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Convenio de colaboración con la Fundación ChAc - Investigar para curar: Investigación para el tratamiento de la ChAc

2021

La Fundación Bosch Aymerich contribuye con la Fundación ChAc para la Investigación de Tratamientos para esta enfermedad firmando un convenio por un período de tres años para ayudar a que se puedan estudiar nuevas vías de tratamiento para esta enfermedad poco frecuente, en el segundo año de colaboración se presenta un estudio sobre la función de la proteína coreína en el sistema nervioso.

El equipo de cientifícos encargado de este estudio encabezado por el Dr. Jordi Alberch Vié, el Dr. Manuel Rodríguez Allué y la Dra. Mercè Masana Nadal pertenecen al Grupo de investigación: Fisiopatología y Tratamiento de las Enfermedades Neurodegenerativas del Instituto de Neurociencias IDIBAPS – CIBERNED, del Departamento de Biomedicina de la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud, Universitat de Barcelona.

La Corea Acantocitosis (ChAc) es una enfermedad rara de origen genético. Se calcula la existencia de unos 1.000 casos en todo el mundo. Se caracteriza por una debilidad y atrofia muscular progresiva, deterioro cognitivo, corea, una ''distonía de la alimentación'' muy peculiar con protrusión de la lengua, discinesia orofacial, vocalización involuntaria, disartria y mordedura involuntaria de lengua y labios y distonía de las extremidades. En la ChAc se observa una degeneración selectiva neuronas específicas en los núcleos cerebrales conocidos como ganglios basales, que son responsables de la coordinación motora del cuerpo. La falta de esta proteína es la responsable de la enfermedad denominada Corea-Acantocitosis (ChAc), una enfermedad rara que afecta especialmente a los núcleos cerebrales responsables del control del movimiento y cuyos procesos patológicos son muy poco conocidos.

Los días 10 y 12 de marzo de 2021 tuvo lugar el X Congreso Internacional sobre Síndromes de Neuroacantocitosis, el cual se celebró online al que se inscribieron 168 personas inscritas de unos 20 países. La participación de asociaciones de pacientes es muy importante, como lo indica la participación y apoyo de la asociación europea Advocacy for Neuroacanthocytosis Patients, americana Neuroacanthocytosis Advocacy USA inc, y española Fundación ChAc.

En la reunión se presentaron nuevos elementos clave que podrían usarse para detectar, diagnosticar y seguir la progresión de la ChAc. También se presentaron los últimos avances sobre los mecanismos celulares y moleculares que podrían estar afectados en la enfermedad. A nivel terapéutico, en la reunión se detallaron los resultados de un posible tratamiento farmacológico, el cual presenta efectos positivos sobre las alteraciones de los glóbulos rojos, pero no los síntomas del sistema nervioso central. También se presentaron los resultados de la estimulación cerebral profunda de un núcleo cerebral, el globo pálido, como tratamiento paliativo de los síntomas.

El proyecto de investigación pretende conocer las bases biológicas de la ChAc para poder desarrollar tratamientos eficaces para evitar o enlentecer los procesos patológicos que afectan a las neuronas en esta enfermedad. El punto clave está en conocer la función que tiene la coreína en las neuronas y los mecanismos que se activan al faltar esta proteína, especialmente el cerebro dónde aparece la degeneración. El objetivo final es identificar fármacos con potencial terapéutico para la ChAc.

Distribución de la expresión de coreína en el cerebro:

El mapeo detallado de la distribución cerebral de la coreína constituye un primer paso para desentrañar su función en las neuronas y debería ayudar a caracterizar su papel en los circuitos del cerebro responsables del control del movimiento.

Al analizar los niveles de expresión en diferentes núcleos cerebrales, nuestros resultados demuestran que la coreína se expresa de forma heterogénea y no todos los nucleos cerebrales presentan los mismos niveles. En el plano funcional, nuestros resultados sugieren que la coreína no está directamente involucrada en el mecanismo de transmisión de la información entre las neuronas, pero puede tener un papel importante en el mantenimiento de la homeostasis y función celular.

Generación de un modelo celular de ChAc:

Uno de los principales obstáculos a la hora de estudiar la ChAc es la falta de modelos experimentales que reproduzcan la enfermedad, tanto a nivel de organismo (ratones deficientes de coreína) como celulares (neuronas deficientes en coreína). Para resolver este problema, se ha diseñado una herramienta para eliminar la coreína en cultivos de neuronas de ratón. Esta forma permite estudiar in vitro las funciones neuronales que están afectadas en la ChAc. Esta parte del trabajo ha resultado fundamental, puesto que ha proveído de un modelo celular útil para reproducir la ChAc en neuronas y estudiar los mecanismos celulares implicados en la enfermedad.

Análisis de interacción de la coreina con otras proteínas:

Esta aproximación es útil para identificar las proteínas con función conocida que interaccionan directamente con la coreína y de esta forma identificar sus posibles funciones en la célula. En nuestro análisis identificamos dos proteínas encargadas de la reparación del daño del DNA en el núcleo celular y las mitocondrias.

El principal objetivo de este proyecto es entender la fisiopatología de la ChAc mediante una aproximación de Biología de Sistemas utilizando las tecnologías más innovadoras con el fin de desarrollar nuevos tratamientos para esta enfermedad neurológica.

Objetivos específicos:

1.          Estudio de la localización, función y regulación de la coreína en los ganglios basales

2.          Análisis de los mecanismos neurodegenerativos activados por el déficit de coreína en modelos in vitro e in vivo

3.          Análisis por Biología de Sistemas para identificar fármacos que modulen la actividad de la coreína

4.          Estudio preclínico de los fármacos identificados para valorar su eficacia en detener los procesos neurodegenerativos en modelos experimentales de ChAc.

Resumen de resultados previos

El análisis detallado de la distribución de la coreína muestra su presencia en los ganglios basales, con bajos niveles de expresión en el núcleo estriado y una mayor expresión en la corteza. El análisis de expresión por diferentes tipos celulares demostró que tanto las neuronas glutamatérgicas como las GABAérgicas y las colinérgicas expresan coreína.

Distribución temporal de la expresión de coreína:

La coreína es expresada principalmente por neuronas y esta expresión es estable en el tiempo. (A) Dibujo que muestra la ubicación de la corteza (CTX), el cuerpo estriado (STR) y el hipocampo (HIP) de un cerebro de ratón E15.5. (B) La expresión de VPS13A en neuronas y progenitores apicales (AP) se cuantificó utilizando datos publicados en Florio et al (2015)(GSE65000). n = 15-20; *, p <0,05, prueba t de Student de dos colas. (C) Tinción FISH del ARNm de coreína en secciones sagitales representativas del cerebro de ratón. Barra de escala 250 µm; (D) Dibujos que muestran la ubicación de CTX, STR, HIP y cerebelo (CB) de un cerebro de ratón P0, P7 y P34. (E) Expresión coreína en secciones sagitales representativas del cerebro de ratón en las diferentes etapas. Barra de escala 250 µm. Se analizaron los niveles de ARNm de VPS13A en diferentes etapas en (F) corteza frontal, (G) estriado, (H) hipocampo y (I) cerebelo. * p <0.05, prueba post-hoc de Bonferroni para CTX, STR y CB, y prueba de Dunn para HIP.

Las células gliales no expresan coreina:

Microfotografías representativas de tinción de coreína en astrocitos positivos para la GFAP y la coreina (A) y astrocitos negativos para la coreína (B). Los oligodendrociytos positivos para la CNPasa eran negativos para la coreina (C) y la microglia positiva para Iba1 también era negativa para la coreina (D). Barra de escala de 10 µm.

La modulación de la actividad neuronal no modifica la coreína:

La coreína parece no ser una proteína del corazón sináptico, un estudio de transcriptómica sugiere que su expresión podría estar modulada por el sistema dopaminérgico.

Los niveles coreína se analizaron mediante Western blot en la corteza prefrontal, el estriado y el hippocampo de ratones adultos tratados con (A) D-anfetamina (3 mg / kg, ip, 8 días), (B) ketamina ( 30 mg / kg, ip, 8 días) o (C) pilocarpina (45 mg / kg, ip, dosis única, n = 10-12). Los datos representan la media ± SEM y las diferencias se analizaron mediante la prueba t de Student; (D) Para el análisis de la vida media, se trataron células cultivadas de la línea celular STHdhQ7/Q7 con cicloheximida (CHX, 50 µg/ml) durante 6, 24 y 48 horas. A continuación, se analizaron los niveles de coreína mediante Western blot. Se utilizó tubulina como control de carga. Los datos representan la media ± SEM. La vida media de coreína se calculó ajustando la curva a una ecuación exponencial del tipo de desintegración de una fase. R2 = 0,8678.

Generación de un modelo celular de ChAc:

La línea celular estriatal STHdhQ7/Q7 se cotransfectó con diferents shRNA (sh1, sh2 y sh3) para inhibir la síntesis de coreina. Se analizó la síntesis de mRNA de la coreina por qRT-PCR (RNA) observando que los tres shRNA disminuyen la concentración de mRNA en las células. A nivel de proteína, solo los shRNA sh2 y sh3 disminuyen significativamente la concentración celular de coreina cuando se analiza por western blot (Protein). Al calcular la concentración intracelular de coreina por immunocitoquímica y medir la intensidad de la tinción (Intensity), se observó que los 3 shRNA disminuyen la concentración intracelular de coreina. * p < 0.05; ** p<0.01; *** p<0.001, prueba t-student.

Análisis de interacción de la coreína con otras proteínas:

Tabla de proteínas que interacionan con la coreína y su función en la célula

Las proteínas Mre11a y Rad50 forman un complejo entre ellas y se encargan de la reparación del daño del DNA en el núcleo celular y las mitocondrias. Como en la ChAc se ha descrito un daño mitocondrial, la interacción de estas dos proteínas con la coreína, es una propuesta de función celular digna de análisis. Para ello, es necesario validar la interacción con otras técnicas y, en caso de confirmarse, analizar la actividad de esas proteínas cuando no hay coreína en las células para así estudiar la implicación de la coreína en esos procesos.

Concluyendo el estudio se observa que la coreína muestra una distribución cerebral generalizada con una expresión moderada en los ganglios basales desde los estadios embrionarios hasta la edad adulta. A nivel celular, se expresa en diferentes tipos de neuronas pero no en las células gliales. Esta expresión es muy estable en el tiempo, y también cuando se somete al cerebro a la estimulación farmacológica de diferentes sistemas de neurotransmisores.

Se ha desarrollado una herramienta (dos shRNA) para reducir los niveles celulares de coreína lo que nos permitirá estudiar la función de la coreína en las neuronas. Con esta herramienta podremos definir los parámetros neuronales que pueden estar afectados en la ChAc. Además, se han identificado dos proteínas que parecen interaccionar con la coreína y que podrían ser útiles para definir su papel en el funcionamiento de las neuronas. Definir el mecanismo concreto de acción de la coreína en esa función neuronal podría ayudar a definir algún tratamiento que mostrara efectividad.

Para poder concretar los parámetros a analizar en el modelo celular y a partir de los resultados obtenidos, se han iniciado los experimentos para analizar la los efectos de la eliminación de la coreína sobre la morfología neuronal y su funcionabilidad. Más concretamente: definir los efectos de la falta de coreína en las proteínas con las que interaccionar para realizar su función, buscar los mecanismos celulares que están modificados y analizar cómo eso afecta a la actividad electrofísiológica de las neuronas del núcleo estriado y de la corteza.

Se estima que en un periodo de 1 año se puede completar esta fase del estudio.

2020

La Fundación ChAc es una entidad creada por un grupo de familiares, profesionales y afectados, personas que directa o indirectamente viven de cerca la experiencia de las Enfermedades Raras.

El Patronato de la Fundación está compuesto por profesionales con una amplia trayectoria y que colaboran de forma desinteresada con la fundación aportando cada uno de ellos el mejor en su campo de actividad.

La Corea acantocitosis (ChAc) es una enfermedad neurodegenerativa, es una forma de neuroacantocitosis caracterizada clínicamente por un fenotipo similar al de la enfermedad de Huntington (HD) que presenta unos síntomas neurológicos progresivos, incluyendo trastorno de movimiento, manifestaciones psiquiátricas y trastornos cognitivos. Se suele presentar al inicio de la edad adulta, a los 30 años con sintomatología cognitiva o psiquiátrica. Actualmente se trata de una enfermedad que no tiene cura y el tratamiento es puramente sintomático.

Imagen cedida por Fundación ChAc

Existen 1.000 casos diagnosticados partes y 50 en España. A día de hoy no existen estudios suficientes para desarrollar un tratamiento que cure la Corea acantocitosis ni tampoco existe ningún tratamiento que ayude a paliar las patologías producidas por el implacable avance de esta enfermedad.

La Fundación Bosch Aymerich contribuye con la Fundación ChAc para la Investigación de Tratamientos para esta enfermedad firmando un convenio por un período de tres años para ayudar a que se puedan estudiar nuevas vías de tratamiento para esta enfermedad poco frecuente.

La Federación Española de Enfermedades considera que actualmente las patologías por Enfermedades Raras afectan a un gran número de personas, ya que según la Organización Mundial de la Salud (OMS), existen cerca de 7.000 enfermedades raras que afectan al 7% de la población mundial.

Se estima que sólo en España existen más de 3 millones de personas con enfermedades raras o poco frecuentes.https://enfermedades-raras.org/index.php/enfermedades-raras

La firma del convenio de colaboración tuvo lugar el 19 de junio de 2020 con la presencia de la Sra. Mª Pilar Tarragona, presidenta de la Fundación ChAc- Investigar para curar, la Sra. Elena Cabarrocas, patrona de la Fundación Bosch Aymerich y el Sr. Antoni Bosch patrón de la Fundación Bosch Aymerich.