Medical Therapies in the Treatment of Calcific Aortic Valve Disease

NIH RePORTER · NIH · R01 · $437,309 · view on reporter.nih.gov ↗

Abstract

PROJECT SUMMARY  Heart valve disease results in over 23,000 annual deaths in the United States with calcific aortic valve disease  (CAVD)  being  the  most  prevalent.  There  is  no  pharmacological  treatment  to  prevent  or  reverse  CAVD  and  therefore  surgical  intervention  remains  the  only  effective  option  which  comes  with  insuperable  complications  and no guarantee of long-­term success. In healthy individuals, valve leaflets maintain unidirectional blood flow  by sustaining a highly organized extracellular matrix (ECM) structure. The major resident cell type responsible  for  ECM  homeostasis  is  the  valve  interstitial  cell  (VIC)  that  resembles  a  fibroblast  in  healthy  individuals.  In  CAVD,  VICs  transition  towards  an  osteoblast-­like  cells  and  this  is  associated  with  perturbations  in  ECM  organization  including  calcific  nodule  formation  on  the  aortic  surface  leading  to  stenosis.  Despite  this,  the  signaling  pathways  underlying  osteogenic  changes  in  valve  structures  are  not  known  and  therefore  the  development of pharmacological therapies to attenuate or reverse the process have been stalled.  KPT-­330  is  a  CRM1-­dependent  nuclear  export  inhibitor  currently  in  Phase  III  clinical  trials  to  treat  cancer.  We  show  that  KPT-­330  is  sufficient  to  prevent  CAVD  in  mice  (Klotho-­/-­),  as  well  as  prevent,  attenuate  and rescue calcific nodule formation in human and porcine aortic VICs in vitro. The mechanism underlying the  beneficial effect of KPT-­330 in CAVD is not known, but our proteomic analysis suggests that it inhibits nuclear  export of the CRM1-­dependent transcription factor, NFAT5 to reduce calcification. The goal of this proposal is  to  further  test  the  therapeutic  potential  of  KPT-­330  in  the  treatment  of  CAVD  and  delineate  the  mechanisms  underlying its function. Work by us and others has shown that human CAVD is associated with reduced Sox9  and  increased  Wnt  signaling.  Interestingly,  studies  in  chondrocytes  and  intestinal  cells  have  shown  that  Sox9  and  Wnt  are  commonly  regulated  by  NFAT5,  albeit  in  opposing  directions.  We  have  preliminary  data  to  suggest that KPT-­330 enhances crosstalk between these signaling pathways and will therefore test the overall  hypothesis  that:  KPT-­330  is  a  novel,  therapeutic  drug  that  treats  CAVD  by  preventing  nuclear  export  of  NFAT5  and  inhibiting  osteogenic  markers  by  increasing  Sox9  and  repressing  Wnt.  To  test  this  we  will  address  the  following  three  specific  aims:  1)  Determine  the  therapeutic  window  of  KPT-­330  administration  in  the treatment of CAVD in vivo;; 2) Delineate the mechanism of KPT-­330 mediated treatment of CAVD through  NFAT5  signaling;;  and  3)  Determine  if  NFAT5  loss  of  function  is  sufficient  to  cause  CAVD  in  vivo.  Upon  completion we will have determined the therapeutic potent...

Key facts

NIH application ID
9981807
Project number
5R01HL142685-03
Recipient
MEDICAL COLLEGE OF WISCONSIN
Principal Investigator
Joy Lincoln
Activity code
R01
Funding institute
NIH
Fiscal year
2020
Award amount
$437,309
Award type
5
Project period
2018-08-01 → 2023-07-31