David S. Bredt

David S. Bredt es un neurocientífico molecular estadounidense .

Después de estudiar química en Princeton , Bredt estudió medicina en la Facultad de Medicina de Johns Hopkins , donde obtuvo los títulos de médico y doctor . Fue alumno de Solomon H. Snyder , con quien también fue coautor de varios artículos ampliamente citados. ^[1]

Trabajó como investigador postdoctoral en el Departamento de Neurociencia de Johns Hopkins de 1993 a 1994. ^[2] Se convirtió en becario Searle en 1995 , ^[3] y recibió un premio Beckman para jóvenes investigadores en 1997. ^[4]

Trabajó en la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Francisco de 1994 a 2004, primero como profesor asistente ^[1] y luego como profesor de fisiología. ^[2]

Se desempeñó como vicepresidente de Biología Integrativa en Eli Lilly and Company de 2004 a 2011. ^[5] Fue elegido miembro de la Sociedad de Académicos de la Universidad Johns Hopkins en 2005. ^{[2] [6]}

Trabajó en Johnson & Johnson de 2011 a 2021 como jefe global de descubrimiento en neurociencia. ^[7]

Mientras era estudiante de posgrado en el laboratorio del profesor Solomon Snyder, Bredt descubrió y caracterizó la familia de enzimas que generan óxido nítrico (NO). Mientras que una sola medición de NO endógeno había requerido anteriormente métodos complejos y laboriosos, Bredt desarrolló un ensayo simple, sensible y específico que monitoreaba la conversión de [ ³ H] arginina a [ ³ H] citrulina . Este ensayo permitió cientos o miles de mediciones diarias de NO endógeno. Primero empleó este ensayo para descubrir que el NO endógeno media aumentos vinculados al glutamato de GMP cíclico en el cerebro ( PNAS , 1989 ). Luego aisló bioquímicamente la enzima biosintética, a la que denominó óxido nítrico sintasa (NOS). Además, determinó que NOS es una enzima dependiente de calmodulina ( PNAS , 1990 ), lo que explicaba cómo el NO se genera rápidamente después de aumentos mediados por glutamato en el calcio sináptico.

Bredt realizó estudios que establecieron que el NO es un neurotransmisor difusible. Clonó y secuenció molecularmente el primer ADNc de NOS ( Nature , 1991), que mostró que la mitad N-terminal de la proteína NOS es única y está separada por un dominio de unión a calmodulina de la mitad C-terminal, que se asemeja a la citocromo P-450 reductasa ( Nature , 1991). Esta estructura proteica reveló cómo la calmodulina regula la actividad enzimática de NOS y cómo los cofactores redox permiten la enzimología compleja de NOS. Mapeó inmunohistoquímicamente la distribución de NOS en el cerebro y los tejidos periféricos ( Nature , 1990). Determinó que las neuronas son la fuente principal de NO en todo el cuerpo. En el cerebro, descubrió que la NOS que se encuentra en las neuronas (nNOS) estaba enriquecida en poblaciones neuronales específicas y, a menudo, se concentraba en sitios postsinápticos , como las sinapsis glomerulares cerebelosas , donde los receptores de glutamato activan la nNOS. En el sistema nervioso periférico , encontró nNOS enriquecido en neuronas no adrenérgicas y no colinérgicas que inervan el músculo liso gastrointestinal y vascular ( Nature , 1990). Estos hallazgos abrieron una puerta a la investigación de cómo el NO participa en diversos procesos fisiológicos, incluidos aspectos de la peristalsis y la erección del pene ( Science , 1992).

Como profesor de la UCSF, Bredt identificó el potencial terapéutico de la modulación del NO en el cerebro y el músculo esquelético. En el cerebro, Bredt y su equipo demostraron que la nNOS se enriquece en las sinapsis debido a un dominio "PDZ" en la nNOS que se asocia con un dominio PDZ similar en la proteína de andamiaje sináptico de densidad postsináptica de 95 kD (PSD-95) ( Cell , 1996). Demostraron que la PSD-95 vincula física y funcionalmente a la nNOS con los receptores de glutamato de tipo NMDA en las sinapsis. Como la muerte neuronal excitotóxica asociada con la isquemia cerebral implica una producción excesiva de NO aguas abajo de los receptores NMDA ( PNAS , 1991), la investigación de Bredt apuntó a la explotación del antagonismo del complejo receptor NMDA/PSD-95/nNOS como tratamiento del accidente cerebrovascular ( Journal of Biological Chemistry , 1999), que ha mostrado resultados clínicos prometedores ( Nature Reviews Drug Discovery , 2020).

Además de encontrar nNOS en neuronas, Bredt ayudó a identificar nNOS en el sarcolema del músculo esquelético ( Nature , 1994), y su equipo determinó que nNOS en el músculo se asocia con distrofina ( Cell , 1995). Descubrieron una pérdida selectiva de nNOS del sarcolema del músculo esquelético en pacientes con distrofias de Duchenne y Becker , que involucran mutaciones de distrofina ( Journal of Experimental Medicine , 1996). El equipo de Bredt descubrió el mecanismo por el cual nNOS se pierde del sarcolema del músculo esquelético al identificar que el dominio PDZ en nNOS se une al PDZ en la proteína asociada a la distrofina sintrofina ( Cell , 1996). A través de la colaboración, determinaron el correlato estructural de esta inesperada interacción PDZ-PDZ ( Science , 1999). Hoy en día, la restauración de la bioactividad del NO en las distrofias musculares sigue siendo un objetivo terapéutico clave.

Bredt ha hecho contribuciones a la comprensión de la organización molecular y la estabilidad de las sinapsis excitatorias . Los estudios bioquímicos del equipo de Bredt determinaron que la PSD-95 se encuentra entre las proteínas palmitoiladas más abundantes en el cerebro ( Neuron , 1998), y que la palmitoilación localiza la PSD-95 en los sitios sinápticos ( Neuron , 1999). Encontraron que la función sináptica está regulada dinámicamente por el ciclo del palmitato en la PSD-95 ( Cell , 2002). Caracterizaron una familia de 24 enzimas palmitoil-transferasas e identificaron las responsables de regular la PSD-95 ( Neuron , 2004). Encontraron que la PSD-95 palmitoilada regula poderosamente la maduración de las sinapsis excitatorias y mejora la agrupación de receptores AMPA ( Science , 2000). Estos descubrimientos son fundamentales para los modelos actuales de desarrollo, anatomía y plasticidad sinápticos. ^{[ cita requerida ]}

Bredt, junto con el profesor Roger Nicoll, descubrió y caracterizó las primeras subunidades auxiliares para el receptor del neurotransmisor glutamato de los mamíferos. Bredt y Nicoll determinaron que una proteína recientemente descubierta, stargazin , vincula la PSD-95 a la subclase de receptores de glutamato del ácido α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazolpropiónico (AMPA) ( Nature , 2000). Stargazin es un miembro de una familia de proteínas relacionadas, que Bredt denominó proteínas reguladoras transmembrana AMPAR (TARP), que se distribuyen de forma diferencial en el cerebro ( Journal of Cell Biology , 2003). Bredt y Nicoll descubrieron que stargazin y las TARP relacionadas regulan la orientación sináptica ( Nature , 2000), la compuerta ( Nature , 2005) y la farmacología ( PNAS , 2006) de todos los receptores AMPA. Las TARP no solo median la función sináptica, sino que también regulan bidireccionalmente la plasticidad sináptica ( Neuron , 2005). Esto condujo al avance conceptual de que las TARP son subunidades auxiliares del receptor AMPA ( PNAS , 2005). Este modelo inicialmente encontró resistencia, pero ahora se reconoce que los receptores ionotrópicos de muchos neurotransmisores tienen subunidades auxiliares.

El equipo de Bredt en Janssen evaluó si los accesorios proteicos análogos podrían permitir el descubrimiento de fármacos para los receptores nicotínicos de acetilcolina (nAChR) previamente intratables y de importancia médica. Si bien los ADNc que codifican los nAChR se descubrieron en la década de 1980, la mayoría de los subtipos de nAChR no se podían expresar funcionalmente en líneas celulares. En un estudio, el equipo de Bredt utilizó una innovadora estrategia de clonación de todo el genoma para buscar sistémicamente proteínas neuronales que pudieran reconstituir el subtipo α7 de nAChR. Descubrieron que el ensamblaje de los α7 nAChR requiere una nueva proteína del retículo endoplasmático que Bredt denominó "chaperona reguladora de nAChR" (NACHO) ( Neuron , 2016), la primera chaperona específica del cliente para una familia de receptores de neurotransmisores de mamíferos ( Cell Reports, 2017). Su equipo descubrió que NACHO interactúa con las vías de N- glicosilación y chaperonas del retículo endoplásmico para la oligomerización del receptor nicotínico Alfa-7 y el tráfico de membrana ( Cell Reports , 2020). Al explotar su paradigma de detección de todo el genoma, también encontraron una serie de otras proteínas neuronales, incluidas Bcl-2 ( Nature Communications , 2019), espermidina / espermina N1-acetiltransferasa ( Nature Communications , 2020) y BARP ( Cell Reports , 2019) que conspiran con NACHO para la expresión funcional de diversos receptores nACh en el cerebro y los tejidos periféricos. Estos descubrimientos ahora están permitiendo estudios bioquímicos y farmacéuticos de receptores límbicos que contienen α6 para indicaciones psiquiátricas ( Cell Reports , 2019), receptores sensoriales que contienen α6 para el dolor crónico ( Journal of Clinical Investigation , 2020) y receptores cocleares α9α10 para trastornos auditivos ( PNAS, 2020).

En conjunto, los descubrimientos de Bredt han arrojado luz sobre mediadores y mecanismos imprevistos de la comunicación neuronal. Sus avances conceptuales en la biología de los receptores de neurotransmisores se han traducido en nuevos enfoques para el tratamiento de trastornos neuromusculares, neurológicos y neuropsiquiátricos. Sus artículos han sido citados más de 75.000 veces en la literatura.

El 17 de noviembre de 2021, el Wall Street Journal identificó al Dr. Bredt como coautor de una petición ciudadana anónima de la FDA para detener los ensayos de fase 3 de simufilam , un fármaco de Cassava Sciences que ataca el plegamiento incorrecto de proteínas para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer . ^[8] Labaton Sucharow, el bufete de abogados que presentó la petición, reconoció que sus clientes habían tomado posiciones cortas en la empresa antes de la petición ciudadana, ya que sus clientes creían que se habían manipulado los datos en las publicaciones y presentaciones a la FDA. ^[9] El 10 de febrero, la FDA cerró la petición declarando que "sus peticiones están siendo denegadas únicamente sobre la base de que sus solicitudes no son el tema apropiado de una petición ciudadana. Esta respuesta no representa una decisión de la Agencia de tomar o abstenerse de tomar cualquier acción relacionada con el tema de sus Peticiones". El 30 de marzo de 2022, PLOS ONE se retractó de cinco artículos del asesor científico clave de Cassava, incluidos dos artículos coescritos por el vicepresidente de neurociencia de Cassava. ^[10] El 18 de abril de 2022, el New York Times publicó una exposición que citaba a nueve científicos destacados que cuestionaban los datos detrás del fármaco de Cassava. ^[11] El 3 de noviembre de 2022, Cassava Sciences presentó una demanda en un tribunal federal contra un grupo que incluye a Bredt, quien, según Cassava, está llevando a cabo una campaña de "venta corta y distorsión ", en un esfuerzo por "manipular el precio de una acción y beneficiarse económicamente de sus 'posiciones cortas' difamando a una empresa que desarrolla un fármaco para personas con enfermedad de Alzheimer". ^[12]

• Aislamiento de la óxido nítrico sintetasa, una enzima que requiere calmodulina PNAS , 1 de enero de 1991, vol 87.
• Localización de la sintasa de óxido nítrico que indica un papel neuronal para el óxido nítrico Nature 347, 768 - 770 (25 de octubre de 1990).
• El óxido nítrico media la mejora vinculada al glutamato de los niveles de cGMP en el cerebelo PNAS, 1 de noviembre de 1989, vol 86.
• La óxido nítrico sintetasa forma un complejo con distrofina y está ausente del sarcolema del músculo esquelético en la distrofia muscular de Duchenne Cell, 8 de septiembre de 1995
• Las subunidades auxiliares ayudan a los receptores de glutamato de tipo AMPA Science 3 de marzo de 2006
• Reducción del receptor nicotínico de acetilcolina: el descubrimiento de complementos abre perspectivas terapéuticas 13 de agosto de 2021