Inhibidores de PAK para uso en el tratamiento de trastornos del desarrollo neurológico.

Al menos un inhibidor de quinasa activada por p21 (PAK) para uso en el tratamiento de un trastorno deldesarrollo neurológico.

Inhibidores de PAK para uso en el tratamiento de trastornos del desarrollo neurológico.

Financiación del gobierno de EE.UU.

Antecedentes de la invención El síndrome del cromosoma X frágil (FXS) es la forma más comúnmente heredada de retraso mental, con síntomas de hiperactividad, estereotipia, ansiedad, convulsiones, conducta social alterada y/o retraso cognitivo. El FXS es el resultado de la pérdida de expresión del gen del retraso mental debido al cromosoma X frágil 1 (FMR1) , que codifica la proteína del retraso mental debido al cromosoma X frágil (FMRP) . Los ratones con el gen FMR1 desactivado (FMR1 KO) y los pacientes con el FXS muestran fenotipos de conducta similares, así como anomalías similares en la morfología sináptica del cerebro (O’Donnell et al., 2002, Annu. Rev. Neurosci., 25:315) . Sus cerebros tienen más espinas dendríticas y/o una proporción superior de espinas más largas y/o más delgadas en comparación con las de los individuos normales (Hinton et al., 1991, Am. J. Med. Genet., 41:289; Comer y et al., 1997, Proc. Natl. Acad Sci., USA, 94:5401; e Irwin et al., 2001, Am. J. Med. Genet., 98:161) . Las espinas dendríticas son protrusiones de los árboles dendríticos que sirven como sitios potsinápticos de la mayoría de las sinapsis excitadoras en mamíferos. Correlacionados con la morfología espinal alterada, los ratones FMR1 KO presentan una función sináptica anómala, que incluye mayor depresión a largo plazo (LTD) mediada por el receptor del glutamato metabotrópico en el hipocampo y/o menor potenciación a largo plazo (LTP) en la corteza, en comparación con los ratones de tipo natural (Huber et al., 2002, Neuropharmacology, 37:571; y Li et al., 2002, Mol. Cell Neurosci., 19:138) . Por tanto, estos hallazgos demuestran que FMRP actúa en la regulación de la morfología espinal, la función sináptica y/o la conducta animal.

La FMRP es una proteína de unión selectiva al RNA que se asocia con los poli-ribosomas (Corbin et al., 1997, Hum. Mol. Genet., 6:1465; y Stefani et al., 2004, J. Neurosci., 24:7272) y con Argonauta2 (AGO2) y Dicer, dos miembros de RISC, un complejo que se requiere en el silenciamiento de genes mediado por RNAi (Ishizuka et al., 2002, Genes Dev., 16:2497) . Se cree que FMRP regula la morfología y/o la función sináptica debido a su capacidad de reprimir la traducción de sus parejas de unión al RNA (Laggerbauer et al., 2001, Hum. Mol. Genet., 10:329; Li et al., 2001, Nucleic Acids Res., 29:2276; y Mazroui et al., 2002, Hum. Mol. Genet., 11:3007) , usando quizás un mecanismo mediado por RNAi. Algunos de estos RNA codifican proteínas que está implicadas en la morfología y/o la función sináptica, tales como Racl, la proteína 1B asociada a los microtúbulos, la proteína asociada al citoesqueleto de actividad regulada y la proteína alfa-quinasa II dependiente de calcio/calmodulina (Zhang et al., 2001, Cell, 107:591; Lee et al., 2003, Development, 130:5543; y Zalfa et al., 2003, Cell, 112: 317) .

Compendio de la invención La invención es como se expone en las reivindicaciones.

La presente invención abarca el reconocimiento de que las vías de señalización mediadas por quinasa activada por p21 (PAK) y FMRP pueden antagonizarse entre sí para regular la morfología y/o la función sináptica. La presente invención abarca el reconocimiento de que las anomalías en la morfología de las espinas corticales de pacientes con FXS y ratones con el gen FNM1 desactivado son opuestas a las que encontramos en ratones transgénicos en los cuales la actividad de PAK esta inhibida por su forma negativa dominante (dnPAK) . La presente invención abarca el reconocimiento de que FMRP se une a PAK.

La presente invención proporciona inhibidores de PAK para uso en el tratamiento del síndrome del cromosoma X frágil (FXS) y/o otros trastornos del desarrollo neurológico.

Se incluyen composiciones que comprenden al menos un inhibido de PAK y un excipiente farmacéuticamente aceptable. En ciertas realizaciones, los moduladores de PAK actúan modulando las interacciones entre PAK y la proteína de retraso mental debido al cromosoma X frágil (FMRP) .

La presente invención proporciona métodos para identificar inhibidores de PAK útiles para el tratamiento de trastornos del desarrollo neurológico. En un caso, dichos métodos incluyen métodos de cribado de alta productividad. En otro caso los métodos incluyen ensayos in vitro e in cyto.

La presente invención proporciona inhibidores específicos de PAK. En algunas realizaciones, los moduladores específicos de PAK incluyen moléculas pequeñas terapéuticas. En algunas realizaciones, las moléculas pequeñas moduladoras de PAK incluyen emodina, OSU-03012 y/o sus combinaciones. La presente invención incluye composiciones farmacéuticas que comprenden emodina, OSU-03012 y/o sus combinaciones. La presente invención proporciona emodina, OSU-03012 y/o sus combinaciones para uso en el tratamiento de la FXS y/u otros trastornos del desarrollo neurológico.

Breve descripción de los dibujos Figura 1. Secuencias de aminoácidos representativas de FMR y FXR. La Figura IA muestra una alineación de ejemplos representativos de secuencias de aminoácidos de FMR1 de Drosophila melanogaster (dFMR1; GenBank AAG22045) , FMR1 humana (hFMR1; GenBank AAB18829) , FXR1 humana (hFXR1; GenBank AAC50155) y FXR2 humana (hFXR2; GenBank AAC50292) . Las partes enmarcadas en color gris oscuro señalan los aminoácidos idénticos y las partes enmarcadas en color gris claro denotan sustituciones conservadoras de aminoácidos. Las inserciones se representan por un guión. Está representado el dominio de interacción FMR1/FXR. "KH1" y "KH2": dominios KH; "NES": señal de exportación nuclear; "RGG": dominio que media las interacciones proteína-proteína, unión al RNA y/o puede estar metilado. La Figura modificada procede del trabajo de Wan et al., 2000, Mol. Cell. Biol., 20:8536. La Figura IB muestra una secuencia de aminoácidos para FMR1 de ratón (GenBank NM_008031) .

Figura 2. Secuencias de aminoácidos humanas representativas de PAK1, PAK2 y PAK3. Se muestra una alineación de ejemplos representativos de secuencias de aminoácidos de PAK1 humana (GenBank AAA65441) , PAK2 humana (GenBank AAA65442) y PAK3 humana (GenBank AAC36097) . Los asteriscos debajo de las secuencias marcan aminoácidos idénticos y los puntos debajo de las secuencias denotan sustituciones conservadoras de aminoácidos. Las inserciones se representan por un guión. Las partes enmarcadas en negro señalan las regiones ricas en prolina que contienen supuestos restos de PXXP que se unen a SH3. Las partes no enmarcadas señalan el sitio de unión a P1X no canónico. Las partes enmarcadas en gris indican tramos de aminoácidos básicos o ácidos altamente cargados. Las líneas oscuras en la parte superior indican el dominio de homodimerización (aminoácidos 78 - 87) , el resto CRIB (aminoácidos 75 - 90) , el dominio de unión a p21 (PBD; aminoácidos 67 -113) y el dominio de cambio autoinhibidor (aminoácidos 83 - 139) para PAK1. Los restos de la quinasa de diagnóstico en el dominio catalítico están enmarcados y numerados por convenio. La Figura modificada procede del trabajo de Bokoch et al., 2003, Annu. Rev. Biochem., 72:743.

Figura 3. Secuencias de aminoácidos humanas representativas de PAK4, PAK5, PAK6 y PAK7. Se muestra una alineación de ejemplos representativos de secuencias de aminoácidos de PAK4 humana (GenBank NP_ 005875) , PAK5 humana (GenBank CAC18720) , PAK6 humana (GenBank NP_064553) y PAK7 humana (GenBank Q9P286) . Los asteriscos debajo de las secuencias marcan los aminoácidos idénticos y los puntos debajo de las secuencias denotan sustituciones conservadoras de aminoácidos. Las inserciones se representan por un guión.

Figura 4. Secuencias de aminoácidos humanas representativas de PAK4, PAK5 y PAK6. Se muestra una alineación de ejemplos representativos de secuencias de aminoácidos de PAK4 humana (GenBank CAA09820) , PAK5 humana (GenBank BAA94194) y PAK6 humana (GenBank AAF82800) . Las partes enmarcadas en negro marcan aminoácidos idénticos. Las inserciones se representan por un guión. Los restos de la quinasa de diagnóstico en el dominio catalítico están enmarcados y numerados por convenio. La Figura modificada procede del trabajo de Dan et al., 2002, Mol. Cell. Biol., 22:567.

Figura 5. Secuencias de aminoácidos representativas de Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster y PAK1 de rata. Se muestra una alineación de ejemplos representativos de secuencias de aminoácidos de PAK1 de C. elegans (CEPAK; GenBank BAA11844) , D. melanogaster (DPAK; GenBank AAC47094) y rata (PAK; GenBank AAB95646) . Las partes enmarcadas en negro señalan aminoácidos idénticos. Las inserciones se representan por un guión.... [Seguir leyendo]

1. Al menos un inhibidor de quinasa activada por p21 (PAK) para uso en el tratamiento de un trastorno del desarrollo neurológico.

2. El inhibidor para el uso de la reivindicación 1, en donde el trastorno del desarrollo neurológico se selecciona de síndrome del cromosoma X frágil, retraso mental, trastornos del espectro autista, insuficiencia ovárica prematura

o síndrome de ataxia y temblor asociados al cromosoma X frágil.

3. El inhibidor para el uso de la reivindicación 2, en donde el síndrome del cromosoma X frágil está asociado con la potenciación a largo plazo (LTP) reducida en la corteza o la depresión a largo plazo (LTD) potenciada.

4. El inhibidor para el uso de la reivindicación 3, en donde la administración del inhibidor a un sujeto da como resultado una disminución de la depresión a largo plazo (LTD) en el hipocampo o un aumento de la potenciación a largo plazo (LTP) en la corteza.

5. El inhibidor para el uso de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el inhibidor se administra en forma de una dosis por vía oral.

6. El inhibidor para el uso de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el inhibidor de PAK inhibe la interacción de PAK con FMRP

7. El inhibidor para el uso de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el inhibidor de PAK es emodina, OSU-03012, estaurosporina, PD098059, genisteina, tirfostina B42, HA 1077, K252a, 1 (5-isoquinolin-sulfonil) -2metilpiperazina (H-7) , CEP-1347, hPIP, merlina, nischarina, P35/CDK5, CDC2, p 11OC, POPX1, POPX2, CRIPak, los aminoácido.

89. 143 de PAK1, GL-2003, SUl 1652 o purvalanol A.

8. El inhibidor para el uso de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el inhibidor de PAK es un RNA de interferencia corto (siRNA) o un RNA de horquilla corta (shRNA) .

9. El inhibidor para el uso de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el inhibidor de PAK es un anticuerpo.

10. El inhibidor para el uso de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el inhibidor de PAK se administra en combinación con un agente terapéutico adicional, por ejemplo, un agente anti-convulsionante, un estabilizador del estado de ánimo, un estimulante del sistema nervioso central, un agente antihipertensor, ácido fólico, un inhibidor seleccionado de la recaptación de la serotonina o un agente antisicóptico.

11. Un método de cribado de una sustancia candidata útil para tratar un trastorno del desarrollo neurológico, que incluye el síndrome del cromosoma X frágil, retraso mental, trastornos del espectro autista, insuficiencia ovárica prematura o síndrome de ataxia y temblor asociados al cromosoma X frágil, que comprende las etapas de:

proporcionar quinasa activada por p21 (PAK) ; proporcionar una pareja de unión natural de PAK o un sustrato de fosforilación de PAK; administrar al menos una sustancia candidata a PAK y a la pareja de unión natural o al sustrato de fosforilación; y medir el efecto de al menos una sustancia candidata sobre la interacción de unión, medir la capacidad de al menos una sustancia candidata para competir con la interacción de unión entre PAK y la pareja de unión natural o medir el efecto de al menos una sustancia candidata sobre la capacidad de la PAK para fosforilar el sustrato, e identificar así una sustancia que inhibe PAK y es útil para tratar un trastornos del desarrollo neurológico incluyendo el síndrome del cromosoma X frágil, el retraso mental, trastornos del espectro autista, insuficiencia ovárica prematura o síndrome de ataxia y temblor asociados al cromosoma X frágil.

12. Uso de al menos un inhibidor de quinasa activada por p21 (PAK) en la fabricación de un medicamento para tratar un trastorno del desarrollo neurológico.

13. El uso de la reivindicación 12, en donde el trastorno del desarrollo neurológico se selecciona de síndrome del cromosoma X frágil, retraso mental, trastornos del espectro autista, insuficiencia ovárica prematura o síndrome de ataxia y temblor asociados al cromosoma X frágil.