Wirkstoff 753b beseitigt seneszente Zellen und verjüngt alternde Blutstammzellen

Da das Körper altert, verschlechtert sich das hämatopoetische System auf eine Weise, die das Risiko für Anämie, Infektionen und Blutkrebs erhöht. Im Mittelpunkt steht dabei der funktionelle Rückgang hämatopoetischer Stammzellen (HSCs), die Seneszenzmarker ansammeln, eine myeloid-biasierte Produktion entwickeln und ihre regenerative Kapazität einbüßen. Die Knochenmarknische, die normalerweise die Gesundheit der HSCs aufrechterhält, wird durch die Ansammlung seneszenter Zellen, die pro-inflammatorische SASP-Faktoren sezernieren, chronisch entzündet. Bestehende senolytische Medikamente weisen Einschränkungen auf, darunter mangelnde Selektivität und gefährliche Plättchentoxizität, was einen ungedeckten Bedarf an sichereren und wirksameren senolytischen Wirkstoffen schafft.

Das Forschungsteam validierte zunächst seine biologische Hypothese mithilfe des transgenen Mausmodells p16-3MR, das die genetische Elimination p16-exprimierender seneszenter Zellen durch Ganciclovir (GCV) ermöglicht. Gealterte Mäuse, die von Monat 12 bis 24 mit GCV behandelt wurden, zeigten eine reduzierte Seneszenz- und Entzündungsgenexpression in Fettgewebe und Knochenmarkstromazellen. Kompetitive Knochenmarktransplantationsassays demonstrierten eine dramatisch verbesserte HSC-Rekonstitutionskapazität und die Wiederherstellung des lymphoid-myeloiden Gleichgewichts bei GCV-behandelten gealterten Spendern. Limitierende Verdünnungsassays bestätigten eine nahezu vollständige Wiederherstellung der funktionellen HSC-Frequenz von 1-zu-83 (gealtert, Vehikel) auf 1-zu-11 (gealtert, GCV-behandelt), was sich der Frequenz von 1-zu-9 bei jungen Mäusen annähert.

Das Team evaluierte anschließend 753b, eine PROTAC-Verbindung, die sowohl BCL-2 als auch BCL-XL zur gezielten Degradierung an die VHL-E3-Ubiquitin-Ligase rekrutiert. Da Blutplättchen keine VHL-Expression aufweisen, vermeidet 753b die durch Navitoclax verursachte Thrombozytopenie. Bei gealterten Mäusen reduzierte die 753b-Behandlung die p16-Expression in der Milz, normalisierte die Thrombozytenzahl (indem es die altersassoziierte Thrombozytose korrigierte, anstatt eine Thrombozytopenie zu verursachen) und erhielt Körpergewicht sowie Erythrozytenzahl, was ein günstiges Sicherheitsprofil bestätigt. Die Einzelzell-RNA-Sequenzierung des Knochenmarks von jungen, gealterten vehikelbehandelten und gealterten 753b-behandelten Mäusen zeigte, dass 753b selektiv seneszente, pro-überlebens-fördernde Nischenzellpopulationen eliminierte, ohne die Nischenzusammensetzung insgesamt zu stören. Alterungsassoziierte Transkriptionssignaturen in HSCs wurden signifikant abgeschwächt, und behandelte HSCs zeigten Genexpressionsprofile, die sich in Richtung jüngerer Zustände verschoben hatten.

Funktionell unterdrückte 753b pro-inflammatorische Signale sowohl von stromalen Nischenzellen als auch von hämatopoetischen Zellen, einschließlich solcher, die von Neutrophilenvorläufern stammen, und stellte das sekretorische Ökosystem des Knochenmarks neu in Balance. Mesenchymale Stromazellen behandelter Tiere waren funktionell verjüngt und unterstützten in Co-Kultur-Assays signifikant mehr multipotente und linienrestringierte Koloniebildung. Zusammenfassend zeigt die Studie, dass die 753b-vermittelte Seneszenzzellelimination die myeloide Verschiebung umkehrt, die DNA-Schadensakkumulation in HSCs reduziert und die homöostatische Kommunikation zwischen HSCs und ihrer Mikroumgebung wiederherstellt.

Diese Erkenntnisse positionieren 753b als senolytischen Kandidaten der nächsten Generation mit bedeutenden Vorteilen gegenüber Wirkstoffen der ersten Generation, obwohl die Studie ausschließlich an Mäusen durchgeführt wurde und eine translationale Validierung beim Menschen noch aussteht.