Mechanisms of neuroprotective effects of FTO inhibition in animal models of neural aging and neurodegeneration

• Thesis title in Czech: Neuroprotektivní mechanismy FTO inhibice v animálních modelech neurálního stárnutí a neurodegenerace
• Thesis title in English: Mechanisms of neuroprotective effects of FTO inhibition in animal models of neural aging and neurodegeneration
• English key words: Neuroprotection, neurodegeneration, FTO, Alzheimer's disease
• Academic year of topic announcement: 2025/2026
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: angličtina
• Department: Department of Physiology (31-152)
• Supervisor: Mgr. Petr Telenský, Ph.D.

Preliminary scope of work

Cílem tohoto doktorského projektu je zkoumat roli FTO-m6A dráhy v neuroprotekci indukované kalorickou restrikcí (CR) a farmakologickou inhibicí FTO, stejně jako posoudit neuroprotektivní účinky MO-I-500 v modelu sporadické Alzheimerovy choroby (sAD) u potkanů. Kalorická zlepšuje kognitivní funkce a činnost mitochondrií a inhibice FTO byla identifikována jako potenciální strategie podporující podobné neuroprotektivní účinky. Případné molekulární mechanismy propojující tyto intervence však dosud nejsou objasněny. Tento projekt určí, zda MO-I-500 a CR sdílejí společné neuroprotektivní mechanismy a vyhodnotí terapeutický potenciál MO-I-500 v modelu sAD.
Prvním cílem je zjistit, zda MO-I-500 a CR indukují neuroprotekci prostřednictvím podobných mechanismů, a to zkoumáním FTO-m6A dráhy. Samci a samice potkanů F344 budou rozděleni do tří skupin: CR, léčba MO-I-500 a kontrolní skupina s ad libitum krmením. Sedmitýdenní protokol CR bude zaveden tak, aby byla tělesná hmotnost udržována na 85–90 % výchozí hodnoty, zatímco MO-I-500 bude podáván subakutně. Kognitivní funkce budou hodnoceny behaviorálními testy, včetně testu aktivní allothetické place avoidance, Morrisova vodního bludiště a testu rozpoznávání nového objektu. Po behaviorálním testování budou odebrány hipokampální a kortikální tkáně pro analýzu MeRIP-seq s cílem identifikovat rozdílně methylované transkripty spojené s neuroprotektivním účinkem. Bioinformatické analýzy určí překrývající se a odlišné dráhy regulované CR a MO-I-500. Změny v expresi FTO, METTL3 a klíčových mitochondriálních regulátorů budou ověřeny metodami qRT-PCR a Western blottingu.
Druhým cílem je zhodnotit neuroprotektivní účinky MO-I-500 v dobře zavedeném modelu sAD u potkanů, který je indukován intracerebroventrikulární (ICV) aplikací streptozotocinu (STZ). Samci potkanů podstoupí ICV-STZ injekce k navození neurodegenerace, po nichž bude následovat léčba MO-I-500 nebo podání vehikula. Po čtyřtýdenní zotavovací fázi budou zvířata podrobena behaviorálním testům ke zhodnocení kognitivního deficitu a účinnosti léčby. Následně budou odebrány mozkové tkáně pro histologické a biochemické analýzy. Dynamika mitochondrií a mitofagie bude hodnocena analýzou markerů (PINK1, Parkin, Drp1, Fis1) v hipokampální a kortikální tkáni pomocí Western blottingu. Mitochondriální morfologie a integritu neuronů bude stanovena imunohistochemicky. Dále bude provedena MeRIP-seq analýza s cílem identifikovat změny v m6A methylaci spojené se sAD a léčbou MO-I-500.
Tento projekt přinese nové poznatky o roli FTO-m6A dráhy v neuroprotekci a vyhodnotí translační potenciál MO-I-500 jako terapeutické intervence pro Alzheimerovu chorobu. Získané výsledky mohou přispět k vývoji cílených epitranskriptomických strategií pro zmírnění neurodegenerace.

Preliminary scope of work in English

The aim of this PhD project is to investigate the role of the FTO-m6A pathway in neuroprotection induced by caloric restriction (CR) and pharmacological FTO inhibition, as well as to evaluate the neuroprotective effects of MO-I-500 in a rat model of sporadic Alzheimer’s disease (sAD). Caloric restriction is known to enhance mitochondrial function and cognitive resilience, while FTO inhibition has been identified as a potential strategy to promote similar neuroprotective effects. However, the molecular mechanisms linking these interventions remain unclear. This project will determine whether MO-I-500 and CR share common neuroprotective mechanisms and assess the therapeutic potential of MO-I-500 in an sAD model.
The first objective is to determine whether MO-I-500 and CR induce neuroprotection via similar mechanisms by investigating the FTO-m6A pathway. Male and female F344 rats will be divided into three groups: CR, MO-I-500 treatment, and ad libitum-fed controls. A 7-week CR protocol will be implemented to maintain body weight at 85–90% of baseline, while MO-I-500 will be administered subacutely. Behavioral tests, including the Active Allothetic Place Avoidance test, Morris Water Maze, and Novel Object Recognition, will assess cognitive function. Following behavioral assessments, hippocampal and cortical tissues will be collected for MeRIP-seq analysis to identify differentially methylated transcripts linked to neuroprotection. Bioinformatic analyses will determine overlapping and distinct pathways regulated by CR and MO-I-500. Changes in FTO, METTL3, and key mitochondrial regulators will be validated using qRT-PCR and Western blotting.
The second objective is to evaluate the neuroprotective effects of MO-I-500 in a well-established sAD rat model induced by intracerebroventricular (ICV) administration of streptozotocin (STZ). Male rats will undergo ICV-STZ injections to induce neurodegeneration, followed by MO-I-500 or vehicle treatment. After a 4-week recovery period, animals will undergo behavioral testing to assess cognitive impairment and treatment efficacy. Brains will be collected for histological and biochemical analyses. Mitochondrial dynamics and mitophagy markers (PINK1, Parkin, Drp1, Fis1) will be analyzed in hippocampal and cortical tissues using Western blotting. Immunohistochemical staining will assess mitochondrial morphology and neuronal integrity. Additionally, MeRIP-seq will be performed to identify changes in m6A methylation associated with sAD and MO-I-500 treatment.
This project will provide novel insights into the FTO-m6A pathway’s role in neuroprotection and assess the translational potential of MO-I-500 as a therapeutic intervention for Alzheimer’s disease. The findings may contribute to the development of targeted epitranscriptomic strategies for mitigating neurodegeneration.