Chemiczne „wyciszanie” Keap1 metodą homoPROTAC jako nowy kierunek terapii alergicznego nieżytu nosa

Alergiczny nieżyt nosa (AR) to jedna z najczęstszych chorób układu oddechowego, często współistniejąca z astmą i przewlekłym zapaleniem zatok. Mimo szerokiej dostępności leków objawowych oraz możliwości immunoterapii swoistej, u wielu pacjentów utrzymują się nawracające dolegliwości: wodnisty katar, kichanie, świąd i blokada nosa, nasilające się w sezonie pylenia lub po ekspozycji na alergeny domowe. Najnowsza praca konsorcjum naukowego z Szanghaju i Uniwersytetu Florydy przedstawia koncepcję terapeutyczną ukierunkowaną na mechanizm choroby – redukcję stresu oksydacyjnego w nabłonku nosa poprzez kontrolowaną degradację białka Keap1, kluczowego hamulca szlaku Nrf2 odpowiedzialnego za odpowiedź antyoksydacyjną komórki.

Kim są autorzy i gdzie wykonano badania

Badania przeprowadzono w ośrodkach: School of Pharmacy oraz Department of Otolaryngology, Changzheng Hospital, Naval Medical University/Second Military Medical University (Szanghaj), Shanghai Fourth People’s Hospital/Tongji University oraz Department of Medicinal Chemistry, University of Florida (Gainesville, USA). Wśród autorów znajdują się m.in. Jianyu Yan, Tianyu Wang, Ruizhi Yu, Lijuan Xu, Hongming Shao, Tengfei Li, Zhe Wang, Xudong Cha, Zhenyuan Miao, Chengguo Xing, Ke Xu, Huanhai Liu i Chunlin Zhuang. Pracę opublikowano w Acta Pharmaceutica Sinica B (dane źródłowe poniżej).

Na czym polega strategia homoPROTAC przeciw Keap1

Keap1 to białko, które w warunkach spoczynkowych przyłącza czynnik transkrypcyjny Nrf2 i kieruje go do degradacji w proteasomie. Gdy Keap1 zostaje chemicznie zablokowane lub zdegradowane, Nrf2 przemieszcza się do jądra komórkowego i aktywuje geny antyoksydacyjne (m.in. HO-1, NQO1), wzmacniając naturalne systemy obrony przed stresem oksydacyjnym i ograniczając wtórną kaskadę zapalną. Autorzy zaprojektowali dwuwartościową cząsteczkę (tzw. homoPROTACKEAP1_{\mathrm{KEAP1}}KEAP1​, „compound 8”), która wykorzystuje zdolność Keap1 do tworzenia dimerów: łączy dwa monomery Keap1 w kompleks z jednym ligandem, po czym uruchamia ubikwitynację i „samodegradację” Keap1 w komórce.

Co pokazano w laboratorium

W licznych liniach komórkowych – w tym w ludzkich komórkach nabłonka nosa (HNEpC) – związek 8 szybko i skutecznie obniżał poziom Keap1 (do prawie całkowitej degradacji przy odpowiednich stężeniach), a jednocześnie zwiększał jądrową lokalizację Nrf2 i ekspresję genów antyoksydacyjnych. W modelu zapalenia wywołanego lipopolisacharydem i papainą związek wyraźnie zmniejszał wydzielanie cytokin prozapalnych (IL-6, TNF-α) i poprawiał wskaźniki antyoksydacyjne (GSH, SOD). Mechanizm zależny od układu ubikwityna–proteasom potwierdzono farmakologicznie (blokada proteasomu oraz neddylacji znosiła efekt degradacji).

Co wnosi analiza próbek chorych

W PBMC i wymazach z nosa pacjentów z AR wykazano zaburzenia związane ze stresem oksydacyjnym i nadekspresję KEAP1 oraz genów zapalnych typowych dla AR (m.in. IL4). W płukaniach nosa chorych stwierdzano obniżone poziomy GSH i SOD, co potwierdza przewagę procesów prooksydacyjnych w przebiegu choroby. Te obserwacje uwiarygadniają wybór osi Keap1–Nrf2 jako celu terapeutycznego.

Co pokazano w modelu zwierzęcym

W mysim modelu AR indukowanym owalbuminą donosowe podawanie „compound 8” w sposób zależny od dawki ograniczało objawy kliniczne (kichanie, pocieranie nosa), obniżało stężenia cytokin w płynach z nosa (TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-4) oraz histaminy, IL-13 i swoistego IgE w surowicy. W tkance nosa malała infiltracja komórek zapalnych (w tym eozynofilów), a badania histologiczne potwierdzały mniejszy obrzęk i uszkodzenie nabłonka. Jednocześnie obserwowano spadek Keap1 i wzrost HO-1 oraz NQO1. Analizy transkryptomiczne wskazały „przełączenie” aktywności zestawów genowych kontrolowanych przez Nrf2 na korzystny profil antyoksydacyjny.

Co to może oznaczać dla praktyki

Dla chorych z nawracającym AR, zwłaszcza z niedostateczną odpowiedzią na standardowe leczenie objawowe, podejście miejscowe ukierunkowane na mechanizm choroby (odbudowę równowagi oksydacyjnej przez aktywację Nrf2) może w przyszłości stanowić cenne uzupełnienie terapii. Zwraca uwagę droga donosowa, naturalnie „celująca” w miejsce zapalenia i potencjalnie ograniczająca narażenie ogólnoustrojowe – to istotne u pacjentów przyjmujących już wiele leków. Zanim jednak pojawi się zastosowanie kliniczne, potrzebne są badania bezpieczeństwa, farmakokinetyki i kontrolowane próby u ludzi.

Ograniczenia i kolejne kroki

Cząsteczki dwuwartościowe mają wysoką masę cząsteczkową, co może ograniczać biodostępność poza drogą donosową; wymagana jest optymalizacja chemiczna i formułacyjna. Profil ekspresji genów w PBMC nie zastępuje analizy jedno-komórkowej bezpośrednio z nabłonka nosa. Konieczne są również długoterminowe badania toksykologiczne i ocena ryzyka niepożądanej immunomodulacji u osób z chorobami współistniejącymi układu oddechowego (np. astma).

Praca dostarcza mocnych danych przedklinicznych, że kontrolowana degradacja Keap1 z użyciem homoPROTAC może aktywować wewnętrzne systemy ochronne nabłonka nosa i osłabiać zapalenie w AR. To strategia celowana w mechanizm choroby, potencjalnie kompatybilna z leczeniem objawowym i immunoterapią. Na tym etapie to rozwiązanie eksperymentalne; u ludzi wymaga pełnego programu badań klinicznych. Jeżeli z powodzeniem przejdzie kolejne etapy rozwoju, może w przyszłości poszerzyć wachlarz terapii miejscowych dla pacjentów z przewlekłymi chorobami nosa i współistniejącą astmą.

Źródło: Acta Pharmaceutica Sinica B, Chemical knockdown of Keap1 and homoPROTAC-ing allergic rhinitis
DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsb.2025.05.025