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Aug 23, 2023

Un nuovo modello di malattia nei topi imita meglio le caratteristiche della FA negli esseri umani: studio

Modello creato sopprimendo ulteriormente la proteina fratassina in un modello murino standard da Steve Bryson, PhD | 29 agosto 2023 I ricercatori hanno sviluppato un nuovo modello murino di atassia di Friedreich (FA) che

Modello creato sopprimendo ulteriormente la proteina fratassina nel modello murino standard

di Steve Bryson, Ph.D. | 29 agosto 2023

I ricercatori hanno sviluppato un nuovo modello murino di atassia di Friedreich (FA) che cattura la coordinazione e il deterioramento della forza muscolare osservati nei pazienti, riporta uno studio.

Il modello è stato creato peggiorando i sintomi di un modello murino standard sopprimendo ulteriormente la produzione della proteina fratassina, che è carente nei pazienti con AF.

Lo studio, “Trovare un modello murino appropriato per studiare l’impatto di un trattamento per l’atassia di Friedreich sul fenotipo comportamentale”, è stato pubblicato sulla rivista Genes.

L'AF è causata da ripetizioni eccessive di tre elementi costitutivi del DNA (nucleotidi), una guanina (G) e due adenine (A), chiamate GAA, nella sequenza del gene FXN.

Normalmente, la GAA viene ripetuta da cinque a 68 volte, ma nei pazienti con AF la GAA può essere ripetuta da 66 a 1.700 volte. Ciò porta ad una carenza nella produzione di fratassina, una proteina essenziale per il funzionamento dei mitocondri produttori di energia, e la sua perdita ha un grave impatto sul sistema nervoso e sui muscoli.

Generalmente, un numero maggiore di ripetizioni GAA corrisponde a un'età più giovane all'esordio dei sintomi della FA, con sintomi più gravi e in rapida progressione.

Sono necessari modelli animali che riflettano accuratamente le malattie umane per comprendere i meccanismi biologici sottostanti e monitorare l’effetto di potenziali terapie.

I modelli murini con l'intero gene FXN rimosso sviluppano gravi complicazioni e muoiono troppo presto. Il ceppo YG8sR, che trasporta una versione umana di FXN con 300 ripetizioni GAA, ha livelli di fratassina più bassi ma sintomi lievi.

Recentemente, un team di scienziati dell’Università Laval, in Canada, ha caratterizzato un nuovo ceppo di topi FA con 800 ripetizioni GAA, chiamato YG8-800, e ha dimostrato che catturava molte caratteristiche della malattia, come disfunzione neurologica e malattie cardiache.

Ora, il team ha testato un modello murino FA derivato dal ceppo YG8sR, ma la sua produzione di fratassina è stata ulteriormente ridotta da piccoli RNA a forcina (shRNA) progettati per ridurre l’attività del gene FXN. Come confronto è stato incluso anche il ceppo YG8-800, così come Y47, un ceppo che ospitava il gene FXN umano ma senza difetti genetici correlati alla malattia.

Rispetto al ceppo Y47, la concentrazione di fratassina nei tessuti dei topi YG8sR variava dal 13% al 20% e nei topi YG8-800 era compresa tra lo 0,9% e il 16,3%. I topi YG8-800 avevano anche un peso corporeo significativamente inferiore a 5 e 8 mesi rispetto ai topi di controllo.

La funzione motoria dei topi Y47 e YG8sR era simile in molti test dai 2 agli 11 mesi di età. Mentre i topi YG8sR avevano una coordinazione dei movimenti leggermente compromessa, i topi YG8-800 avevano problemi di coordinazione più gravi.

Il team ha progettato e testato quattro shRNA nelle cellule e ne ha trovati due che sopprimevano la produzione di fratassina a una concentrazione del 28% dei controlli. Questi shRNA sono stati poi consegnati ai topi YG8sR utilizzando un virus innocuo (AAV) tramite infusione endovenosa (nella vena).

Uno shRNA, denominato shRNA3, ha peggiorato significativamente la coordinazione dei topi YG8sR cinque settimane dopo l'infusione di AAV, come indicato da un tempo più lungo di attraversamento dei raggi di equilibrio con passi più difettosi. shRNA3 ha anche ridotto significativamente la forza muscolare di YG8sR con un tempo inferiore appeso su una griglia invertita.

Rispetto a 3-4 mesi dopo l’infusione, i topi YG8sR più shRNA3 impiegavano in media 35 secondi per attraversare la trave di equilibrio e commettere errori di 12 piedi. Questo era più grave rispetto ai topi YG8-800, con 20 secondi necessari per attraversare la trave e sette piedi di errore a cinque mesi.

L'analisi dei tessuti ha rilevato una riduzione del 60% dei livelli di RNA messaggero (mRNA) FXN, la molecola derivata dal DNA che guida la produzione di fratassina, nel fegato con shRNA3. L’mRNA di FXN è stato ridotto del 29,3% nel cervelletto, una regione del cervello importante per la coordinazione dei movimenti. Non sono stati osservati effetti nel cervello, la parte più grande del cervello.

Infine, la co-iniezione di shRNA3 e di uno che codifica per la fratassina ha invertito i deficit di coordinazione e migliorato la forza muscolare.