Neurofarmakológia

Az idegrendszeri betegségek, különösen a pszichiátriai és a kognitív zavarok kezelése világszinten nem megoldott, kielégítetlen terápiás terület. E betegségek mechanizmusainak felderítése, a kórélettani folyamatokban kulcsszerepet játszó mediátorok és potenciális gyógyszer célmolekulák azonosítása, valamint gyógyszerjelöltek preklinikai hatástani vizsgálata mind alapkutatási mind alkalmazott kutatási szempontból nagy jelentőségű. A neuroinflammáció (központi idegrendszeri gyulladás, glia sejt aktiváció) a gyakran komorbiditásként előforduló krónikus -elsősorban neuropátiás és migrénes- fájdalom és a depresszió egyik közös mechanizmusa. A neuroinflammáció különféle neurodegeneratív folyamatokat indíthat el, amelyek kognitív zavarokhoz, demenciához (pl. Alzheimer kórhoz, Parkinson kórhoz), valamint a retina károsodásához vezethetnek. Munkánk elsősorban ezen betegségek mechanizmusainak felderítésére, a kórélettani folyamatokban kulcsszerepet játszó mediátorok és potenciális gyógyszer célmolekulák azonosítására, valamint gyógyszerjelöltek preklinikai hatástani vizsgálatára irányul.

A fibromyalgia mechanizmusainak azonosítása, új terápiás célpontok meghatározása a kezelés hatékonnyá tétele érdekében

A primér krónikus fájdalom új fogalom, amely a jelentős stresszt, szenvedést és munkaképesség-romlást, illetve a munkaképesség elvesztését eredményező, hosszan fennálló multifaktoriális fájdalomállapotok leírására szolgál. Ezek közé tartozik a teljes testre kiterjedő krónikus, diffúz, muszkuloszkeletális spontán fájdalom, azaz fibromyalgia. A népesség 2-8 százalékát érintő fibromyalgia a második leggyakoribb reumatológiai betegség. A fájdalom hidegben gyakran fokozódik, és alvászavarral, krónikus fáradtsággal, depresszióval, a rövid távú memória romlásával, irritábilis bél szindrómával és reumatoid artritisszel társulhat. A betegség kórélettani mechanizmusait még nem ismerjük, hatékony terápia nem áll rendelkezésre, ezért kutatása kiemelt prioritás. 

A krónikus pszichoszociális disz-stressz a fibromyalgia etiológiai és/vagy súlyosbító tényezője, amely együtt jelentkezik a leggyakoribb központi idegrendszeri társbetegségekkel. Számos közös mediátort azonosítottak a stressz és a fájdalom pályarendszerek között, a fájdalomfeldolgozásban és hangulatszabályozásban egyaránt szerepet játszó agyi régiókban kialakuló neuroinflammáció centrális szenzitizációt eredményez. Ez a fájdalom tartóssá válásához és fokozódásához vezethet, azonban a stressz-depresszió és fájdalom közti kapcsolatrendszerek, molekuláris mechanizmusok és jelátviteli útvonalak egyelőre nem ismertek. Mivel a hagyományos fájdalomcsillapítók gyakran hatástalanok, és/vagy súlyos mellékhatásaik miatt nem lehet őket tartósan alkalmazni, a fibromyalgia komoly gyógyszerfejlesztési kihívást is jelent. Analgetikumok terén az utóbbi évtizedekben nem történt áttörés, amelynek elsődleges oka a betegek heterogenitását és társbetegségeit figyelembe vevő precízen tervezett klinikai kutatások, a megfelelő vizsgálati módszertan és a releváns állatmodellek hiánya. Ezen problémákat szeretnénk kiküszöbölni a farmakológiai kutatásokban bekövetkező paradigmaváltás segítségével.

Munkánk során a farmakológiai vizsgálatok közelmúltbeli paradigmaváltása alapján komplex, modern metodikai megközelítéssel humán vizsgálatok alapján generálunk hipotéziseket, amelyeket kísérletes modellrendszerben validálunk. 

Elsődleges célunk a krónikus fájdalomért felelős perifériás és centrális szenzitizációs mechanizmusok azonosítása és a társbetegségekkel és pszichológiai faktorokkal való összefüggések meghatározása. Emellett dolgozunk a patofiziológiai folyamatokban kulcsszerepet játszó mediátorok, útvonalak és hálózatok, valamint a gyakori központi idegrendszeri társbetegségekkel (krónikus szorongás, stressz, depresszió) való kapcsolatrendszerek feltárásán, illetve új fájdalomcsillapító célpontok azonosításán.

Széles betegcsoport bevonásával végzett kutatásunk során képalkotó (fMRI), pszichológiai és laboratóriumi vizsgálatok révén próbáljuk feltérképezni a fájdalom kialakulásában, tartóssá válásában és súlyosbodásában szerepet játszó kórélettani mechanizmusokat, útvonalakat és hálózatokat, illetve a stressz és a fájdalom közötti interakciókat. Reményeink szerint a a fibromyalgia hátterében álló folyamatok és összefüggések feltárása révén új hatóanyag célmolekulákat, terápiás lehetőségeket és gyógyszerfejlesztési, gyógyszer repozíciós irányokat határozhatunk meg.

Célmolekulák és gyógyszerjelöltek vizsgálata

Komplex, a Szentágothai János Kutatóközpont által kínált magas szintű kutatási infrastruktúrát erős klinikai háttérrel kombináló neurofarmakológiai vizsgálataink során több úgynevezett célmolekula, azaz lehetséges gyógyszercélpontok kutatását végezzük, amelyeknek jelentős szerepük lehet a különböző neurodegeneratív (pl. Alzheimer-kór, Parkinson-kór) betegségek, idegrendszeri károsodások, idegrendszeri eredetű fájdalmak és gyulladásos folyamatok azonosításában és kezelésében. Több kutatásunk már a gyógyszerfejlesztési fázisban tart ipari partnereink bevonásával, és kiemelt partnerünk, a Richter Gedeon Nyrt. gyógyszerfejlesztési programjaiban is fontos szerepet játszanak az alapkutatási eredményeinken alapuló alkalmazott módszertani és mérési eljárásaink.

A laboratórium indulása óta elért kutatás-fejlesztés (rész)eredményei 

Kognitív magatartásvizsgálatok főemlősökön:

Új, szabadválasztásos szekvenciális vizuális tesztfeladatot (SOSS) a munkamemória mérésére tettünk alkalmassá, és farmakológiai validációt végeztünk teljesítményrontó farmakológiai ágens (scopolamine) alkalmazásával, így a SOSS feladat a további vizsgálatok számára a laboratóriumunkban is elérhetővé vált. Elvégeztük egy (ipari partner szabadalmaztatott) új bioaktív vegyület hatékonysági vizsgálatát tárgy-lokáció munkamemória feladatban (vsPAL).

Új, transzlációs igényű (humán-majom) kognitív tesztet terveztünk és állítottunk be 4 kognitív feladat (SOSS, DMTS, vsPAL, IDED) közös tesztcsomagba szervezésével rhesus makákó majmokon. 

Kvantitatív farmako-EEG vizsgálatok főemlősökön: 

Gyógyszerjelöltek agyi farmakodinámiás hatásának vizsgálatára nem invazív farmako-EEG módszertant fejlesztettünk, kvantitatív agyi oszcillációs mérési módszertant állítottunk be az emberhez hasonló mérési rendszerben (skalp EEG) rhesus makákó majmokon. 

A beállított tesztrendszer működését már ismert neuromodulátor hatású farmakonokkal igazoltuk, és alkalmasnak találtuk további kutatási feladatok elvégzésére. 

Funkcionális agykérgi ingerléses vizsgálatok főemlősökön:

Funkcionális neuromodulációs (transzkraniális mágneses stimulációs, TMS) preklinikai vizsgálati környezetet hoztunk létre az agykérgi ingerlékenység (excitabilitás) meghatározására és tranziens befolyásolására rhesus makákó majmokon. 

Ismert neuromodulátorokkal történt farmakológiai vizsgálatban sikeresen demonstráltuk a motoros küszöb dózisfüggő változását. 

A TMS technológiát sikeresen beállítottuk az agykérgi ingerlékenység (excitabilitás) vizsgálata (I/O görbék felvétele, rövidtávú kérgi gátlás paradigma (SICI) beállítása) és később virtuális léziók előidézése céljából. A módszer alkalmasságát farmakológiai mérésekre az ipari partnerrel együtt kiválasztott neuroaktív vegyületekkel igazoltuk, valamint egy újonnan fejlesztett gyógyszerjelölt vegyülettel tájékozódó vizsgálatokat végeztünk. A további vizsgálatokhoz szükségessé vált a neuronavigációs támogatás alapjául szolgáló MRI agytérképek frissítése, amelyhez a strukturális MRI adatok felvétele folyamatban van. 

Országos kutatási hálózat szervezése: 

A Grastyán Endre Transzlációs Kutatási Központ köré országos kutatási hálózat szervezését kezdtük meg a fő ipari partneren (Richter Gedeon NyRt.) túl akadémiai partnerek bevonásával.

Az elvégzett munka jelentősége: 

Új ismeretekhez jutottunk a neurokognitív és pszichiátriai betegségek alapmechanizmusai terén, emellett mellett a beállított vizsgálati módszertant alkalmassá tettük a a kognitív folyamatokban kulcsszerepet játszó mediátorok és potenciális gyógyszer célmolekulák azonosítása, valamint gyógyszerjelöltek preklinikai hatástani vizsgálatára. Az eredmények hosszútávon hozzájárulhatnak a főemlősök agykérgi működésének további megértéséhez, magasabb rendű (pszichiátriai) idegrendszeri betegségek modellezéséhez és új terápiás lehetőségek felfedezéséhez, ami számottevő hazai gazdasági és piaci előnyt eredményezhet.

Az eredmények disszeminációja: 

Az eredményekből számos konferencia előadás és poszter hangzott el, három tudományos közlemény van készülőben, ezek közül egy közlemény van revízió alatt D1-es folyóiratban (Neuroimage). A módszertani fejlesztések és vizsgálatok két PhD hallgató kutatási témájának is részért képezik. 

2.2. Laboratórium jelentéstételi időszakban elért kutatás-fejlesztési (rész)eredményei 

I. In vivo viselkedésfarmakológiai módszerfejlesztés és gyógyszerhatékonysági vizsgálatok: 

Folytatódott a transzlációs célú közös (humán-nem humán) primáta komplex (elektrofiziológiai, neuromodulációs és magatartási) tesztparadigma-fejlesztés az alábbiak mentén: 

1) Kognitív magatartásvizsgálatok főemlősökön: A munkaszakaszban három, korábban validált főemlős-specifkus kognitív feladat (SOSS, DMTS, vsPAL) fejlesztése folytatódott ipari partner által fejlesztett kismolekulás vegyület kognitív működésekre gyakorolt hatásainak vizsgálatára. Folytattuk az új „humanizált” kognitív magatartási tesztcsomag paradigma kidolgozását. Az állatokat először a napok közötti tesztfeladat váltására, majd a napon belüli tesztfeladatváltásra tréningeztük sikeresen. Kimutattuk, hogy az állatok teljesítményét nem befolyásolja az egyes feladatok közötti véletlenszerű váltás. Ez lehetővé teszi, hogy a laboratórium körülmények között is lehetőség nyíljon arra, hogy a humán klinikai vizsgálatokban alkalmazott tesztcsomaghoz nagyban hasonló vizsgálati körülményeket teremtsünk (nagyfokú transzlációs validitás elérése). 

2) Agykérgi ingerlékenység (excitabilitás) vizsgálata és virtuális léziók előidézése transzkraniális mágneses ingerlés (TMS) használatával főemlősökön: Folytattuk a páros pulzusú gátlás (pair- pulse inhibition, PPI) protokoll, illetve ismétléses (repetitív) TMS protokoll beállítását a kognitív teljesítmény külső, nem farmakológiai, reverzibilis rontására (virtuális léziós technika), és előzetes pilot vizsgálatokat végeztünk kis elemszámú mintán. A PPI protokollt sikeresen beállítottuk, az rTMS protokoll esetében az ingerlési szekvencia (cTBS) optimalizálása folyamatban van. A munkaszakasz során megérkezett az új TMS készülékünk placebo (sham) impulzusok leadására is alkalmas tekerccsel és beépített szoftverrel. A rendszer így alkalmas kettős vak klinikai vizsgálati protokollok futtatására is. A munkaszakaszban a beszállító által megtörtént a betanítás és megkezdtük a készülék tesztelését és beállítását házon belül.

II. Országos kutatási hálózat szervezése: 

A tervezettnek megfelelően megkezdtük a Grastyán Endre Transzlációs Kutatási Központ köré szerveződő kutatási hálózat szervezését és a beszámolási időszakban zajlott egy egy nagy ipari konzorciális kutatási pályázat összeállítása, melyet a Richter Gedeon Nyrt. nyújt be.

2.3. A Laboratórium következő jelentéstételi időszakban elérendő kutatás-fejlesztési eredményei

I. In vivo viselkedésfarmakológiai módszerfejlesztés és gyógyszerhatékonysági vizsgálatok: 

Folytatjuk a módszertani fejlesztéseket és közvetlenül a klinikai tesztfázis előtt levő kiválasztott gyógyszerjelölt vegyületek hatékonyságának vizsgálatát makákó majmokon. 

1) Farmakokinetikai és kognitív magatartásvizsgálatok főemlősökön: A korábbi munkaszakaszokban megkezdett munka folytatásaként az ipari partnerrel együtt a korábban validált nagy áteresztőképességű főemlős-specifikus kognitív feladatok felhasználást tervezzük az ipari partner által fejlesztett kismolekulás vegyületekkel. A következő 6 hónap során további három, a közelmúltban szabadalmaztatott új vegyület vizsgálatát tervezzük. A következő munkaszakaszban a megkezdett, „humanizált” kognitív magatartási tesztcsomag fejlesztését folytatjuk, először a napi 2 majd a napi 4 feladat közötti egy ülésen belüli random váltásos elrendezésben. Amennyiben ez sikeresen megtörténik a paradigma farmakológiai validációját megkezdjük a kognitív teljesítményt ismert módon befolyásoló tesztvegyületek (pl. tranziens amnesztikus ágens – szkopolamin) alkalmazásával. 

2) Agykérgi ingerlékenység (excitabilitás) vizsgálata és virtuális léziók előidézése transzkraniális mágneses ingerlés (TMS) használatával főemlősökön: A munkaszakaszban az új, kettős vak vizsgálatokra is alkalmas TMS ingerlő berendezés beállítását tervezzük, valamint megkezdjük egy új, páros pulzusú gátlás (pair- pulse inhibition, PPI) protokoll (short interval cortical inhibition, SICI) farmakológiai validációját. Emellett folytatjuk az ismétléses (repetitív) TMS protokoll beállítását a kognitív teljesítmény külső, nem farmakológiai, reverzibilis rontására főemlősökön (virtuális léziós technika). Sikeres beállítás esetén megkezdjük az 1-es munkapontban beállított tesztcsomagon való validációt. 

II. Országos kutatási hálózat szervezése: 

A következő munkaszakaszban folytatjuk a Grastyán Endre Transzlációs Kutatási Központ köré szerveződő kutatási hálózat bővítését és a GTKK és a résztvevők közös kutatási projektjeinek kidolgozását, melyeik igazodnak a TINL-ben vállalt szakmai feladatokhoz. 

Pillérvezető: Prof. dr. Helyes Zsuzsa

Munkatársak

Prof. dr. Pintér Erika

Prof. dr. Hernádi István

Prof. dr. Reglődi Dóra