2021-2022
La Fundació Bosch Aymerich contribueix amb la Fundació ChAc per a la Recerca de Tractaments per a aquesta malaltia signant un conveni per un període de tres anys per ajudar a que es puguin estudiar noves vies de tractament per a aquesta malaltia poc freqüent, en el segon any de col·laboració presenta un estudi sobre la funció de la proteïna coreïna al sistema nerviós.
L’equip de científics encarregat d’aquest estudi encapçalat pel Dr. Jordi Alberch Vié, el Dr. Manuel Rodríguez Allué i la Dra. Mercè Masana Nadal pertanyen al Grup de recerca: Fisiopatologia i Tractament de les Malalties Neurodegeneratives de l’Institut de Neurociències IDIBAPS – CIBERNED , del Departament de Biomedicina de la Facultat de Medicina i Ciències de la Salut, Universitat de Barcelona.
La Corea Acantocitosi (ChAc) és una malaltia rara d’origen genètic. Es calcula que hi ha uns 1.000 casos a tot el món. Es essència o per una debilitat i atròfia muscular progressiva, deteriorament cognitiu, corea, una ‘’distonia de l’alimentació’’ molt peculiar amb protrusió de la llengua, discinèsia orofacial, vocalització involuntària, disartria i mossegada involuntària de llengua i llavis i distonia de les extremitats. A la ChAc s’observa una degeneració selectiva neurones específiques als nuclis cerebrals coneguts com a ganglis basals, que són responsables de la coordinació motora del cos. La manca d’aquesta proteïna és la responsable de la malaltia anomenada Corea-Acantocitosi (ChAc), una malaltia rara que afecta especialment als nuclis cerebrals responsables del control del moviment i els processos patològics dels quals són molt poc coneguts.
Els dies 10 i 12 de març del 2021 va tenir lloc el X Congrés Internacional sobre Síndromes de Neuroacantocitosi, el qual es va celebrar en línia al qual es van inscriure 168 persones inscrites d’uns 20 països. La participació d’associacions de pacients és molt important, com ho indica la participació i el suport de l’associació europea Advocacy for Neuroacanthocytosis Patients, americana Neuroacanthocytosis Advocacy USA inc, i espanyola Fundació ChAc.
A la reunió es van presentar nous elements clau que podrien utilitzar-se per detectar, diagnosticar i seguir la progressió de la ChAc. També es van presentar els darrers avenços sobre els mecanismes cel·lulars i moleculars que podrien estar afectats en la malaltia. A nivell terapèutic, a la reunió es van detallar els resultats d’un possible tractament farmacològic, que presenta efectes positius sobre les alteracions dels glòbuls vermells, però no els símptomes del sistema nerviós central. També es van presentar els resultats de l’estimulació cerebral profunda d’un nucli cerebral, el globus pàl·lid, com a tractament pal·liatiu dels símptomes.
El projecte de recerca pretén conèixer les bases biològiques de la ChAc per poder desenvolupar tractaments eficaços per evitar o alentir els processos patològics que afecten les neurones en aquesta malaltia. El punt clau és conèixer la funció que té la coreïna a les neurones i els mecanismes que s’activen en faltar aquesta proteïna, especialment el cervell on apareix la degeneració. L’objectiu final és identificar fàrmacs amb potencial terapèutic per a la ChAc.
Distribució de l’expressió de coreïna al cervell:
El mapeig detallat de la distribució cerebral de la coreïna constitueix un primer pas per desentranyar la seva funció a les neurones i hauria d’ajudar a caracteritzar el seu paper als circuits del cervell responsables del control del moviment.
A l’analitzar els nivells d’expressió a diferents nuclis cerebrals, els nostres resultats demostren que la coreïna s’expressa de manera heterogènia i no tots els nuclis cerebrals presenten els mateixos nivells. En el pla funcional, els nostres resultats suggereixen que la coreïna no està directament involucrada en el mecanisme de transmissió de la informació entre les neurones, però pot tenir un paper important en el manteniment de l’homeòstasi i la funció cel·lular.
Generació d’un model cel·lular de ChAc:
Un dels principals obstacles a l’hora d’estudiar la ChAc és la manca de models experimentals que reprodueixin la malaltia, tant pel que fa a nivell de l’organisme (ratolins deficients de coreïna) com a cel·lulars (neurones deficients en coreïna). Per resoldre aquest problema, hem dissenyat una eina per eliminar la coreïna en cultius de neurones de ratolí. Aquesta forma permet estudiar in vitro les funcions neuronals que estan afectades a la ChAc. Aquesta part del treball ha resultat fonamental, ja que ha proveït un model cel·lular útil per reproduir la ChAc a neurones i estudiar els mecanismes cel·lulars implicats en la malaltia.
Anàlisi d’interacció de la coreina amb altres proteïnes:
Aquesta aproximació és útil per identificar les proteïnes amb funció coneguda que interaccionen directament amb la coreïna i així identificar les seves possibles funcions a la cèl·lula. En la nostra anàlisi identifiquem dues proteïnes encarregades de la reparació del dany del DNA al nucli cel·lular i els mitocondris.
El principal objectiu d‟aquest projecte és entendre la fisiopatologia de la ChAc mitjançant una aproximació de Biologia de Sistemes utilitzant les tecnologies més innovadores per tal de desenvolupar nous tractaments per a aquesta malaltia neurològica.
Objectius específics:
1. Estudi de la localització, funció i regulació de la coreïna als ganglis basals
2. Anàlisi dels mecanismes neurodegeneratius activats pel dèficit de coreïna en models in vitro i in vivo
3. Anàlisi per Biologia de Sistemes per identificar fàrmacs que modulin l’activitat de la coreïna
4. Estudi preclínic dels fàrmacs identificats per valorar-ne l’eficàcia en aturar els processos neurodegeneratius en models experimentals de ChAc.
Resum de resultats previs
L’anàlisi detallada de la distribució de la coreïna mostra la seva presència als ganglis basals, amb baixos nivells d’expressió al nucli estriat i una expressió més gran a l’escorça. L’anàlisi d’expressió per diferents tipus cel·lulars va demostrar que tant les neurones glutamatèrgiques com les GABAèrgiques i colinèrgiques expressen coreïna.
Distribució temporal de l’expressió de coreïna:
La coreïna és expressada principalment per neurones i aquesta expressió és estable en el temps. (A) Dibuix que mostra la ubicació de l’escorça (CTX), el cos estriat (STR) i l’hipocamp (HIP) d’un cervell de ratolí E15.5. (B) L’expressió de VPS13A en neurones i progenitors apicals (AP) es va quantificar utilitzant dades publicades a Florio et al (2015)(GSE65000). n = 15-20; *, p <0,05, prova t de Student de dues cues. (C) Tinció FISH de l’ARNm de coreïna en seccions sagitals representatives del cervell de ratolí. Barra d’escala 250 micres; (D) Dibuixos que mostren la ubicació de CTX, STR, HIP i cerebel (CB) d’un cervell de ratolí P0, P7 i P34. (E) Expressió coreïna en seccions sagitals representatives del cervell de ratolí a les diferents etapes. Barra d’escala 250 µm. Es van analitzar els nivells d’ARNm de VPS13A en diferents etapes en (F) escorça frontal, (G) estriat, (H) hipocamp i (I) cerebel. * p <0.05, prova post-hoc de Bonferroni per a CTX, STR i CB, i prova de Dunn per a HIP.
Les cèl·lules glials no expressen coreïna:
Microfotografies representatives de tinció de coreïna en astròcits positius per a la GFAP i la coreina (A) i astròcits negatius per a la coreïna (B). Els oligodendrociits positius per a la CNPasa eren negatius per a la coreïna (C) i la microglia positiva per a Iba1 també era negativa per a la coreïna (D). Barra d’escala de 10 µm.
La modulació de l’activitat neuronal no modifica la coreïna:
La coreïna sembla no ser una proteïna del cor sinàptic, un estudi de transcriptòmica suggereix que la seva expressió podria estar modulada pel sistema dopaminèrgic.
Els nivells coreïna es van analitzar mitjançant Western blot a l’escorça prefrontal, l’estriat i l’hipocamp de ratolins adults tractats amb (A) D-amfetamina (3 mg/kg, ip, 8 dies), (B) ketamina (30 mg/kg , ip, 8 dies) o (C) pilocarpina (45 mg / kg, ip, dosi única, n = 10-12). Les dades representen la mitjana ± SEM i les diferències es van analitzar mitjançant la prova t de Student; (D) Per a l’anàlisi de la vida mitjana, es van tractar cèl·lules cultivades de la línia cel·lular STHdhQ7/Q7 amb cicloheximida (CHX, 50 µg/ml) durant 6, 24 i 48 hores. Tot seguit, es van analitzar els nivells de coreïna mitjançant Western blot. Es va utilitzar tubulina com a control de càrrega. Les dades representen la mitjana ± SEM. La vida mitjana de coreïna es va calcular ajustant la corba a una equació exponencial del tipus de desintegració duna fase. R2 = 0,8678.
Generació d’un model cel·lular de ChAc:
La línia cel·lular estriatal STHdhQ7/Q7 es va cotransfectar amb diferents shRNA (sh1, sh2 i sh3) per inhibir la síntesi de coreina. Es va analitzar la síntesi de mRNA de la coreina per qRT-PCR (RNA) observant que els tres shRNA disminueixen la concentració de mRNA a les cèl·lules. A nivell de proteïna, només els shRNA sh2 i sh3 disminueixen significativament la concentració cel·lular de coreïna quan s’analitza per western blot (Protein). En calcular la concentració intracel·lular de coreïna per immunocitoquímica i mesurar la intensitat de la tinció (Intensity), es va observar que els 3 shRNA disminueixen la concentració intracel·lular de coreïna. * p < 0.05; ** p<0.01; *** p<0.001, prova t-student.
Anàlisi d’interacció de la coreïna amb altres proteïnes:
Les proteïnes Mre11a i Rad50 formen un complex entre elles i s’encarreguen de la reparació del dany del DNA al nucli cel·lular i els mitocondris. Com que a la ChAc s’ha descrit un dany mitocondrial, la interacció d’aquestes dues proteïnes amb la coreïna és una proposta de funció cel·lular digna d’anàlisi. Per això, cal validar la interacció amb altres tècniques i, en cas de confirmar-se, analitzar l’activitat d’aquestes proteïnes quan no hi ha coreïna a les cèl·lules per estudiar així la implicació de la coreïna en aquests processos.
Concloent l’estudi s’observa que la coreïna mostra una distribució cerebral generalitzada amb una expressió moderada als ganglis basals des dels estadis embrionaris fins a l’edat adulta. A nivell cel·lular, s’expressa en diferents tipus de neurones però no a les cèl·lules glials. Aquesta expressió és molt estable en el temps, i també quan se sotmet el cervell a l’estimulació farmacològica de diferents sistemes de neurotransmissors.
S’ha desenvolupat una eina (dos shRNA) per reduir els nivells cel·lulars de coreïna, cosa que ens permetrà estudiar la funció de la coreïna a les neurones. Amb aquesta eina podrem definir els paràmetres neuronals que poden estar afectats a la ChAc. A més, s’han identificat dues proteïnes que semblen interaccionar amb la coreïna i que podrien ser útils per definir-ne el paper en el funcionament de les neurones. Definir el mecanisme concret d’acció de la coreïna en aquesta funció neuronal podria ajudar a definir algun tractament que mostrés efectivitat.
Per poder concretar els paràmetres a analitzar en el model cel·lular a partir dels resultats obtinguts, s’han iniciat els experiments per analitzar els efectes de l’eliminació de la coreïna sobre la morfologia neuronal i la seva funcionabilitat. Més concretament: definir els efectes de la manca de coreïna en les proteïnes amb què interaccionar per realitzar la seva funció, buscar els mecanismes cel·lulars que estan modificats i analitzar com això afecta l’activitat electrofísiològica de les neurones del nucli estriat i de l’escorça.
Es calcula que en un període de 1 any es pot completar aquesta fase de l’estudi
2020
La Fundació ChAc és una entitat creada per un grup de familiars, professionals i afectats, persones que directa o que indirectament viuen de prop l’experiència de les Malalties Rares.
El Patronat de la Fundació està composat per professionals amb una àmplia trajectòria i que col·laboren de manera desinteressada amb la fundació aportant cadascun d’ells el millor en el seu camp d’activitat.
La Corea Acantocitosis (ChAc) és una malaltia neurodegenerativa, és una forma de neuroacantocitosis caracteritzada clínicament per un fenotip similar al de la malaltia de Huntington (HD) que presenta uns símptomes neurològics progressius, incloent trastorn de moviment, manifestacions psiquiàtriques i trastorns cognitius. S’acostuma a presentar a l’inici de l’edat adulta, als 30 anys amb simptomatologia cognitiva o psiquiàtrica. Actualment aquesta enfermetat no té cura i el tractament és purament simptomàtic.
Imatge cedida per Fundació ChAc
Existeixen 1.000 casos diagnosticats arreu i 50 a Espanya. A dia d’avui no existeixen estudis suficients per a desenvolupar un tractament que curi la Corea Acantocitosis ni tampoc existeix cap tractament que ajudi a pal·liar les patologies produïdes per l’implacable avanç d’aquesta malaltia.
La Fundació Bosch Aymerich contribueix amb la Fundació ChAc per a la Recerca de Tractaments per a aquesta malaltia signant un conveni per un període de tres anys per ajudar a que es puguin estudiar noves vies de tractament per aquesta malaltia poc freqüent.
La Federació Espanyola de Malalties considera que actualment les patologies per Malalties Rares afecten a un gran nombre de persones, ja que segons la Organització Mundial de la Salut (OMS), existeixen prop de 7.000 malalties rares que afecten al 7% de la població mundial. S’estima que només a Espanya existeixen més de 3 milions de persones amb malalties rares o poc freqüents.https://enfermedades-raras.org/index.php/enfermedades-raras
La signatura del conveni de col·laboració va tenir lloc el 19 de juny de 2020 amb la presència de la Sra. Mª Pilar Tarragona, presidenta de la Fundació ChAc- Investigar per curar, la Sra. Elena Cabarrocas, patrona de la Fundació Bosch Aymerich i el Sr. Antoni Bosch patró de la Fundació Bosch Aymerich.
