Investigación Consorcio SMA Trust

EL TRABAJO DEL CONSORCIO

de:

http://www.smatrust.org/research/uk-sma-research-consortium/the-work-of-the-consortium/

GRUPO DE TALBOT – OXFORD UNIVERSITY

profesor Kevin Talbot

Objetivo: Identificar nuevos “objetivos” para terapia mediante el examen de las anomalías en la neurona motora y mediante la manipulación del modificador chondrolectin.

Post-doc doctor Sukrat Arya  tomará biopsias de piel a pacientes con AME de tipo II y III, transformarlas en células madre pluripotentes inducidas (IPSC) y producirá neuronas motoras musculares y co-cultivos. Estos cultivos se utilizarán para caracterizar las anormalidades en AME a nivel de células individuales, lo que ayudará a mejorar nuestra comprensión de los mecanismos de la enfermedad. Estos modelos in vitro se utilizan para la inspección de posibles dianas terapéuticas, incluyendo la validación de objetivos identificados en otros sistemas modelo en el Consorcio (peces, ratones). Dr. Arya también estudiará un ratón nuevo en el cual no se encuentra una proteína llamada chondrolectin, que es un modificador de gravedad de la enfermedad en AME. La manipulación de los niveles de chondrolectin en este ratón tiene el potencial de derivar en nuevas dianas terapéuticas. En particular, se utiliza para validar compuestos identificados en el grupo de Edimburgo trabajando en el pez cebra.

EL GRUPO DE WOOD – OXFORD UNIVERSITY


Profesor Matthew Wood

Objetivo: desarrollar una terapia específica del músculo para ser utilizado con un tratamiento específico de las células nerviosas para mejorar la progresión de la enfermedad en la AME, utilizando una vía de administración más eficiente.

Post-doc doctor Melissa Bowerman utilizará modelos de ratón graves e intermedios de AME para perseguir el desarrollo prolongado de objetivos farmacológicos no-SMN existentes para la terapia de AME e identificar y desarrollar nuevas dianas para la terapia de AME, incluyendo terapias específicas del músculo destinadas a restablecer la homeostasis metabólica. Además, Dr. Bowerman también participará en el desarrollo de nuevos sistemas de administración de péptidos, utilizando modelos celulares para evaluar su capacidad para atravesar la barrera hematoencefálica (en colaboración con Dr. Yáñez-Muñoz, miembro del consorcio). Por último, se utilizará los modelos severos e intermedios de ratón AME para evaluar la contribución a la patología de la AME de los tejidos fuera del sistema nervioso central, tales como el músculo esquelético, el cerebro, el hígado, el páncreas y el corazón. El objetivo final es establecer estrategias terapéuticas combinatorias para la AME, la fusión de los tratamientos no-SMN no-SNC con terapias SMN dependientes y las dirigidas al SNC.

AME es una enfermedad devastadora causada por la pérdida tanto de las células nerviosas y la función muscular. Mientras que el nervio es el principal tipo de célula afectada, las terapias dirigidas específicamente a mejorar la función muscular aminoran la supervivencia y/o síntomas en los modelos de AME. Por lo tanto, el desarrollo de terapias específicas del músculo pueden tener grandes beneficios para la salud de los pacientes con AME. De hecho, las células musculares de AME tienen importantes defectos de crecimiento, de desarrollo y metabólicos. Nuestro objetivo es identificar las proteínas musculares importantes que pueden estar anormalmente presentes o ausentes y por lo tanto contribuir a la disfunción muscular en la AME. Nuestro objetivo final es desarrollar una terapia específica del músculo que podría ser utilizado junto con un tratamiento específico de las células nerviosas para mejorar la progresión de la enfermedad en la AME.

EL GRUPO GILLINGWATER – EDINBURGH UNIVERSITY

Profesor Tom Gillingwater

Objetivo: Identificar una variedad de terapias de fármacos y genéticas para el desarrollo pre-clínico basado en los objetivos identificados por los otros miembros del Consorcio.

Post-doc Dr. Rachael Powis actuará como un centro de gran parte del desarrollo preclínico de terapia basada en el ratón llevado a cabo por el Consorcio. Sobre la base de potenciales dianas terapéuticas identificadas por el laboratorio Gillingwater, así como por otros miembros del consorcio (por ejemplo, en las pantallas de laboratorio de pez cebra Becker), se usará una variedad de enfoques farmacológicos y genéticos para apuntar posibles vías terapéuticas de interés con el fin de fomentar nuestra comprensión de los mecanismos de la enfermedad e identificar dianas terapéuticas viables y agentes.

EL GRUPO DE BECKER – EDINBURGH UNIVERSITY

Profesor Catherina Becker

Objetivo: Examinar aún más las conexiones entre los nervios y músculos que degeneran en la AME y con ello encontrar dianas terapéuticas para la intervención farmacológica.

Post-doc Dr. Ana-Maria Oprisoreanu está investigando el establecimiento y el mantenimiento saludable de la conexión entre las neuronas motoras y el músculo. Estos son los primeros en degenerar en AME. Ella va a utilizar un filtrado de fármacos automatizado para encontrar compuestos que pueden rescatar esta conexión en un modelo de pez cebra de la AME. Los medicamentos identificados a continuación, se pueden aplicar en modelos de ratón de la enfermedad dentro del Consorcio. En un segundo proyecto, Dr. Oprisoreanu intentará encontrar socios de interacción de una proteína llamada chondrolectin, la cual se ha encontrado es importante para el establecimiento de la unidad motor-muscular por el grupo de Becker y se encontró que se ve afectada en la AME por el grupo Talbot. Chondrolectin se encuentra en la superficie de las neuronas motoras y la identificación de su pareja de unión en el músculo permitiría enfoques terapéuticos para fortalecer esta conexión. Se utilizará métodos bioquímicos para identificar parejas de unión en el pez cebra. Su acción entonces se probará en el pescado por el grupo de Talbot en sus modelos de ratón.

El grupo Becker utiliza el pequeño pez cebra tropical para averiguar cómo se desarrollan las neuronas motoras, se mantienen saludables y pueden sobrevivir, incluso cuando los genes esenciales son defectuosos. El pez cebra tiene algunas ventajas importantes para el estudio de las neuronas motoras. Por ejemplo, una hembra puede poner cientos de huevos por día y éstos desarrollar muy rápidamente. Las primeras neuronas motoras nacen 9 horas después de que el semen golpea el huevo. Dentro de 24 horas, el pez tiene funcionamiento del sistema nervioso (puede responder al tacto) y nadar. Aquí hay una película para mostrar cómo los peces se desarrollan rápidamente – al final de la película, el pez tiene aproximadamente 18 horas de edad, tiene ojos, músculos y nervios (crédito película: Rolf Karlstrom & Don Kane Desarrollo, 1996):

El desarrollo del pez cebra:

https : //www.youtube.com/watch v = hHZYJvFAJcYGFP?

Es muy fácil observar nuestro tipo de célula de interés – las neuronas motoras – a medida que se desarrollan dentro del embrión vivo (por ejemplo en verde – utilizando la técnica de Premio Nobel GFP). Las neuronas enteras pueden ser analizadas bajo una luz fluorescente – los axones (conexiones de las neuronas motoras a los músculos) son sorprendentemente regulares en estas edades tempranas. Esta película muestra una vista lateral de un embrión de pez cebra en el que las neuronas motoras expresan GFP – neuronas motoras y sus axones se desarrollan a partir de 18 a 36 horas de desarrollo (crédito Björn Wendik y Dirk Meyer, no publicado):

https://www.youtube.com/watch?v=9PrMvWTuwus

Cuando a los peces se les da el mismo defecto genético que causa la AME, los axones se ven “diferentes”, están más ramificados, faltan, o son más cortos, lo que nos da un sólido indicador de una alteración relevante de la enfermedad de las neuronas motoras en un animal completo que cabe por debajo de un microscopio y se puede utilizar para detectar cientos de potenciales fármacos de una manera rentable. Podemos gestionar esta carga porque usamos un robot que puede pipetear los peces automáticamente, darles de comer a un microscopio, donde cada pez recibe una exploración de todo el cuerpo en un minuto. Si un fármaco o gen “reparara” los axones, nos indica que es probable que estas intervenciones sean también eficaces en ratones, en los cuales la enfermedad puede ser replicada. Hemos llevado a cabo con éxito este tipo de investigación traslacional en colaboración con el profesor Tom Gillingwater usando un medicamento y con el profesor Kevin Talbot utilizando un “tratamiento” genético. Más información sobre estos estudios están disponibles:

 

  1. La desregulación de la homeostasis de ubiquitina y la señalización de β-catenina promueve la atrofia muscular espinal
  2. Chondrolectin afecta a la supervivencia celular y el crecimiento neuronal en modelos in-vitro e in-vivo  de atrofia muscular espinal“).

Por consiguiente,el grupo espera que su investigación con peces en el Consorcio de Investigación del Reino Unido ayude a combatir la AME.

EL GRUPO DE NING – SHEFFIELD UNIVERSITY

Dr Ke Ning

Objetivo: Determinar si la actividad de una proteína esencial para el ciclo de vida de las células se ve afectada de AME y si la manipulación de esta actividad tiene efectos beneficiosos sobre la supervivencia de la neurona motora.

Post-doc doctor Vinay Kumar Godena se centrará en la vía de PTEN y desarrollará terapias génicas y péptidas con scAAV9-siRNA PTEN en modelos de ratón de AME, mediante el Consorcio para colaborar con otros grupos en el desarrollo de la terapia génica, especialmente en el modelo de ratón AME delta 7. En colaboración con otros grupos, Dr. Godena cultivará neuronas motoras humanas derivadas de IPSC de biopsias de piel de AME, principalmente de pacientes tipo I. El laboratorio cuenta con experiencia específica en electrofisiología celular, que será de gran valor para el Consorcio y podría ser una herramienta clave para la detección de posibles dianas terapéuticas, incluyendo la validación de objetivos identificados por los otros miembros del consorcio.

El homólogo de fosfatasa y tensina eliminado en el cromosoma 10 (PTEN), es el nombre de una proteína que se fija en una vía de supervivencia celular que indica si las células del cuerpo mueren o sobreviven. Esta proteína impide la supervivencia celular por lo que es, sin embargo, que al apagar su acción, podría ser posible mejorar la supervivencia de las células que mueren en la enfermedad de la neurona motora; la neurona motora. Los objetivos de este proyecto fueron inhibir o bloquear las acciones de PTEN para ayudar a mejorar la supervivencia de las neuronas motoras en la atrofia muscular espinal (AME). Para lograr este objetivo, hemos desarrollado un modelo celular de AME al hacer “neuronas motoras en un plato”. En primer lugar hemos tomado células de la piel de pacientes con AME y convertirlas a un estado inmaduro “más joven”. A continuación, las células fueron empujadas en la dirección de un tipo de célula diferente, para producir neuronas motoras. Se confirmó que las células producidas eran neuronas motoras mediante su etiquetado para marcadores conocidos de estas células y se realizó algunos experimentos preliminares para tratar de revelar cualquier actividad eléctrica en las células, lo que reveló una cierta actividad del canal iónico. Estas neuronas motoras artificiales se utilizan entonces en nuestros experimentos para bloquear la acción de PTEN para ayudar a mejorar su supervivencia. Hemos utilizado herramientas que hacen un knockdown ( tener una expresión reducida) o eliminación del nivel de PTEN en las células y luego medir cómo afecta la supervivencia celular después de esto. Vamos a confirmar aún más la actividad eléctrica de las células revelando si los pacientes son diferentes a los controles e identificar si la manipulación PTEN altera su actividad eléctrica a un efecto positivo y buscar dianas terapéuticas para tratamientos de AME

EL GRUPO YAÑEZ – LONDON UNIVERSITY

Dr. Rafael Yáñez

Objetivo: Determinar si la “barrera hematoencefálica” (un sistema de seguridad que protege el sistema nervioso central) se ve afectada de AME y buscar la forma de alterar los fármacos para que puedan pasar a través de ella e identificar los mejores virus a utilizar para entregar terapias génicas.

Post-doc doctor Jamuna Selvakumaran trabajará en dos áreas principales. Usando células madre a partir de biopsias de piel, se producirá un modelo de la “barrera hematoencefálica”, que controla el paso de sustancias desde la sangre al sistema nervioso central. En colaboración con el grupo Wood/Bowerman, ella entonces estudiará cómo modificar los medicamentos para la entrega efectiva a través de esa barrera al sistema nervioso. Al comparar este modelo de laboratorio de la barrera entre la AME y células de control, también estudiará si la superación de la barrera se ve afectada en la AME. El equipo también producirá virus modificados que puedan portar genes para la terapia de AME, comparar esos virus para la corrección de defectos de AME y en colaboración con el grupo Gillingwater, estudiar la mejor manera de entregar esos virus para un tratamiento eficaz.


 

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