Zebravis-gebaseerde ontdekking van anti-epileptische natuurlijke producten: focus op secundaire metabolieten van mariene micro-organismen

Epilepsie is één van de meest voorkomende neurologische aandoeningen en treft wereldwijd meer dan 70 miljoen mensen. De aandoening wordt gekenmerkt door een aanhoudende gevoeligheid van de hersenen om epileptische aanvallen te genereren. Met de bestaande anti-epileptica (AE) kunnen de epileptische aanvallen van ongeveer 70% van de patiënten volledig onderdrukt worden, maar 30% van de patiënten vertoont farmacoresistentie waardoor de medicatie onvoldoende effectief is om aanvallen te voorkomen. Bovendien geven de huidige AE veel nevenwerkingen die een belangrijke impact kunnen hebben op de levenskwaliteit. Bijgevolg is er nood aan de ontwikkeling van nieuwe AE die veiliger en efficiënter zijn, met name in de behandeling van farmacoresistente epileptische aanvallen. Natuurlijke producten (NP) in het algemeen en mariene NP in het bijzonder zijn recentelijk herontdekt als een waardevolle bron voor de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen dankzij hun chemische diversiteit en bioactiviteit. NP zijn kleine moleculen, in het bijzonder secundaire metabolieten, die geproduceerd worden door levende organismen zoals dieren, planten en micro-organismen. Het doctoraatsonderzoek dat hier voorgesteld wordt is gericht op de ontdekking van nieuwe moleculen met activiteit tegen epileptische aanvallen en dit binnen het PhamaSea consortium. PharmaSea is een Europees project dat mariene NP heeft gebruikt voor de ontdekking van nieuwe geneesmiddelen. Ondanks de nood aan nieuwe en verbeterde AE en het overduidelijke potentieel van mariene NP zijn wij, naar ons beste weten, de eerste die op grote schaal onderzoek hebben gedaan naar mariene NP voor de ontdekking van potentiële AE. We gebruikten hiervoor de zebravis embryo photomotor respons (PMR) test en de zebravis larve pentyleentetrazool (PTZ) model om te screenen naar respectievelijk neuroactiviteit en anti-epileptische activiteit. Het gebruik van zebravis embryo’s en larven maakte een in vivo analyse mogelijk in een gewerveld organisme ondanks de lage hoeveelheden die typisch beschikbaar zijn voor screening van NP in het algemeen en mariene NP in het bijzonder. Als eerste hebben we het gebruik van de PMR test als een ‘high-throughput’ screeningsassay voor neuroactiviteit gevalideerd. Vervolgens hebben we 2009 mariene NP stalen gescreend voor neuroactiviteit gebruik makend van de PMR test. Daarna werden de neuroactieve NP stalen geanalyseerd in het PTZ model voor activiteit tegen PTZ-geïnduceerde epileptische aanvallen. Deze benadering heeft geleid tot de identificatie van drie nieuwe anti-epileptische moleculen. Verder leidde de anti-epileptische activiteitsanalyse van mariene NP tot de identificatie van twee nieuwe anti-epileptische moleculen. Tot slot, leidde het onderzoek van aardegebonden NP tot de identificatie van één nieuw anti-epileptische molecule. Samengevat werden er in dit doctoraatsonderzoek zes nieuwe anti-epileptische moleculen gevonden gebruik makende van het zebravis larve PTZ model met potentie tot bijkomend onderzoek voor de behandeling van epilepsie. Tot zover werden vier van deze anti-epileptische moleculen verder onderzocht in het 6-Hz muismodel van psychomotorische epileptische aanvallen, een standaard knaagdier model voor farmacoresistente focale epileptische aanvallen. Alle vier de moleculen zorgden voor een afname van de aanvalsduur wat dus de anti-epileptische activiteit bevestigt in een zoogdiermodel. Dit onderzoek toont opnieuw de vertaling van gegevens gevonden in de zebravis naar knaagdieren in het domein van epilepsieonderzoek. Met de ontdekking van zes nieuwe anti-epileptische moleculen benadrukt dit onderzoek ook het gebruik van mariene NP als een bron voor de ontwikkeling van nieuwe AE. Daarenboven toont dit werk ook de waarde van het zebravis model in geneesmiddelenontdekking van natuurlijke oorsprong in het algemeen en in het domein van epilepsie in het bijzonder.