Un nuevo paradigma preclínico para probar la terapéutica antienvejecimiento

Abstracto

Probar medicamentos paraefectos antienvejecimientohistóricamente se han realizado en estudios de la vida útil del ratón, pero son costosos y requieren mucho tiempo, y máslo que es más importante, difícil de recapitular en humanos. Además,estudios de vida útilen ratones no se adaptan bien aprueba de drogascombinaciones que apuntanmúltiples factores implicados en el envejecimiento. Se necesitan paradigmas adicionales para probar terapias destinadas a retrasar el envejecimiento. Un nuevo paradigma, designadocomo Geropathology Grading Platform (GGP), se basa en un conjunto estandarizado de pautas desarrolladas para detectar la presencia o ausencia de enfermedades de bajo impacto.lesiones histopatológicas y determinar el nivel de severidad de las lesiones de alto impacto en órganos de ratones envejecidos. El GGP genera unpuntuación numérica para cada lesión relacionada con la edad en un órgano, sumada para las lesiones totales y promediada sobre múltiples ratones para obtener una lesión compuestapuntuación (CLS). Los estudios preliminares muestran que la plataforma genera CLS que aumentan con la edad de los ratones de manera dependiente de los órganos. ElLos CLS son lo suficientemente sensibles como para detectar cambios provocados por intervenciones que prolongan la vida útil del ratón y, por lo tanto, ayudan a validar el GGP como una herramienta novedosa.para medir el envejecimiento biológico. Si bien actualmente está optimizado para ratones, el GGP podría adaptarse a cualquiermodelo animal preclínico. 

Palabras clave:Plataforma de clasificación de geropatología—Envejecimiento—Lesiones de envejecimiento en ratones—Pruebas preclínicas de drogas—Terapéutica antienvejecimiento

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Actualmente, las pruebas preclínicas de intervenciones terapéuticas para retrasarel envejecimiento se realiza en gran medida midiendo la vida útil como resultado en ratones.Sin embargo, esto es relativamente costoso y requiere mucho tiempo. Además,la esperanza de vida no se puede utilizar como criterio de valoración en los ensayos clínicos en humanos,porque el costo se vuelve prohibitivo. Además, los estudios de vida útilen ratones son demasiado largos y costosos para probar de manera eficiente las combinaciones de fármacosque se dirigen a múltiples vías de envejecimiento. Por lo tanto, nuevos criterios de valoración y métodosson necesarios para las pruebas preclínicas o la detección de tratamientosdestinado a retrasar el envejecimiento.Para hacer frente a esta necesidad, un nuevo paradigma, designado como elPlataforma de Graduación de Geropatología (GGP) (1), fue desarrollado recientementepor el Comité de Calificación de Geropatología, un componente activode la Red de Investigación de Neuropatología financiada por un NIABeca R24 (Warren Ladiges, PI). El comité está compuesto por un presidente(Warren Ladiges) y seis patólogos veterinarios certificados por la junta:Denny Liggitt, DVM, PhD, Departamento de Medicina Comparada,Universidad de Washington, Seattle, Washington; Jessica M. Snyder,DVM, MS, Departamento de Medicina Comparada, Universidadde Washington, Seattle, Washington; Tim Snider, DVM, Ph. D.,Departamento de Patología Veterinaria, Universidad Estatal de Oklahoma,Stillwater, Oklahoma; Erby Wilkinson, DVM, PhD, Departamento dePatología, Universidad de Michigan, Ann Arber, Michigan; deniseM. Imai, DVM, PhD, Departamento de Patología Comparada,Universidad de California, Davis, Davis, California; y Smitha P. S.Pillai, DVM, PhD, Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson, Seattle,Washington.

El GGP se basa en un conjunto estándar de pautas desarrolladas para (i)detectar la presencia o ausencia histológica de lesiones de bajo impacto enmúltiples órganos y (ii) medir el nivel de severidad de alto impactolesiones relacionadas con el envejecimiento, en ratones (2,3). La plataforma está diseñada paragenerar una puntuación numérica para cada lesión en un órgano específico de modo quese obtiene una puntuación total de lesión sumando cada puntuación de lesión para eseórgano para un ratón. Las puntuaciones totales de las lesiones se promedian entre todosratones en una cohorte específica para obtener una puntuación de lesión compuesta (CLS)por ese órgano (4). El CLS se puede usar para comparar respuestas.al tratamiento farmacológico a lo largo del tiempo, determinar el efecto de las alteraciones en el genexpresión, o investigar el impacto de los desafíos ambientales enuna variedad de estudios preclínicos de envejecimiento. Esta plataforma ha sido utilizada paracomparar CLS en 8-, 16-, 24- y 32-mes de edad macho C57BL/6nia(B6) y cepas de ratón C57BL/6nia × BALB/cnia F1 (CB6F1). Comose puede ver enFigura 1A, el CLS en cuatro órganos, corazón, pulmones, riñón, y el hígado para ratones B6 aumentó de manera dependiente de la edad comopredicho. Es claramente evidente que la mayor tasa de aumento en CLSfue entre 16 y 24 meses. Además, había diferenciasen la tasa de aumento de CLS entre órganos individuales. Un similarpatrón también se observó en ratones CB6F1 (Figura 1B) indicando que elel aumento de CLS relacionado con la edad no dependía de la tensión.

Una de las ventajas del GGP como un nuevo par de pruebas de drogasadigm es que se pueden ver diferencias en CLS en ratones de mediana edadtratados con un fármaco antienvejecimiento en sólo varios meses. Para examenPor ejemplo, la plataforma se usó para comparar CLS en ratones B6 tratados conrapamicina durante 2 meses, iniciando tratamiento a los 24 meses de edad.La rapamicina microencapsulada se administró en la alimentación a 42 ppm.Como puede verse enFigura 1C, los ratones tratados con rapamicina tuvieron significativamentemenor CLS en múltiples órganos en comparación con los ratones tratados con placebo.Los experimentos con medicamentos antienvejecimiento adicionales ayudarían a mejorarvalidar estas observaciones iniciales. CLS también se correlacionó bien con otrosmedidas de declive relacionado con la edad como se muestra en un ejemplo de cardiologíaenvejecimiento enFigura 1D. Índice de masa ventricular izquierda, cuantificado por ECHO,es una medida de enfermedad cardíaca crónica progresiva y disfunción.El CLS del corazón cambió más dramáticamente que el del ventrículo izquierdo.índice de masa durante el mismo período de vida, lo que sugiere que CLS puede ser unindicador muy sensible de la disfunción cardíaca relacionada con la edad. Un segundoejemplo es el aumento dependiente de la edad en las lesiones de la articulación del carpo asociadascon una disminución relacionada con la edad en la fuerza de agarre de la pata delantera(5). Estas observaciones ayudan a validar el GGP como una forma de medirenvejecimiento biológico. Esto es fundamental y acelera el ritmo de las pruebas.terapias dirigidas al envejecimiento. Se necesita más trabajo para alinear el GGPcon estudios de vida útil del ratón, otras medidas de envejecimiento, por ejemplo,puntos finales de fragilidad y patología molecular que se traducen fácilmente (6).

Por lo tanto, la plataforma se puede utilizar de manera rápida y sensible.probar fácilmente no solo fármacos individuales sino combinaciones de fármacos quese dirigen a diferentes vías moleculares asociadas con el envejecimiento. El GGPtambién revela qué órganos son los más afectados por una intervención particular. Esto puede ayudar a guiar futuros ensayos clínicos y qué criterios de valoracióndebe medirse. El GGP se ampliará a órganos adicionalesy conjuntos de tejidos que incluyen músculo esquelético, patas delanteras que consisten en articulacionesy hueso, cabeza que consiste en la cavidad nasal, dientes, ojos, oídos, cerebro ytronco cerebral y órganos reproductivos. El Comité GGP está trabajandopara finalizar las pautas de calificación para estos conjuntos de órganos en un futuro próximo.

Figura 1.Las puntuaciones compuestas de lesiones generadas por la plataforma de clasificación de geropatología en ratones cambian de forma dependiente de la edad y del fármaco. (A) lesión compuestalas puntuaciones en cuatro grupos de edad de ratones macho C57BL/6N aumentan con el aumento de la edad y de manera dependiente de los órganos,N= 12/cohorte. (B) Puntuaciones compuestas de lesiones encuatro grupos de edad de ratones macho CB6F1 aumentan con la edad y de manera dependiente de los órganos,N= 12/cohorte. (C) Se suprimen las puntuaciones compuestas de lesionesen ratones C57BL/6 de 24-meses de edad después de 2 meses de rapamicina oral, 42 ppm,N= 6–7/cohorte,pMenor o igual a .05. (D) Las puntuaciones compuestas de lesiones en el corazón aumentan en la alineacióncon el índice de masa ventricular izquierda (IMVI) y el peso de los órganos como medidas de la progresión del deterioro cardíaco con el aumento de la edad en ratones C57BL/6N,N= 12/cohorte.

FondosEste trabajo fue apoyado por NIA R24 AG047115 (WL, PI), NIA R01AG031764 (PR, PI), NIA P01 AG043376 (LN), y presentado en laTaller de Geropatología en conjunto con la reunión anual de laAsociación Americana del Envejecimiento en Seattle, Washington, junio de 2016.

Conflicto de interesesLos autores manifiestan no tener ningún conflicto de interés que declarar.

Referencias

1. Ladiges W, Ikeno Y, Niedernhofer L, et al. La investigación en neuropatologíared: un enfoque interdisciplinario para integrar la patología eninvestigación sobre el envejecimiento.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. Reducción de la edad-associated patología en ratones viejos por sobreexpresión de catalasa en las mitocondrias.J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2008;63:813–822. PMID:18772461

3. Ladiges W, Ikeno Y, Liggitt D, Treuting PM. La patología es un aspecto crítico.de estudios preclínicos de envejecimiento.Pathobiol Envejecimiento Enfermedad relacionada con la edad. 2013;3:22451. doi:10.3402/pba.v3i0.22451

4. Ladiges W. La evaluación de patología es necesaria para validar la traslacióncriterios de valoración en estudios preclínicos de envejecimiento.Pathobiol Envejecimiento Enfermedad relacionada con la edad. 2016;6:31478. doi:10.3402/pba.v6.31478

5. Ge X, Cho A, Ciol MA, Pettan-Brewer C, Rabinovitch P, Ladiges W.La fuerza de agarre es potencialmente un indicador temprano de la disminución relacionada con la edad enratones.Pathobiol Envejecimiento Enfermedad relacionada con la edad. 2016;6:32981. doi:10.3402/pba.v6.32981 

6. Niedernhofer LJ, Kirkland JL, Ladiges W. Final de la patología molecularpuntos útiles para estudios de envejecimiento.Envejecimiento Res Rev. 2016. doi:10.1016/j.arr.2016.09.012 [Epub antes de imprimir].

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