PAF Awards $33,082.12 Assegno di ricerca in 2019

PAF Awards $30,591 Continuation Grant in 2020

Eva Richard, Dottorato di Ricerca, Universidad Autonoma de Madrid, Spagna

“Cardiomiociti derivati ​​da cellule staminali pluripotenti indotte come un nuovo modello di sviluppo terapia in acidemia propionica”

La comprensione dei meccanismi cellulari e molecolari che si verificano nelle malattie genetiche è essenziale per la ricerca di nuove strategie per la loro prevenzione e trattamento. In questo contesto, cellule staminali pluripotenti indotte (IPSC) offrire opportunità senza precedenti per la modellazione di malattie umane. Uno dei poteri fondamentali della tecnologia COPSI sta nella competenza di queste cellule di essere diretto a diventare qualsiasi tipo di cellula del corpo, consentendo così ai ricercatori di esaminare meccanismi della malattia e identificare e testare nuove terapie in tipi cellulari pertinenti.

L'obiettivo principale di questo progetto è focalizzato sulla generazione di cardiomiociti COPSI derivate umane (hiPSC-CMS) da acidemia propionico (PA) pazienti come un nuovo modello cellulare umano per il disease.In PA, sintomi cardiaci, cioè disfunzione cardiaca e aritmie, sono stati riconosciuti come complicanze ad insorgenza tardiva progressive con conseguente una delle principali cause di mortalità per malattia. Utilizzando hiPSC-CM studieremo processi cellulari, come ad esempio la funzione mitocondriale e lo stress ossidativo, che sono stati riconosciuti come contributori principali per PA fisiopatologia. Inoltre, il nostro scopo è quello di svelare nuovi percorsi modificati con tecniche ad alta produttività come RNA-Seq e analisi miRNA. Esamineremo anche i potenziali effetti benefici di un antiossidante e un attivatore di biogenesi mitocondriale in cardiomiociti PA. I risultati che derivano da questo progetto saranno rilevanti per la malattia permettono di approfondire i processi biologici coinvolti, e quindi fornire strumenti e modelli per l'identificazione di nuovi trattamenti adiuvanti per PA.

Aggiorna aprile 2020 – Eva Richard PhD

Grazie all'acidemia propionica (PA) fondazione, abbiamo sviluppato un nuovo modello cellulare di PA basato su cellule staminali pluripotenti indotte (IPSC) con l'obiettivo di definire nuovi patomeccanismi della PA che potrebbero essere potenziali bersagli terapeutici. tradizionalmente, malattia fisiopatologia è stato studiato in linee cellulari immortalizzate o umani e in modelli animali. Unfortunately, le cellule immortalate spesso non rispondono poiché le cellule primarie ei modelli animali non ricapitolano esattamente i sintomi clinici dei pazienti. So far, pazienti-derivati ​​fibroblasti sono stati utilizzati principalmente come modelli cellulari in PA per la loro disponibilità e robustezza, ma hanno limitazioni importanti. La possibilità di riprogrammare le cellule somatiche per iPSCs ha rivoluzionato il modo di modellare malattie umane. Per studiare le malattie rare,
modelli di cellule staminali portatori di mutazioni specifiche del paziente sono diventati molto importante in quanto tutti i tipi di cellule possono essere differenziate dalle iPSCs.

Abbiamo generato e caratterizzato due linee iPSC da fibroblasti derivati ​​da pazienti con difetti nei geni PCCA e PCCB; e un controllo isogenico in cui la mutazione del paziente PCCB è stata geneticamente corretta utilizzando la tecnologia CRISPR / Cas9. Queste linee iPSC sono state differenziate con successo in cardiomiociti,
e la loro presenza è stata facilmente stabilita dall'osservazione visiva di regioni in contrazione spontanea e dall'espressione di diversi marker cardiaci. I cardiomiociti derivati ​​da PCCA iPSC hanno mostrato un ridotto consumo di ossigeno, un accumulo di corpi residui e goccioline lipidiche, e una maggiore biogenesi ribosomiale. Inoltre, abbiamo riscontrato un aumento dei livelli proteici di HERP, GRP78, GRP75, Suggerendo SIG-1R e MFN2
stress del reticolo endoplasmatico e perturbazioni del calcio in queste cellule. Abbiamo anche analizzato una serie di miRNA arricchiti di cuore precedentemente trovati deregolamentati nel tessuto cardiaco di un modello murino PA e confermato la loro espressione alterata.

Il presente studio rappresenta il primo rapporto sulla caratterizzazione dei cardiomiociti derivati ​​da iPSC generati dalla riprogrammazione dei fibroblasti dei pazienti con PA. I nostri risultati forniscono la prova che diversi meccanismi patologici possono avere un ruolo rilevante nella disfunzione cardiaca, una complicanza comune nella malattia di PA. Questo nuovo modello di PA cellulare offre un potente strumento per svelare il meccanismo della malattia e, potenzialmente, per abilitare la droga
screening / test antidroga. Nonostante il miglioramento della terapia negli ultimi decenni, l'esito dei pazienti con PA è ancora insoddisfacente, evidenziando l'esigenza di valutare nuove terapie volte a prevenire o alleviare i sintomi clinici. Sono necessarie ulteriori ricerche per determinare il contributo dei meccanismi identificati in questo lavoro al fenotipo cardiaco e come questa conoscenza possa aiutare a formulare una terapia terapeutica più personalizzata
strategie future.

Ringraziamo sinceramente la Propionic Acidemia Foundation per il supporto della nostra indagine, che si è tradotta in un'esperienza davvero motivante per noi, sentendo di appartenere alla famiglia di ricercatori della PA. Il finanziamento che abbiamo ricevuto ha portato a importanti progressi nella fisiopatologia della PA, e il nostro obiettivo è continuare questa ricerca nel prossimo futuro.

aggiornamento di settembre 2019 – Eva Richard PhD

V'è una necessità clinica insoddisfatta di sviluppare terapie efficaci per acidemia propionico (PA). I progressi nella terapia di supporto a base di restrizione dietetica e la supplementazione di carnitina hanno permesso ai pazienti di vivere oltre il periodo neonatale. Tuttavia, il risultato globale rimane scarsa nella maggior parte dei pazienti, che soffrono di numerose complicazioni legate alla progressione della malattia, Tra questi alterazioni cardiache, una delle principali cause di morbilità e mortalità PA. In our research, abbiamo sviluppato un nuovo modello di cellulare di PA a base di cellule staminali pluripotenti indotte (IPSC) con l'obiettivo di definire nuovi percorsi molecolari coinvolti nella fisiopatologia della PA, che sarebbe potenziale trattamento mira.

tradizionalmente, malattia fisiopatologia è stato studiato in linee cellulari immortalizzate o umani e in modelli animali. Unfortunately, immortalizedcells spesso non rispondono celle come primario e modelli animali non esattamente ricapitolano i sintomi dei pazienti. So far, I pazienti ad derivati ​​fibroblasti sono stati modelli cellulari principalmente utilizzato così come in PAdue a theiravailability e robustezza, ma hanno limitazioni importanti.

La possibilità di riprogrammare le cellule somatiche per iPSCs ha rivoluzionato il modo di modellare malattie umane. Per studiare le malattie rare, modelli di cellule staminali portatori di mutazioni specifiche del paziente sono diventati molto importante in quanto tutti i tipi di cellule possono essere differenziate dalle iPSCs. Abbiamo generato e caratterizzato due linee IPSC da fibroblasti di pazienti-derivati ​​con difetti PCCA e PCCB genes. Queste linee IPSC possono essere differenziati in cardiomiociti che imitano le caratteristiche tessuto-specifici della malattia. La presenza di cardiomiociti PA è facilmente stabilita mediante osservazione visiva delle regioni spontaneamente amministrazioni, e l'espressione di diversi marcatori cardiaci. Abbiamo osservato che i cardiomiociti PCCA-deficienti presentano un incremento dei prodotti di degradazione e di gocce lipidiche, e presentano disfunzione mitocondriale rispetto alle cellule di controllo. Abbiamo scoperto ulteriormente la down-regolazione di diversi miRNA in cardiomiociti PCCA rispetto ai controlli quelle, e più bersagli miRNA sono attualmente oggetto di analisi per indagare sottostanti meccanismi patologici cellulari. Interestingly, abbiamo effettuato diversi esperimenti per analizzare l'effetto dell'attivatore biogenesi mitocondriale, composto MIN-102 (PPAR agonisti, derivato di pioglitazone) in cardiomiociti.

I risultati preliminari hanno mostrato un aumento nelle cellule PCCA e di controllo del consumo di ossigeno rateof. In our next steps, abbiamo in programma di completare l'analisi della linea cardiomiociti PCCA, caratterizzare cardiomiociti PCCB e approfondire il potenziale terapeutico di MitoQ e MIN-102 composti.

We would like to sincerely thank the Propionic Acidemia Foundation for supporting our research.

Aggiornamento marzo 2020

"I cardiomiociti derivati ​​da cellule staminali pluripotenti indotte come nuovo modello per lo sviluppo della terapia nell'acidemia propionica."

Eva Richard, Associate Professor

V'è una necessità clinica insoddisfatta di sviluppare terapie efficaci per acidemia propionico (PA). I progressi nella terapia di supporto a base di restrizione dietetica e la supplementazione di carnitina hanno permesso ai pazienti di vivere oltre il periodo neonatale. Tuttavia, il risultato globale rimane scarsa nella maggior parte dei pazienti, che soffrono di numerose complicazioni legate alla progressione della malattia, Tra questi alterazioni cardiache, una delle principali cause di morbilità e mortalità PA. In our research, abbiamo sviluppato un nuovo modello di cellulare di PA a base di cellule staminali pluripotenti indotte (IPSC) con l'obiettivo di definire nuovi percorsi molecolari coinvolti nella fisiopatologia della PA che potrebbero essere potenziali bersagli terapeutici.

tradizionalmente, malattia fisiopatologia è stato studiato in linee cellulari immortalizzate o umani e in modelli animali. Unfortunately, cellule immortalizzate spesso non rispondono come pile e modelli animali Non esattamente i sintomi dei pazienti ricapitolare. So far, pazienti-derivati ​​fibroblasti sono stati utilizzati principalmente come modelli cellulari in PA per la loro disponibilità e robustezza, ma hanno limitazioni importanti.

La possibilità di riprogrammare le cellule somatiche per iPSCs ha rivoluzionato il modo di modellare malattie umane. Per studiare le malattie rare, modelli di cellule staminali portatori di mutazioni specifiche del paziente sono diventati molto importante in quanto tutti i tipi di cellule possono essere differenziate dalle iPSCs. Abbiamo generato e caratterizzato due linee IPSC da fibroblasti pazienti-derivati ​​con difetti nel PCCA e PCCB genes. Queste linee IPSC possono essere differenziati in cardiomiociti che imitano le caratteristiche tessuto-specifici della malattia. La presenza di cardiomiociti è stata facilmente stabilita mediante osservazione visiva delle regioni contraenti spontaneamente, e l'espressione di diversi marcatori cardiaci. cardiomiociti PCCA COPSI-derivati ​​presentavano un'alterazione del processo autofagia con un accumulo di corpi residui e disfunzione mitocondriale caratterizzati da un ridotto consumo di ossigeno e l'alterazione della biogenesi mitocondriale causa di una deregolazione di PPARGC1A. Abbiamo inoltre valutato l'espressione dei miRNA cuore arricchita precedentemente associati con disfunzione cardiaca e diversi miRNA hanno trovato deregolata. Inoltre, abbiamo trovato un aumento di livelli di proteina Herp, GRP78, Grp75, sigma-1R e MFN2 suggerendo ER stress e di calcio perturbazioni in queste cellule.

Stiamo progettando di analizzare i cardiomiociti PCCB per confrontare i risultati con PCCA e controllare i dati. Stiamo lavorando per ottenere cardiomiociti maturi al fine di eseguire studi di elettrofisiologia (correnti K +) utilizzando un metodo patch clamp whole-cell. Siamo interessati allo studio delle bioenergetiche firma confrontando cardiomiociti tessuto-specifiche derivate dal controllo e iPSCs PA patients' da microarrays della proteina fase inversa (RPPMA). futuro lavoro comprende anche testare l'effetto dell'attivatore mitocondriogenesi, composto MIN-102 (PPAR agonisti, derivato di pioglitazone) e del bersaglio mitocondriale antiossidante MitoQ in cardiomiociti PA.

We would like to sincerely thank the Propionic Acidemia Foundation for supporting our research.