Prix de la Fondation de l'acide propionique $50,000 Subvention de continuation à Guo-Fang Zhang à l'Université Duke

Prix de la Fondation de l'acide propionique $50,000 Bourse de continuation

Le propionyl-CoA et la propionylcarnitine médient les complications cardiaques chez les patients atteints d'acidémie propionique

Guo-Fang Zhang, PhD

Duke University, Durham NC, USA

Durée de la subvention: 4/1/2023-3/31/2024

La maladie cardiaque a une prévalence élevée chez les patients atteints d'acidémie propionique (Pennsylvanie). Le mécanisme pathologique reste largement méconnu, en particulier en raison de la nature du développement chronique. Il est difficile de prédire le développement des maladies cardiaques chez les patients PA simplement par les mutations du PCC, propionyl-CoA carboxylase (PCC) activité enzymatique ou changements métaboliques aigus dans le plasma ou l'urine car aucune corrélation forte entre le phénotype cardiaque (gravité de la maladie) et génotype, des décompensations métaboliques ou une activité enzymatique résiduelle ont été observées à partir des cas cliniques.

Les acides gras avec différentes longueurs de chaîne sont les principaux carburants du cœur. Nos données précédentes ont démontré que le propionate plutôt que les acides aminés est une source majeure de propionyl-CoA cardiaque. en outre, la carence en PCC réduit l'élimination hépatique du propionate dérivé du microbiome et favorise la synthèse des acides gras à chaîne impaire, qui imposent tous deux un stress métabolique au cœur. L'accumulation de propionyl-CoA dérivé du propionate et des acides gras à chaîne impaire pourrait interrompre le métabolisme énergétique cardiaque. Le bas
L'ATP inhibe davantage la carboxylation du propionyl-CoA selon notre récente étude sur l'ischémie. L'altération du métabolisme énergétique et l'accumulation de propionyl-CoA forment un cercle vicieux.

Avec une subvention de troisième année du PAF, nous collaborerons avec les Drs Eva Richard Rodríguez et Lourdes R. Desviat de l'Université autonome de Madrid sur le métabolisme énergétique dans PCCA- or PCCB- Les cardiomyocytes iPSC dérivés de patients humains sont altérés par une analyse des isotopes stables, en particulier sous le stress du propionate et des acides gras à chaîne impaire. Un autre objectif est d'améliorer le métabolisme énergétique cardiaque en ciblant le métabolisme du propionate et des acides gras à chaîne impaire..

PAF Awards Bourse de recherche initiale Houten DeVita

Prix PAF,,en,PAF subventions de recherche,,en,Bourse de recherche,,en,Faire un don PA Registre international Aide pour avancer la recherche acidémie propionique,,en,Nouvelles PAF Prix,,en,Accorde Histoires de famille Soumettre votre histoire à [email protected] à inclure dans les histoires de famille page,,en,PAF Subventions de recherche Subventions de recherche,,en,Prix PAF,,en,PAF subventions de recherche,,en,Bourse de recherche,,en,Faire un don PA Registre international Aide pour avancer la recherche acidémie propionique,,en,Nouvelles PAF Prix,,en $50,000 Nouvelle subvention de recherche

PI: Sander Houten, Doctorat, Département de génétique et sciences génomiques,

Institut Icahn pour la science des données et la technologie génomique, École de médecine Icahn du mont Sinaï, New York, US

Co-PI: Robert J. DeVita, Doctorat, Département des sciences pharmacologiques, Institut de découverte de médicaments,

École de médecine Icahn du mont Sinaï, New York, US

“La réduction des substrats en tant que nouvelle stratégie thérapeutique pour l’acidémie propionique »

Le métabolisme des acides aminés et en particulier la dégradation de la valine et de l'isoleucine sont une source importante de propionyl-CoA, le substrat de la propionyl-CoA carboxylase. Le traitement actuel de l'acidémie propionique vise à diminuer la dégradation de la valine et de l'isoleucine grâce à des régimes médicaux et à éviter le jeûne. Drs Houten et DeVita, les enquêteurs sur ce projet, visent à développer une thérapie de réduction de substrat pharmacologique pour l'acidémie propionique qui limite la dégradation de ces acides aminés. Ils proposent d'inhiber l'acyl-CoA déshydrogénase à chaîne courte / ramifiée (SBCAD) et isobutyryl-CoA déshydrogénase (ACAD8), qui sont impliqués dans la dégradation de l'isoleucine et de la valine, respectivement. On pense que l'inhibition de ces enzymes est sûre car contrairement à l'acidémie propionique, on pense que les défauts hérités de SBCAD et ACAD8 sont des conditions bénignes. Dans les modèles de lignées cellulaires, l'inhibition de la SBCAD à l'aide d'un KO génétique ou d'un inhibiteur était efficace et a conduit à une diminution prononcée du substrat de la propionyl-CoA carboxylase. Les chercheurs prévoient de trouver quelques inhibiteurs à succès de SBCAD et ACAD8 qui peuvent être encore optimisés et servir de point de départ pour un programme de découverte de médicaments translationnelle plus large pour le traitement de l'acidémie propionique..

Mise à jour des progrès d'avril 2022

En Janvier 2021, nous avons été reconnaissants de recevoir une bourse de recherche du PAF, ce qui nous a permis de démarrer le développement de la réduction des substrats pharmacologiques comme nouvelle approche thérapeutique de l'acidémie propionique. Pour ce projet, nous émettons l'hypothèse que nous pouvons obtenir une réduction cliniquement pertinente de l'accumulation de substrats de propionyl-CoA carboxylase en inhibant les enzymes qui jouent un rôle dans la dégradation des acides aminés à chaîne ramifiée. Spécifiquement, nous proposons d'inhiber l'acyl-CoA déshydrogénase à chaîne courte/ramifiée (SBCAD) et isobutyryl-CoA déshydrogénase (ACAD8), qui sont impliqués dans la dégradation de l'isoleucine et de la valine, respectivement. L'inhibition de ces enzymes devrait être sûre, car les défauts héréditaires de SBCAD et ACAD8 sont considérés comme des conditions bénignes. Dans les modèles de lignées cellulaires, l'inhibition de la SBCAD à l'aide d'un KO génétique ou d'un inhibiteur a été efficace, conduisant à une diminution prononcée des métabolites dérivés du propionyl-CoA. L'inhibition d'ACAD8 était moins efficace, qui peut s'expliquer par un chevauchement de la spécificité de substrat entre différentes acyl-CoA déshydrogénases. L'objectif de ce projet est d'identifier des inhibiteurs de petites molécules de SBCAD et d'ACAD8 qui peuvent être davantage validés pour servir de points de départ à un programme de découverte de médicaments translationnels plus large pour le traitement de l'acidémie propionique.. Afin d'atteindre cet objectif, nous avons utilisé la bourse de recherche du PAF pour développer le in vitro dosages biochimiques et cellulaires utiles pour cribler la matière chimique afin d'établir si une petite molécule a la possibilité d'être un inhibiteur efficace de SBCAD ou ACAD8. Nous avons également effectué un criblage virtuel pour générer une liste de molécules inhibitrices candidates pour SBCAD et ACAD8. Parmi ces inhibiteurs potentiels de SBCAD, 91 ont été achetés et testés dans le test SBCAD. Unfortunately, aucun des composés n'a été capable d'inhiber la SBCAD avec une affinité élevée, probablement en raison des limitations de la modélisation informatique de la structure enzymatique. Ce résultat indique qu'un criblage à haut débit non biaisé plus important est nécessaire pour identifier les inhibiteurs à petites molécules frappés pour la SBCAD. Notre dosage enzymatique semble bien adapté à cette approche et cette approche a été appliquée avec succès à deux autres cibles enzymatiques en cours d'investigation par l'équipe (DHTKD1 [1] et domaine LOR de l'AASS (inédit)).

Les progrès réalisés avec les fonds du PAF nous ont permis de proposer ce projet de recherche pour le NIH Small Grant Program (R03) de l'Institut national de la santé infantile et du développement humain Eunice Kennedy Shriver (NICHD). Cette bourse a été attribuée en septembre 2021, ce qui nous a permis de poursuivre ce travail pour la prochaine 2 years. En collaboration avec les Drs. Vockley et Mohsen (Université de Pittsburgh), nous avons également postulé pour une subvention de projet de recherche des NIH (R01; Le potentiel thérapeutique de l'inhibition des acyl-CoA déshydrogénases impliquées dans la dégradation de la valine et de l'isoleucine). Cette proposition est actuellement à l'étude.

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PI: Pawel Swietach, Professeur de physiologie, Département de physiologie, Anatomie & Genetics, Université d'Oxford, Angleterre

"Propionylation aberrante des protéines et marques distinctes d'histones dans l'acidémie propionique: nouveaux mécanismes de la maladie et facteurs de risque de maladie cardiaque »

Le défi placé sur nos cœurs - se contracter et se détendre dans un ordre correct et avec une force adéquate - est formidable. L'élégante solution biologique à ce problème mécanique est un organe qui pompe des millions de litres de sang pour soutenir la vie pendant de nombreuses décennies.. Cependant, la qualité et la durée de vie d’une personne sont étroitement liées à la santé cardiaque. Grâce aux avancées scientifiques, de meilleurs traitements sont maintenant disponibles pour les maladies cardiaques, permettant aux patients de vivre plus longtemps et plus heureux. Notre objectif au centre d’excellence en recherche de la British Heart Foundation de l’Université d’Oxford est de garantir que les progrès scientifiques répondent à un large éventail de troubles, quelle que soit leur incidence.

Les problèmes cardiaques sont fréquents dans l'acidémie propionique (Pennsylvanie). Malheureusement, la cardiomyopathie dilatée et le syndrome du QT long sont souvent la cause de la mort infantile. Afin de traiter et prévenir ces problèmes cardiaques, il faut d'abord comprendre les mécanismes sous-jacents. Une fois ces processus décrits, notre objectif est d'identifier des cibles pour les médicaments ou les interventions. Nous pensons que cette ambition est réalisable grâce à la richesse des connaissances sur le cœur et au vaste répertoire de médicaments approuvés pour le traitement de diverses autres affections cardiaques.. Beaucoup de ces médicaments pourraient être «réutilisés» pour les troubles associés à l'AP, donner l'espoir à de nombreuses familles pour un traitement rapide.

Pour ce projet financé par le PAF, nous avons réuni un consortium de scientifiques désireux de consacrer leur expertise à l'étude de l'AP. L’expertise de mon laboratoire est en physiologie cellulaire cardiaque dans le contexte des troubles acido-basiques. Nous sommes rejoints par Tom Milne qui est professeur associé en épigénétique à Oxford, Holger Kramer, un expert en protéomique, et Steve Krywawych, biochimiste principal au Great Ormond Street Hospital de Londres. Les ressources et installations mises à disposition pour ce projet comprennent un modèle de souris d'AP, gracieuseté de Michael Barry et Lourdes Desviat, méthodes pour caractériser la fonction cardiaque du niveau de la cellule au niveau de l'organe, ainsi que des mesures des changements au niveau des protéines et des gènes. Cette approche interdisciplinaire mais ciblée nous permet d'identifier des cibles potentielles pour le traitement de l'AP. En effet, nos résultats préliminaires indiquent une de ces enzymes, et le but de ce projet est de tester et valider notre hypothèse.

L'AP est associée à des changements métaboliques majeurs, et beaucoup de ces substances ne sont pas simplement des intermédiaires dans une chaîne d'événements, mais peut avoir de fortes actions biologiques qui ne sont pas toujours intuitives à prédire. Notre projet examinera comment l'accumulation de propionate affecte les gènes cardiaques par une réaction chimique qui provoque des échafaudages d'ADN (appelés histones) pour «ouvrir» des gènes qui ne devraient normalement pas être exprimés dans un cœur sain. De nombreux gènes seront affectés par cela, mais certains sont plus étroitement liés au trouble cardiaque. Après avoir identifié ces gènes principaux, nous testerons dans quelle mesure leur blocage pourrait être curatif. En parallèle, nous étudierons si le propionate peut également réagir avec d'autres cibles dans la cellule, comme les protéines sous-tendant la contraction. En effet, nos travaux suggèrent qu'une piste de recherche prometteuse concerne le couplage dit excitation-contraction, un processus qui convertit l'électricité cardiaque en une réponse mécanique.

Nous sommes ravis de faire partie de la famille de recherche sur l'AP et souhaitons profiter de cette occasion pour inviter des patients, soignants, et supporters à notre laboratoire pour une visite.

Mettre à jour 8/2022 – Rapport final

PROPIONYLATION ABERRANTE DES PROTÉINES ET MARQUES HISTONE DISTINCTES DANS L'ACIDEMIE PROPIONIQUE: NOUVEAUX MÉCANISMES DE MALADIE ET FACTEURS DE RISQUE POUR

MALADIE CARDIAQUE
Rapport final – août 2022
PI: Pawel Swietach (L'université d'Oxford)

Rapport non confidentiel pour diffusion

Patients touchés par l'acidémie propionique (Pennsylvanie) présente des perturbations dans les niveaux de métabolites, notamment propionique. Ce petit (trois carbones) la molécule est normalement produite
de la décomposition des substances dans l'alimentation, tels que les acides aminés à chaîne ramifiée et les acides gras impairs. In PA, cependant, les gènes responsables du traitement du propionate sont
inactivé par des mutations héréditaires. Une vision de longue date postule que le milieu biochimique qui en résulte est responsable du dysfonctionnement de plusieurs organes affectés dans l'AP.
Comprendre comment le cœur est affecté dans l'AP est particulièrement important, parce que de nombreux décès d'enfants ont été liés à des maladies cardiaques. Cependant, le mécanisme précis
le lien entre la perturbation métabolique et les maladies cardiaques dans l'AP n'est pas clair. Sans ces informations détaillées, il est difficile de proposer de nouveaux traitements et d'améliorer la prise en charge de la maladie avant
des thérapies géniques viables sont disponibles. Moreover, la connaissance des mécanismes moléculaires a un impact plus large sur la santé cardiaque, parce que des élévations de propionate ont également été
décrit dans d'autres maladies, comme le diabète.

L'objectif de notre projet PAF était d'étudier comment les dérèglements métaboliques de l'AP affectent les protéines par le biais de modifications dites post-traductionnelles., i.e. "édition" chimique
qui peuvent affecter leurs fonctions. Utilisation d'un modèle de souris de PA, nous avons montré que les histones, l'échafaudage protéique de l'ADN, subir deux types de modifications dans le cœur: propionylation et acétylation. Nous avons ensuite démontré comment ces actions affectent l'expression des gènes dans le cœur. Étonnamment, nous avons découvert que plusieurs gènes, précédemment impliqué dans les maladies cardiaques, s'activer de manière aberrante dans l'AP, et nous supposons que l'atténuation de cette réponse génétique induite par l'AP peut atténuer les changements pathologiques subis par les patients. Grâce à nos observations du modèle murin de PA, nous avons identifié une nouvelle voie biochimique qui offre un autre moyen de traiter l'excès de propionate dans le cœur. L'activation de cette voie a été associée à une présentation moins grave de la maladie chez la souris. Nous émettons l'hypothèse que cette voie pourrait être exploitée thérapeutiquement chez les patients PA, et nos objectifs immédiats pour l'avenir sont d'identifier la meilleure approche pour exploiter ce réservoir protecteur de propionate dans le cœur.

En résumé, le projet PAF a (je) fourni de nouvelles connaissances mécanistes sur la façon dont le propionate affecte le cœur à l'aide de méthodes de pointe en métabolomique, transcriptomique,
biologie de la chromatine, et physiologie, et (ii) a révélé de nouvelles voies de traitement du propionate qui contournent les enzymes mutées chez les patients PA.

PAF Awards Subvention de poursuite à Guofang Zhang à l'Université Duke

Guofang Zhang, PhD, Duke University

« Propionyl-CoA et des complications cardiaques propionylcarnitine médiatisent chez les patients présentant une acidémie propionique »

Mise à jour Mars 2023

La maladie cardiaque a une prévalence élevée chez les patients atteints d'acidémie propionique (Pennsylvanie). Le mécanisme pathologique reste largement méconnu, en particulier en raison de la nature du développement chronique. Il est difficile de prédire le développement des maladies cardiaques chez les patients AP simplement par le PCC mutations, propionyl-CoA carboxylase (PCC) activité enzymatique ou changements métaboliques aigus dans le plasma ou l'urine car aucune corrélation forte entre le phénotype cardiaque (gravité de la maladie) et génotype, des décompensations métaboliques ou une activité enzymatique résiduelle ont été observées à partir des cas cliniques.

Les acides gras avec différentes longueurs de chaîne sont les principaux carburants du cœur. Nos données précédentes ont démontré que le propionate plutôt que les acides aminés est une source majeure de propionyl-CoA cardiaque. en outre, la carence en PCC réduit l'élimination hépatique du propionate dérivé du microbiome et favorise la synthèse des acides gras à chaîne impaire, qui imposent tous deux un stress métabolique au cœur. L'accumulation de propionyl-CoA dérivé du propionate et des acides gras à chaîne impaire pourrait interrompre le métabolisme énergétique cardiaque. Le faible taux d'ATP inhibe davantage la carboxylation du propionyl-CoA selon notre récente étude sur l'ischémie. L'altération du métabolisme énergétique et l'accumulation de propionyl-CoA forment un cercle vicieux.

Mise à jour août 2020

La maladie cardiaque est l'une des complications souvent associées à l'acidémie propionique (Pennsylvanie). Comprendre le mécanisme pathologique est essentiel pour prévenir le développement d'une complication. Nos recherches antérieures ont montré que l'accumulation de propionyl-CoA inhibe le métabolisme des acides gras qui est un carburant majeur pour l'énergie cardiaque.. La perte de flexibilité du commutateur de carburant pourrait interférer avec le métabolisme de l'énergie cardiaque et potentiellement développer des complications cardiaques, en particulier sous divers stress. Notre recherche a été financée par PAF pour étudier le mécanisme pathologique de la cardiomyopathie associée à l'AP chez 2019. Dans l'année 1 du prix PAF, nous avons commencé à cartographier la source métabolique du propionyl-CoA dans le cœur. Étonnamment, les acides aminés (isoleucine, threonine, methionine, valine) et les protéines qui sont connues pour être des substrats de propionyl-CoA ont une contribution négligeable à la production de propionyl-CoA dans le cœur. Cependant, nos données n'excluent pas la possibilité que ces acides aminés contribuent substantiellement à la production de propionyl-CoA dans d'autres organes, comme le foie. Le propionate circulant est une source majeure de propionyl-CoA cardiaque. Cela correspond également à l'observation selon laquelle le cœur préfère les acides gras, y compris les acides gras à chaîne courte, comme substrats énergétiques. Plus que 99% le propionate provenant du microbiome est efficacement éliminé / métabolisé lors de son premier passage dans le foie chez les rongeurs sains. Donc, le propionate circulant se maintient à un niveau très bas après le foie. La carence en PCC atténue la capacité hépatique d'éliminer le propionate et augmente le taux de propionate circulant, qui exacerbe l'accumulation de propionyl-CoA dans le cœur. Nos résultats montrent le rôle de «filtrage métabolique» du foie dans le maintien d'un métabolisme énergétique cardiaque efficace.

Afin de comprendre le mécanisme pathologique de la complication cardiaque associée à l'AP, un modèle de complication cardiaque médiée par l'AP est essentiel. Dans l'année 2 du prix PAF, nous allons d'abord développer et confirmer un modèle murin avec complication cardiaque avant étude du mécanisme pathologique. Avec la collaboration avec le Dr. Michael Barry, nous caractériserons la fonction cardiaque et le phénotype métabolique du Pcca-/-(A138T) souris qui est un modèle animal PA créé par le Dr. Michael Barry. Nous allons induire une complication cardiaque avec Pcca-/-(A138T) souris par régime alimentaire ou stress si nécessaire. After that, nous examinerons comment le métabolisme de l'énergie cardiaque est perturbé en utilisant le flux métabolique stable basé sur les isotopes et les approches RNA-Seq. En outre, nous étudierons plus en détail comment l'expansion de la propionylcarnitine dans le cœur pourrait épuiser l'acétylcarnitine cardiaque, tampon acétyl-CoA, et affecte les besoins en énergie cardiaque aiguë. L'objectif à long terme de notre recherche est de trouver une cible thérapeutique sur le métabolisme cardiaque du propionyl-CoA pour atténuer les complications cardiaques associées à l'AP.

PAF Grant Maclean

Ken Maclean, PhD, Université du Colorado Denver

«Traitement chimique de chaperon pour restaurer l'activité enzymatique dans les mutations pliantes de la propionyl-Co-A carboxylase: Vers une stratégie thérapeutique personnalisée dans l'acidémie propionique (Pennsylvanie)" - En été 2020, PAF reçu une $50,000 subvention.”

Acidémie propionique (Pennsylvanie) est une maladie mortelle grave pour laquelle il n'existe actuellement aucun traitement vraiment efficace. La maladie est causée par une mutation dans l'un des deux gènes qui codent pour l'enzyme propionyl-CoA carboxylase (PCC). Cette enzyme est composée de deux protéines différentes qui se replient l'une dans l'autre en une structure complexe avec six de chacune de ces deux molécules. Il s'agit d'une structure très inhabituelle et complexe pour une enzyme métabolique et des travaux récents dans notre laboratoire ont révélé qu'un certain nombre de mutations spécifiques qui causent l'AP causent des problèmes en interférant avec le processus de repliement et / ou d'assemblage des protéines conduisant à une enzyme non fonctionnelle et ainsi la maladie. Dans les cellules, les protéines avec des motifs de pliage compliqués sont souvent aidées dans leur pliage par d'autres protéines appelées chaperons. Nous avons observé qu'un certain nombre de formes mutantes de PCC peuvent être restaurées à une activité normale si elles sont aidées à se plier correctement en utilisant ces protéines chaperonnes. Dans notre étude, nous examinerons un certain nombre de produits chimiques qui peuvent également fonctionner comme chaperons et aider au repliement des protéines en vue de restaurer la pleine activité dans les formes mutantes de PCC. Ce travail se fera initialement dans un système d'expression bactérien PCC pour identifier les composés prometteurs, puis en fonction des progrès, passer au traitement des cellules dérivées de patients PCC humains. Ces études ont le potentiel de servir de première étape initiale dans la conception rationnelle d'une stratégie de médecine personnalisée pour les patients présentant des mutations spécifiques provoquant une AP.

Résumé de recherche PAF Elango

Rajavel Elango, PhD, Université de la Colombie-Britannique

“Optimiser les acides aminés dans les aliments médicaux pour gérer l'acidémie propionique »

Acidémie propionique (Pennsylvanie) est principalement causée par un défaut enzymatique, propionyl-CoA carboxylase (PCC), dans la voie catabolique de la valine, isoleucine et autres précurseurs propiogéniques. La gestion diététique de l'AP dépend principalement de la restriction protéique des aliments pour réduire l'apport d'acides aminés propiogènes, et l'utilisation d'aliments médicaux spéciaux. Ces aliments médicaux contiennent tous les acides aminés et nutriments essentiels, mais pas de composés propiogènes. Récemment, des inquiétudes ont été exprimées quant à leur utilisation, en raison du contenu déséquilibré des acides aminés à chaîne ramifiée (BCAA) – leucine élevée, à la valine et l'isoleucine minimes ou nulles. Le mélange déséquilibré de BCAA a un impact négatif sur les concentrations plasmatiques de valine et d'isoleucine, et a été proposé pour affecter la croissance chez les patients pédiatriques PA.

Dans une étude rétrospective d'histoire naturelle en cours (n = 4), patients atteints d'AP traités dans notre centre depuis la naissance (ou diagnostic) à 18 ans, nous avons observé qu'un apport plus élevé de nourriture médicale (par rapport aux protéines intactes) se traduit par des scores Z ht-pour-âge inférieurs. Sur la base de ces données pilotes, nous proposons qu'il existe un besoin immédiat de déterminer les quantités optimales de leucine à être présentes dans les aliments médicaux.

Donc, les objectifs spécifiques de la présente étude sont de::

Études sur les isotopes stables
1. Déterminer le rapport idéal entre les BCAA chez les enfants en utilisant la méthode des acides aminés indicateurs basés sur les isotopes stables pour optimiser la synthèse des protéines dans une approche de preuve de principe.
2. Testez le rapport entre les BCAA en utilisant la même méthode basée sur les isotopes stables dans notre cohorte de patients PA pour déterminer l'impact sur la synthèse des protéines, et les réponses des métabolites plasmatiques.
Déterminer l'impact de l'utilisation de ressources naturelles (intact) vs formule (nourriture médicale) protéine sur anthropométrique, résultats biochimiques et cliniques via une étude rétrospective de l’histoire naturelle des patients en AP traités au BC Children’s Hospital.

Les récentes directives diététiques pour l'AP découragent la dépendance à l'égard des aliments médicaux comme seule source alimentaire. Cependant, la plupart des personnes atteintes d'AP sont à risque de malnutrition et dépendent de ces aliments médicaux comme source d'énergie et de protéines facilement tolérable.. Donc, déterminer le rapport optimal de BCAA dans les aliments médicaux PA est nécessaire pour optimiser la synthèse des protéines, favoriser l'anabolisme, croissance et empêcher l'accumulation de métabolites toxiques.

Notre laboratoire, équipé de nouveaux traceurs isotopiques stables pour examiner le métabolisme des protéines et des acides aminés, est parfaitement adapté pour répondre à la question du ratio BCAA idéal à utiliser pour la gestion diététique de l'AP et potentiellement avoir un impact sur les résultats pour la santé.

Acidemia Fondation Grant propioniques recherche – Richard

Eva Richard, PhD, Universidad Autonoma de Madrid, Espagne

“Cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites comme un nouveau modèle pour le développement de la thérapie dans Acidémie propionique »

La compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires qui se produisent dans les maladies génétiques est essentielle pour l'étude de nouvelles stratégies de prévention et de traitement. Dans ce contexte, Les cellules souches pluripotentes induites (IPSC) offrir des opportunités sans précédent pour la modélisation des maladies humaines. L'un des pouvoirs fondamentaux de la technologie iPSC réside dans la compétence de ces cellules à être dirigé pour devenir tout type de cellule dans le corps, permettant ainsi aux chercheurs d'examiner les mécanismes de la maladie et d'identifier et de tester de nouveaux traitements dans des types cellulaires pertinents.

L'objectif principal de ce projet est axé sur la génération de cardiomyocytes iPSC dérivés humains (hiPSC-CMs) de acidémie propionique (Pennsylvanie) les patients comme un nouveau modèle cellulaire humain pour la disease.In PA, symptômes cardiaques, à savoir un dysfonctionnement cardiaque et troubles du rythme, ont été reconnus comme des complications progressives d'apparition tardive entraînant l'une des principales causes de la mortalité due aux maladies. En utilisant hiPSC-nous étudierons CMs processus cellulaires, tels que la fonction mitochondriale et le stress oxydatif qui ont été reconnus comme principaux contributeurs pour physiopathologie PA. en outre, Notre objectif est de démêler nouvelles voies modifiées en utilisant des techniques à haut débit tels que la RNA-seq et l'analyse des miARN. Nous allons également examiner les effets bénéfiques potentiels d'un antioxydant et un activateur de la biogenèse mitochondriale dans PA cardiomyocytes. Les résultats qui découlent de ce projet seront pertinents pour la maladie offrant un aperçu des processus biologiques concernés, et fournissant ainsi des outils et des modèles pour l'identification de nouveaux traitements adjuvants pour PA.

Mise à jour avril 2020 – Eva Richard PhD

Grâce à l'acidémie propionique (Pennsylvanie) fondation, nous avons développé un nouveau modèle cellulaire d'AP basé sur des cellules souches pluripotentes induites (IPSC) dans le but de définir de nouveaux pathomécanismes de l'AP qui pourraient être des cibles thérapeutiques potentielles. Traditionnellement, physiopathologie de la maladie a été étudiée dans des lignées cellulaires immortalisées ou humaines et dans les modèles animaux. Unfortunately, les cellules immortalisées ne répondent souvent pas car les cellules primaires et les modèles animaux ne récapitulent pas exactement les symptômes cliniques des patients. So far, fibroblastes patients dérivés ont été principalement utilisés comme modèles cellulaires en PA en raison de leur disponibilité et robustesse, mais ils ont des limites importantes. La possibilité de reprogrammer les cellules somatiques de iPSCs a révolutionné la façon de modéliser la maladie humaine. Pour étudier les maladies rares,
modèles de cellules souches porteuses de mutations spécifiques au patient sont devenus très importants que tous les types de cellules peuvent être différenciées des CSPi.

Nous avons généré et caractérisé deux lignées iPSC à partir de fibroblastes dérivés de patients présentant des défauts dans les gènes PCCA et PCCB; et un contrôle isogénique dans lequel la mutation du patient PCCB a été génétiquement corrigée à l'aide de la technologie CRISPR / Cas9. Ces lignées iPSC ont été différenciées avec succès en cardiomyocytes,
et leur présence a été facilement établie par l'observation visuelle des régions se contractant spontanément et par l'expression de plusieurs marqueurs cardiaques. Les cardiomyocytes dérivés du PCCA iPSC ont présenté une consommation d'oxygène réduite, une accumulation de corps résiduels et de gouttelettes lipidiques, et augmentation de la biogenèse ribosomale. En outre, nous avons trouvé une augmentation des niveaux de protéines de HERP, GRP78, GRP75, SIG-1R et MFN2 suggérant
stress du réticulum endoplasmique et perturbations calciques dans ces cellules. Nous avons également analysé une série de miARN enrichis en cœur trouvés précédemment dérégulés dans le tissu cardiaque d'un modèle murin PA et confirmé leur expression modifiée..

La présente étude représente le premier rapport de la caractérisation des cardiomyocytes dérivés d'iPSC générés par la reprogrammation des fibroblastes des patients PA. Nos résultats prouvent que plusieurs pathomécanismes peuvent avoir un rôle important dans le dysfonctionnement cardiaque, une complication courante de la maladie AP. Ce nouveau modèle d'AP cellulaire offre un outil puissant pour démêler le mécanisme de la maladie et, potentiellement, pour activer la drogue
dépistage / dépistage de drogues. Malgré une thérapie améliorée au cours des dernières décennies, le résultat des patients PA est encore insatisfaisant, soulignant la nécessité d'évaluer de nouvelles thérapies visant à prévenir ou à atténuer les symptômes cliniques. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer la contribution des mécanismes identifiés dans ce travail au phénotype cardiaque et comment ces connaissances peuvent aider à formuler une meilleure thérapeutique personnalisée.
stratégies dans le futur.

Nous remercions sincèrement la Propionic Acidemia Foundation d'avoir soutenu notre enquête, qui a abouti à une expérience vraiment motivante pour nous, sentiment d'appartenir à la famille de recherche sur l'AP. Le financement que nous avons reçu a conduit à des avancées importantes en pathophysiologie de l'AP, et notre objectif est de poursuivre cette recherche dans un proche avenir.

Mise à jour Septembre 2019 – Eva Richard PhD

Il existe un besoin clinique non satisfait de développer des thérapies efficaces pour acidémie propionique (Pennsylvanie). Les progrès dans le traitement de soutien basé sur la restriction alimentaire et la supplémentation en carnitine ont permis aux patients de vivre au-delà de la période néonatale. Cependant, le résultat global reste faible dans la plupart des patients, qui souffrent de nombreuses complications liées à la progression de la maladie, parmi eux des altérations cardiaques, une cause majeure de morbidité et de mortalité PA. In our research, nous avons développé un nouveau modèle cellulaire de PA à base de cellules souches pluripotentes induites (IPSC) dans le but de définir de nouvelles voies moléculaires impliquées dans la physiopathologie de PA qui serait un traitement potentiel de ciblage.

Traditionnellement, physiopathologie de la maladie a été étudiée dans des lignées cellulaires immortalisées ou humaines et dans les modèles animaux. Unfortunately, immortalizedcells souvent ne répondent pas comme des cellules primaires et des modèles animaux ne récapitulent pas exactement les symptômes des patients. So far, patients dérivées des fibroblastes ont été principalement des modèles cellulaires usedas dans PAdue à theiravailability et robustesse, mais ils ont des limites importantes.

La possibilité de reprogrammer les cellules somatiques de iPSCs a révolutionné la façon de modéliser la maladie humaine. Pour étudier les maladies rares, modèles de cellules souches porteuses de mutations spécifiques au patient sont devenus très importants que tous les types de cellules peuvent être différenciées des CSPi. Nous avons généré et caractérisé deux lignes iPSC à partir de fibroblastes de patients dérivées avec des défauts dans PCCA et PCCB genes. Ces lignes iPSC peuvent être différenciées en cardiomyocytes qui imitent les caractéristiques spécifiques des tissus de la maladie. La présence de PA cardiomyocytes a été facilement mis en place par l'observation visuelle des régions contractantes spontanément, et l'expression de plusieurs marqueurs cardiaques. Nous avons observé que les cardiomyocytes PCCA déficientes présentent une augmentation des produits de dégradation et des gouttelettes lipidiques, et présentent une dysfonction mitochondriale par rapport aux cellules témoins. Nous avons également découvert la régulation négative de plusieurs miARN dans les cardiomyocytes PCCA par rapport à contrôler les, et plusieurs cibles miARN sont actuellement en cours d'analyse afin d'étudier les mécanismes pathologiques cellulaires sous-jacents. Interestingly, nous avons effectué plusieurs expériences pour analyser l'effet de l'activateur de la biogenèse mitochondriale, Composé MIN-102 (agoniste PPAR, Dérivé de pioglitazone) en cardiomyocytes.

Les résultats préliminaires ont montré une augmentation de la consommation d'oxygène PCCA rateof et les cellules témoins. In our next steps, nous prévoyons de terminer l'analyse dans la ligne de cardiomyocytes PCCA, caractériser cardiomyocytes PCCB et d'étudier de manière approfondie le potentiel thérapeutique de MitoQ et MIN-102 composés.

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

Mise à jour Mars 2020

«Les cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites comme nouveau modèle de développement thérapeutique dans l’acidémie propionique.»

Eva Richard, professeur agrégé

Traditionnellement, physiopathologie de la maladie a été étudiée dans des lignées cellulaires immortalisées ou humaines et dans les modèles animaux. Unfortunately, Les cellules immortalisées ne souvent pas répondre en tant que cellules primaires et des modèles animaux ne proposent pas exactement les symptômes PATIENTS récapitulent. So far, fibroblastes patients dérivés ont été principalement utilisés comme modèles cellulaires en PA en raison de leur disponibilité et robustesse, mais ils ont des limites importantes.

La possibilité de reprogrammer les cellules somatiques de iPSCs a révolutionné la façon de modéliser la maladie humaine. Pour étudier les maladies rares, modèles de cellules souches porteuses de mutations spécifiques au patient sont devenus très importants que tous les types de cellules peuvent être différenciées des CSPi. Nous avons généré et caractérisé deux lignes iPSC à partir de fibroblastes de patients dérivées avec des défauts dans la PCCA et PCCB genes. Ces lignes iPSC peuvent être différenciées en cardiomyocytes qui imitent les caractéristiques spécifiques des tissus de la maladie. La présence de cardiomyocytes a été facilement mis en place par l'observation visuelle des régions contractantes spontanément, et l'expression de plusieurs marqueurs cardiaques. PCCA cardiomyocytes COPSi dérivés présentaient une altération du processus d'autophagie avec une accumulation de corps résiduels et un dysfonctionnement mitochondrial, caractérisé par une consommation réduite d'oxygène et l'altération de la biogenèse mitochondriale due à une dérégulation de PPARGC1A. Nous avons également évalué l'expression des miARN cardiaques enrichi précédemment associés à un dysfonctionnement cardiaque et plusieurs miARN ont été trouvés déréglementé. En outre, nous avons trouvé une augmentation des taux de protéines de Herp, GRP78, Grp75, sigma-1R et Mfn2 suggérant le stress ER et perturbations calcium dans ces cellules.

Nous prévoyons d'analyser cardiomyocytes PCCB pour comparer les résultats avec PCCA et les données de contrôle. Nous travaillons pour obtenir des cardiomyocytes matures afin d'effectuer des études électrophysiologiques (courants K +) en utilisant une méthode de patch-clamp de cellule entière. Nous sommes intéressés par l'étude de la signature bioénergétiques spécifique des tissus comparant les cardiomyocytes dérivés du contrôle et de l'AP par les CSPi microréseaux de protéines de phase inverse (RPPMA). travaux futurs comprend également tester l'effet de l'activateur de la biogenèse mitochondriale, Composé MIN-102 (agoniste PPAR, Dérivé de pioglitazone) et du ciblage mitochondrial MitoQ antioxydant en PA cardiomyocytes.

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

Acidemia Fondation pour la recherche propioniques Grant Guofang Zhang

Guofang Zhang, PhD, Duke University

« Propionyl-CoA et des complications cardiaques propionylcarnitine médiatisent chez les patients présentant une acidémie propionique »

La production d'énergie est le métabolisme cardiaque central pour le travail mécanique continue. Un coeur humain adulte moyen consomme ~ 6 kg ATP / jour. stockage ATP au cœur est seulement suffisant pour maintenir le rythme cardiaque pendant quelques secondes. Un métabolisme énergétique cardiaque couplé hermétiquement à partir de divers substrats est critique pour la production d'ATP suffisante requise par une fonction cardiaque normale.

Une molécule d'acide palmitique (acide gras) génère beaucoup plus ATP d'une molécule de glucose après leur fait complet des acides metabolism.Fatty contribuent ~ 70-90% la production d'énergie cardiaque dans des conditions normales. Cependant, coeur maintient toujours une grande flexibilité du commutateur de carburant en réponse à divers substrats disponibles. Acetyl-CoA est le premier métabolite convergent provenant des substrats de carburant par l'intermédiaire de diverses voies différentes et entre dans le cycle de l'acide tricarboxylique (CTCA) pour la production d'énergie. Donc, le niveau de l'acétyl-CoA ou le rapport de l'acétyl-CoA / CoA contrôle étroitement les flux métaboliques à partir de deux carburants majeurs, à savoir, le glucose et l'acide gras, dans le coeur. Acetyl-CoA ou niveau CoA est également finement réglé par la carnitine acétyltransférase (CRATÈRE) qui catalyse l'interconversion réversible entre le niveau acyl-CoA et acylcarnitines.Acetylcarnitine à chaîne courte est d'environ 10 à 100 fois supérieure à celle de l'acétyl-CoA dans le coeur et est considéré comme le tampon de l'acétyl-CoA. Crat est fortement exprimé dans les organes exigeant une haute énergie, y compris le cœur et la médiation de l'acide gras et le métabolisme du glucose éventuellement par interconversion dynamiquement l'acétyl-CoA et de l'acétate de carnitine dans chaque carence autres.Procédé de crat a été montré pour modifier la sélection de carburant cardiaque.

Acidémie propionique (Pennsylvanie) est souvent associée à des complications cardiaques. Cependant, le mécanisme pathologique reste inconnu. Nous avons démontré que le propionate de haute exogène a conduit à l'accumulation de propionyl-CoA et le commutateur de carburant cardiaque d'un acide gras en glucose dans les cœurs de rats normaux perfuses (Un m. J Physiol. Endocrinol. Metab., 2018.315:E622-E633). Le déficit de la propionyl-CoA carboxylase dans PA induit également l'accumulation de propionyl-CoA. Suivant, nous tenterons de comprendre si et comment l'élévation propionyl-CoA dans la PCCA-/- cœur (collaboration avec le Dr. Michael Barry)pourrait interrompre le métabolisme énergétique cardiaque en enquêtant sur la flexibilité du commutateur de carburant, métabolisme par le CRAT, et un tampon de capacité acétylcarnitine en utilisant une analyse de flux métabolique sur la base isotope stable (J. Biol. Chem., 2015,290:8121-32). Nous espérons que les résultats de ce projet fournira recommandation thérapeutique significative pour les patients avec PA, en particulier avec la complication cardiaque.

Novel therapies for Propionic acidemia – update Sept. 2018

Novel therapies for Propionic acidemia

Nicola Brunetti-Pierri, MD, Fondazione Telethon, Italy

This proposal was focused on the characterization of a fish model of propionic acidemia (Pennsylvanie) and on the development of novel therapies. The PA medaka fish model was found to recapitulate several clinical and biochemical features of the human disease, including reduced survival and locomotor activity, hepatic lipid accumulation, increased propionylcarnitine, methylcitrate, and propionate. Moreover, PA fishes showed better survival when fed with low-protein diet.

To gain insight into the disease pathogenesis and to search for potentially novel therapeutic targets, we performed an unbiased 3’-mRNA-Seq and NMR-based metabolome analyses. Both analyses showed global differences between PA and wild-type (wt) medaka. Interestingly, metabolism of glycine and serine resulted affected both at transcriptional and metabolites level and further studies are ongoing to investigate the role of these changes in the disease pathogenesis. Moreover, we found a marked increase in protein propionylation in PA fishes compared to wt controls. Protein propionylation is a post-translational modification occurring under normal conditions but its physiological role is unknown. Like protein acetylation, it is likely involved in regulation of gene expression, protein-protein interactions, and enzyme function. Interestingly, NAD-dependent sirtuins that are responsible of deacetylation of multiple proteins and have also de-propionylating activity, were significantly reduced in PA fishes. We speculated that aberrant protein propionylation in PA is toxic and proteomic studies are ongoing to reveal proteins with aberrant propionylation. With the support of this grant several drug candidates have been also investigated with the goal of developing new pharmacological approaches for PA.

In conclusion, we performed extensive phenotyping of the PA fish model that can be useful to unravel novel disease mechanisms and therapeutic targets.

mise à jour Septembre 2018

Targeting Serine and Thiol Metabolism in Propionic Acidemia

Targeting Serine and Thiol Metabolism in Propionic Acidemia

Hilary Vernon,,en,McKusick-Nathans Institut de médecine génétique,,en,John Hopkins University,,en,Maryland,,en,Hilary Vernon,,en,McKusick-Nathans Institut de médecine génétique,,en,John Hopkins University,,en,Maryland,,en, MD PhD, Johns Hopkins University

While it has been known for several decades that dysfunction of the enzyme propionyl-CoA carboxylase underlies propionic acidemia (Pennsylvanie), many key downstream metabolic adaptions to this primary defect are not well defined. In our research, we developed and studied a new cellular model of PA, with the goals of understanding how the cell is affected in PA, and to identify new pathways for potential treatment targeting.

We initially studied both protein expression in fibroblasts (skin cells) from individuals with PA, and metabolites in urine from individuals with PA, and discovered changes in pathways related to serine metabolism. Serine is an important amino acid that is involved in the synthesis of folate intermediates, glutathione, and other important cellular metabolites. Serine metabolism is of particular interest because it has also been shown recently to be dysregulated in other mitochondrial diseases, and there is a growing interest in how to target this pathway for therapeutic intervention.

In order to more closely study these findings, we developed a new cellular model of propionyl-CoA carboxylase deficiency, where we used CRISPR technology to mutate the PCCA gene in a kidney cell line called HEK293. This new model cell line has important biochemical hallmarks of PA, including absence of the PCCA protein, elevated propionyl-carnitine, very low methylmalonyl-carnitine, and elevated glycine. We discovered that when these cells are in the growth phase, they express genes involved in serine synthesis at higher levels than cells that have normal propionyl-CoA carboxylase activity. We further discovered that the PA cells are very sensitive to deprivation of serine in their culture media, and grow slower than cells with intact propionyl-CoA carboxylase activity. This growth abnormality is not seen when the cells are grown in media that contains serine. Interestingly, we looked at these same pathways in a CRISPR model of methylmalonic acidemia, a closely related disorder to PA, and while we found some overlap in sensitivity to serine, the gene expression patterns we different. This highlights the biochemical uniqueness of PA. Currently, we are completing flux metabolomics studies in these cells, which will determine exactly what this serine is being metabolized to, and we expect these experiments to be completed by the end of August. In our next steps, we plan to study how treating the cells with different metabolites may alleviate this serine growth defect.

We would like to sincerely thank the Propionic Acidemia Foundation for supporting our research. The funding we received has led to important breakthroughs in our work, and we are excited to continue to move this research forward in the coming years.

mise à jour Septembre 2018

Prix ​​​​de la Fondation de l'acide propionique $50,000 Bourse de continuation

Prix de la Fondation de l'acide propionique $50,000 Bourse de continuation