Možnosti terapeutického ovlivnění aktivity receptoru fibroblastového růstového faktoru 3 (FGFR3) v kostní dysplázii

Mgr. Lukáš Bálek, Ph.D.

Doctoral thesis

Therapeutic targeting of fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR3) in skeletal dysplasia

Abstract:

Receptor fibroblastového růstového faktoru 3 (FGFR3) je označován za hlavní negativní regulační faktor enchondrální osifikace. Mutace v receptoru podmiňují vznik skeletálních dysplazií (např. achondroplazie, hypochondroplazie) a kraniosynostóz. Achondroplazie je způsobena „gain-of-function“ mutací v transmembránové doméně (FGFR3-G380R). Navzdory tomu, že některé látky jsou již ve stádiu klinického testování, stále neexistuje specifická léčba achondroplazie. Vzhledem ke skutečnosti, že podávání léku na achondroplazii bude dlouhodobé (roky po narození postiženého jedince), jsou zde přísná kritéria na nově vyvíjené léky. Inhibitory tyrozinových kináz se mohou stát slibným lékem na achondroplazii, ale prozatím je z boje o léčbu vyřazují některé jejich vlastnosti: nespecifita a toxicita. Existuje řada dalších potenciálních přístupů k léčbě, např. využití interagujících vazebných proteinů, použití parathyroidního hormonu, CNP, „decoy“ receptoru nebo protilátek. Tyto alternativní přístupy jsou známy již dlouho, ale šance na jejich převedení do medicíny jsou nízké. V předkládané práci se zabýváme zhodnocením a srovnáním aktuálně dostupných tyrozin kinázových inhibitorů a jejich inhibiční kapacitou vzhledem k FGFR. V druhé části pak testujeme nový tyrozin kinázový inhibitor ARQ 087, dále nanočástice charakteru nanodiamantů, které s vysokou afinitou vážou FGF ligandy a aptamer APT-F2P. V třetí části představujeme robustní systém pro vyhledávání nových interakčních partnerů FGF receptorů a zároveň se nám díky této metodě podařilo identifikovat nové partnery FGFR3.

Abstract:

Fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR3) has been identified as a major negative regulator of endochondral ossification. Mutated forms of the receptor are associated with skeletal dysplasias (i.e. achondroplasia, hypochondroplasia) and craniosynostosis. Achondroplasia is caused by gain-of-function mutation in transmembrane domain (FGFR3-G380R). Regardless of some clinical trials, FDA-approved treatment still does not exist. As the treatment has to be administrated for long-period, there are strict criteria on newly developing therapies. Small chemical molecules, tyrosine kinase inhibitors (TKIs) were considered to be promising treatment for achondroplasia, but their multikinase activities and toxicity compromise them. There are several other potential approaches, i.e. interacting proteins, treatment with parathyroid hormone or C-natriuretic peptide, soluble decoy receptor or antibodies. Since these alternatives are known for a long time, it is likely to find some novel strategies. Here, we evaluate TKIs and statins and their capacity to attenuate FGFR signaling. In the second part of thesis, we tested newly synthetized TKI (ARQ 087), new nanomaterials with high affinity for FGF ligands and aptamer APT-F2P. Last of all, we developed robust system for exploring of binding partners and we also identified and introduced novel interaction partners of FGFR3.

Keywords

FGF2, FGFR3, ARQ 087, BGJ398, AZD4547, AZD1480, chondrogenesis, FGFR inhibitors, achondroplasia, chondrogeneze, FGFR inhibitory

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 9. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 6. 10. 2017
• Supervisor: Mgr. Pavel Krejčí, Ph.D.
• Reader: MVDr. Martin Anger, CSc., Mgr. Jiří Kohoutek, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology (4-years) / Animal Physiology