Premi della Propionic Acidemia Foundation $50,000 Borsa di studio a Guo-Fang Zhang alla Duke University

Premi della Propionic Acidemia Foundation $50,000 Concessione di continuazione

La propionil-CoA e la propionilcarnitina mediano le complicanze cardiache nei pazienti con acidemia propionica
Guo-Fang Zhang, Dottorato di Ricerca
Duke University, Durham NC, USA
Termine di concessione: 4/1/2023-3/31/2024
La malattia cardiaca ha un'alta prevalenza tra i pazienti con acidemia propionica (PA). Il meccanismo patologico rimane in gran parte sconosciuto, in particolare a causa della natura dello sviluppo cronico. È difficile prevedere lo sviluppo delle malattie cardiache nei pazienti affetti da PA semplicemente dalle mutazioni del PCC, propionyl-CoA carboxylase (PCC) attività enzimatica o cambiamenti metabolici acuti nel plasma o nelle urine perché nessuna forte correlazione tra fenotipo cardiaco (gravità della malattia) e genotipo, dai casi clinici sono stati osservati scompensi metabolici o attività enzimatica residua.
Gli acidi grassi con varie lunghezze di catena sono i principali combustibili per il cuore. I nostri dati precedenti hanno dimostrato che il propionato piuttosto che gli amminoacidi è una delle principali fonti di propionil-CoA cardiaco. Inoltre, la carenza di PCC riduce lo smaltimento epatico del propionato derivato dal microbioma e promuove la sintesi di acidi grassi a catena dispari, entrambi impongono uno stress metabolico al cuore. L'accumulo di propionil-CoA derivato dal propionato e dagli acidi grassi a catena dispari potrebbe interrompere il metabolismo energetico cardiaco. Il basso
L'ATP inibisce ulteriormente la carbossilazione del propionil-CoA secondo il nostro recente studio sull'ischemia. Il metabolismo energetico alterato e l'accumulo di propionil-CoA formano un circolo vizioso.
Con una sovvenzione del terzo anno del PAF, collaboreremo con i dottori Eva Richard Rodríguez e Lourdes R. Desviat dell'Università Autonoma di Madrid su come il metabolismo energetico nella PCCA- or PCCB- I cardiomiociti iPSC derivati ​​da pazienti umani sono alterati dall'analisi degli isotopi stabili, in particolare sotto lo stress del propionato e degli acidi grassi a catena dispari. Un altro obiettivo è migliorare il metabolismo energetico cardiaco prendendo di mira il metabolismo del propionato e degli acidi grassi a catena dispari.

PAF Awards Initial Research Grant Houten DeVita

PAF Awards $50,000 Nuova borsa di ricerca

 

PI: Sander Houten, Ph.D., Dipartimento di Genetica e Scienze Genomiche,

Istituto Icahn per la scienza dei dati e la tecnologia genomica, Icahn School of Medicine sul Monte Sinai, NY, US

 

 

 

Co-PI: Robert J. DeVita, Ph.D., Dipartimento di Scienze Farmacologiche, Drug Discovery Institute,

Icahn School of Medicine sul Monte Sinai, NY, US

 

 

“Riduzione del substrato come nuova strategia terapeutica per l'acidemia propionica "

Il metabolismo degli aminoacidi e in particolare la degradazione di valina e isoleucina sono una fonte significativa di propionil-CoA, il substrato della propionil-CoA carbossilasi. L'attuale trattamento dell'acidemia propionica mira a ridurre la degradazione di valina e isoleucina attraverso diete mediche ed evitare il digiuno. Drs Houten e DeVita, gli investigatori su questo progetto, mirano a sviluppare una terapia farmacologica di riduzione del substrato per l'acidemia propionica che limiti la degradazione di questi amminoacidi. Propongono di inibire l'acil-CoA deidrogenasi a catena corta / ramificata (SBCAD) e isobutiril-CoA deidrogenasi (ACAD8), che sono coinvolti nella degradazione di isoleucina e valina, rispettivamente. Si ritiene che l'inibizione di questi enzimi sia sicura perché contrariamente all'acidemia propionica, si ritiene che i difetti ereditari di SBCAD e ACAD8 siano condizioni benigne. Nei modelli di linee cellulari, l'inibizione della SBCAD utilizzando un KO genetico o un inibitore è stata efficace e ha portato a una marcata diminuzione del substrato carbossilasi propionil-CoA. I ricercatori prevedono di trovare alcuni inibitori di successo di SBCAD e ACAD8 che possono essere ulteriormente ottimizzati e servire come punto di partenza per un più ampio programma di scoperta di farmaci traslazionali per il trattamento dell'acidemia propionica.

Aggiornamento sui progressi di aprile 2022

Nel mese di gennaio 2021, siamo stati grati di ricevere un assegno di ricerca dal PAF, che ci ha permesso di iniziare lo sviluppo della riduzione del substrato farmacologico come un nuovo approccio terapeutico per l'acidemia propionica. Per questo progetto, ipotizziamo di poter ottenere una riduzione clinicamente rilevante dell'accumulo di substrati di propionil-CoA carbossilasi inibendo gli enzimi che svolgono un ruolo nella degradazione degli aminoacidi a catena ramificata. In particolare, si propone di inibire l'acil-CoA deidrogenasi a catena corta/ramificata (SBCAD) e isobutiril-CoA deidrogenasi (ACAD8), che sono coinvolti nella degradazione di isoleucina e valina, rispettivamente. Si prevede che l'inibizione di questi enzimi sia sicura perché si ritiene che i difetti ereditari di SBCAD e ACAD8 siano condizioni benigne. Nei modelli di linee cellulari, l'inibizione di SBCAD utilizzando un KO genetico o un inibitore è stata efficace, portando a una pronunciata diminuzione dei metaboliti derivati ​​​​dal propionil-CoA. L'inibizione di ACAD8 era meno efficace, che può essere spiegato dalla sovrapposizione nella specificità del substrato tra le diverse acil-CoA deidrogenasi. L'obiettivo di questo progetto è identificare inibitori di piccole molecole di SBCAD e ACAD8 che possano essere ulteriormente convalidati per servire come punti di partenza per un più ampio programma di scoperta di farmaci traslazionali per il trattamento dell'acidemia propionica. Per raggiungere questo obiettivo, abbiamo utilizzato la borsa di ricerca del PAF per sviluppare il in vitro saggi biochimici e cellulari utili per lo screening della materia chimica per stabilire se una piccola molecola ha la possibilità di essere un efficace inibitore di SBCAD o ACAD8. Abbiamo anche eseguito uno screening virtuale per generare un elenco di molecole inibitorie candidate per SBCAD e ACAD8. Di questi potenziali inibitori di SBCAD, 91 sono stati acquistati e testati nel test SBCAD. Unfortunately, nessuno dei composti è stato in grado di inibire SBCAD con alta affinità probabilmente a causa di limitazioni alla modellazione computazionale della struttura dell'enzima. Questo risultato indica che è necessario uno screening più ampio e imparziale ad alta produttività per identificare gli inibitori di piccole molecole colpiti per SBCAD. Il nostro test enzimatico sembra adatto a questo approccio e questo approccio è stato applicato con successo ad altri due bersagli enzimatici oggetto di studio dal team (DHTKD1 [1] e dominio LOR di AAAS (inedito)).

I progressi compiuti con i fondi PAF ci hanno permesso di proporre questo progetto di ricerca per il NIH Small Grant Program (R03) dell'Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development (NICHD). Questa sovvenzione è stata assegnata a settembre 2021, che ci ha permesso di continuare questo lavoro per il prossimo 2 years. In collaborazione con i dott. Vockley e Mohsen (Università di Pittsburgh), abbiamo anche richiesto una sovvenzione per un progetto di ricerca NIH (R01; Il potenziale terapeutico dell'inibizione delle acil-CoA deidrogenasi coinvolte nella degradazione della valina e dell'isoleucina). Questa proposta è attualmente allo studio.

PAF Awards $49,953 Nuova borsa di ricerca – Natale

PAF Awards $49,953 Nuovo assegno di ricerca in 2021

PI: Pawel Swietach, Professore di Fisiologia, Dipartimento di Fisiologia, Anatomia & Genetica, università di Oxford, Inghilterra

“Propionilazione proteica aberrante e segni istonici distinti nell'acidemia propionica: nuovi meccanismi di malattia e fattori di rischio per le malattie cardiache "

La sfida posta nei nostri cuori - contrarsi e rilassarsi in una sequenza corretta e con forza adeguata - è formidabile. L'elegante soluzione biologica a questo problema meccanico è un organo che pompa milioni di litri di sangue per sostenere la vita per molti decenni. Tuttavia, la qualità e la durata della vita di una persona sono fortemente legate alla salute cardiaca. Grazie a scoperte scientifiche, sono ora disponibili trattamenti migliori per le malattie cardiache, permettendo ai pazienti di vivere vite più lunghe e più felici. Il nostro obiettivo al British Heart Foundation Centre of Research Excellence dell'Università di Oxford è garantire che il progresso scientifico affronti un ampio spettro di disturbi, indipendentemente dalla loro incidenza.

I problemi cardiaci sono comuni nell'acidemia propionica (PA). Purtroppo, cardiomiopatia dilatativa e sindrome del QT lungo sono spesso la causa della morte infantile. Per trattare e prevenire questi problemi cardiaci, dobbiamo prima capire i meccanismi sottostanti. Una volta descritti questi processi, il nostro obiettivo è identificare obiettivi per farmaci o interventi. Crediamo che questa ambizione sia realizzabile grazie al patrimonio di conoscenze sul cuore e al vasto repertorio di farmaci approvati per la terapia in varie altre patologie cardiache. Molti di questi farmaci potrebbero essere "riutilizzati" per i disturbi associati alla PA, dando speranza a molte famiglie per un trattamento tempestivo.

Per questo progetto finanziato dalla PAF, abbiamo messo insieme un consorzio di scienziati desiderosi di dedicare la loro esperienza allo studio della PA. L'esperienza del mio laboratorio è nella fisiologia cellulare cardiaca nel contesto dei disturbi acido-base. Siamo raggiunti da Tom Milne, professore associato di epigenetica a Oxford, Holger Kramer, un esperto di proteomica, e Steve Krywawych, principale biochimico al Great Ormond Street Hospital di Londra. Le risorse e le strutture messe a disposizione di questo progetto includono un modello murino di PA, per gentile concessione di Michael Barry e Lourdes Desviat, metodi per caratterizzare la funzione cardiaca dalla cellula all'organo, nonché misurazioni dei cambiamenti a livello di proteine ​​e geni. Questo approccio interdisciplinare ma mirato ci consente di identificare potenziali bersagli per il trattamento della PA. Infatti, le nostre scoperte preliminari indicano uno di questi enzimi, e lo scopo di questo progetto è testare e convalidare la nostra ipotesi.

La PA è associata a importanti cambiamenti metabolici, e molte di queste sostanze non sono semplicemente intermedie in una catena di eventi, ma può avere forti azioni biologiche che non sono sempre intuitive da prevedere. Il nostro progetto studierà come l'accumulo di propionato influisce sui geni cardiaci attraverso una reazione chimica che causa scaffold del DNA (chiamato istoni) per "aprire" geni che normalmente non dovrebbero essere espressi in un cuore sano. Molti geni ne saranno influenzati, ma alcuni sono più strettamente collegati al disturbo cardiaco. Dopo aver identificato questi geni guida, testeremo la misura in cui bloccarli potrebbe essere curativo. In parallelo, indagheremo se il propionato può reagire anche con altri bersagli nella cellula, come le proteine ​​alla base della contrazione. Infatti, il nostro lavoro suggerisce che una strada promettente per la ricerca riguarda il cosiddetto accoppiamento eccitazione-contrazione, un processo che converte l'elettricità cardiaca in una risposta meccanica.

Siamo entusiasti di far parte della famiglia di ricerca sulla PA e desideriamo cogliere questa opportunità per invitare i pazienti, badanti, e sostenitori al nostro laboratorio per una visita.


Aggiornare 8/2022 – Rapporto finale

PROPIONILAZIONE PROTEICA ABERRANTE E DISTINTI MARCHI ISTONICI NELL'ACIDEMIA PROPIONICA: NUOVI MECCANISMI DI MALATTIA E FATTORI DI RISCHIO PER

MALATTIE CARDIACHE
Relazione finale – agosto 2022
PI: Pawel Swietach (Università di Oxford)

Rapporto non riservato per la diffusione

Pazienti affetti da acidemia propionica (PA) presentano disturbi nei livelli dei metaboliti, in particolare propionato. Questo piccolo (tre atomi di carbonio) normalmente viene prodotta la molecola
dalla scomposizione delle sostanze nella dieta, come gli amminoacidi a catena ramificata e gli acidi grassi dispari. In PA, tuttavia, i geni responsabili dell'elaborazione del propionato sono
inattivato da mutazioni ereditarie. Una visione di vecchia data postula che l'ambiente biochimico che ne deriva sia responsabile della disfunzione di più organi colpiti dalla PA.
Capire come il cuore è colpito nella PA è particolarmente importante, perché molte morti infantili sono state collegate a malattie cardiache. Tuttavia, il meccanismo preciso
il collegamento del disturbo metabolico con le malattie cardiache nell'AP non è chiaro. Senza queste informazioni dettagliate, è difficile proporre prima nuove cure e migliorare la gestione della malattia
sono disponibili terapie geniche vitali. Moreover, la conoscenza dei meccanismi molecolari ha un impatto più ampio sulla salute cardiaca, perché sono state anche elevazioni di propionato
descritto in altre malattie, come il diabete.

Lo scopo del nostro progetto PAF era quello di studiare come gli squilibri metabolici nella PA influenzano le proteine ​​attraverso le cosiddette modificazioni post-traduzionali, i.e. 'editing' chimico
che possono influenzare le loro funzioni. Utilizzando un modello murino di PA, abbiamo mostrato che gli istoni, l'impalcatura proteica del DNA, subiscono due tipi di modificazioni nel cuore: propionilazione e acetilazione. Abbiamo quindi dimostrato come queste azioni influenzano l'espressione dei geni nel cuore. Sorprendentemente, abbiamo scoperto che diversi geni, precedentemente implicato in malattie cardiache, attivarsi in modo anomalo in PA, e ipotizziamo che smorzare questa risposta genetica guidata dalla PA possa alleviare i cambiamenti patologici vissuti dai pazienti. Attraverso le nostre osservazioni del modello murino di PA, abbiamo identificato un nuovo percorso biochimico che offre un mezzo alternativo per elaborare l'eccesso di propionato nel cuore. L'attivazione di questo percorso è stata associata a una presentazione della malattia meno grave nei topi. Ipotizziamo che questo percorso possa essere sfruttato terapeuticamente nei pazienti affetti da PA, e i nostri obiettivi immediati per il futuro sono identificare l'approccio migliore per sfruttare questo serbatoio protettivo per il propionato nel cuore.

In sintesi, il progetto PAF ha (io) ha fornito nuove intuizioni meccanicistiche su come il propionato influisce sul cuore utilizzando metodi all'avanguardia nella metabolomica, trascrittomica,
biologia della cromatina, e fisiologia, e (ii) ha rivelato nuovi percorsi per l'elaborazione del propionato che aggirano gli enzimi mutati nei pazienti affetti da PA.

 

PAF Awards Continuation Grant a Guofang Zhang presso la Duke University

Guofang Zhang, Dottorato di Ricerca, Duke University

“Propionil-CoA e propionylcarnitine mediare complicanze cardiache in pazienti con acidemia propionico”

Aggiornamento marzo 2023

La malattia cardiaca ha un'alta prevalenza tra i pazienti con acidemia propionica (PA). Il meccanismo patologico rimane in gran parte sconosciuto, in particolare a causa della natura dello sviluppo cronico. È difficile prevedere lo sviluppo delle malattie cardiache nei pazienti con PA semplicemente in base al PCC mutazioni, propionyl-CoA carboxylase (PCC) attività enzimatica o cambiamenti metabolici acuti nel plasma o nelle urine perché nessuna forte correlazione tra fenotipo cardiaco (gravità della malattia) e genotipo, dai casi clinici sono stati osservati scompensi metabolici o attività enzimatica residua.

Gli acidi grassi con varie lunghezze di catena sono i principali combustibili per il cuore. I nostri dati precedenti hanno dimostrato che il propionato piuttosto che gli amminoacidi è una delle principali fonti di propionil-CoA cardiaco. Inoltre, la carenza di PCC riduce lo smaltimento epatico del propionato derivato dal microbioma e promuove la sintesi di acidi grassi a catena dispari, entrambi impongono uno stress metabolico al cuore. L'accumulo di propionil-CoA derivato dal propionato e dagli acidi grassi a catena dispari potrebbe interrompere il metabolismo energetico cardiaco. Il basso ATP inibisce ulteriormente la carbossilazione del propionil-CoA secondo il nostro recente studio sull'ischemia. Il metabolismo energetico alterato e l'accumulo di propionil-CoA formano un circolo vizioso.

Con una sovvenzione del terzo anno del PAF, collaboreremo con i dottori Eva Richard Rodríguez e Lourdes R. Desviat dell'Università Autonoma di Madrid su come il metabolismo energetico nella PCCA- or PCCB- I cardiomiociti iPSC derivati ​​da pazienti umani sono alterati dall'analisi degli isotopi stabili, in particolare sotto lo stress del propionato e degli acidi grassi a catena dispari. Un altro obiettivo è migliorare il metabolismo energetico cardiaco prendendo di mira il metabolismo del propionato e degli acidi grassi a catena dispari.

Aggiorna agosto 2020

La cardiopatia è una delle complicanze spesso associate all'acidemia propionica (PA). Comprendere il meccanismo patologico è essenziale per prevenire lo sviluppo di complicanze. La nostra ricerca precedente ha dimostrato che l'accumulo di propionil-CoA inibisce il metabolismo degli acidi grassi che è un importante carburante per l'energia cardiaca. La perdita di flessibilità dell'interruttore del carburante potrebbe interferire con il metabolismo energetico cardiaco e potenzialmente sviluppare complicazioni cardiache in particolare sotto vari stress. La nostra ricerca è stata finanziata dalla PAF per studiare il meccanismo patologico della cardiomiopatia associata alla PA in 2019. Nell'anno 1 del premio PAF, abbiamo iniziato a mappare la fonte metabolica del propionil-CoA nel cuore. Sorprendentemente, gli amminoacidi (isoleucina, threonine, methionine, valina) e proteine ​​che sono noti per essere substrati di propionil-CoA hanno un contributo trascurabile alla produzione di propionil-CoA nel cuore. Tuttavia, i nostri dati non escludono la possibilità che questi amminoacidi contribuiscano sostanzialmente alla produzione di propionil-CoA in altri organi, come il fegato. Il propionato circolante è una delle principali fonti di propionil-CoA cardiaco. Si adatta anche all'osservazione che il cuore preferisce gli acidi grassi inclusi gli acidi grassi a catena corta come substrati energetici. Più di 99% il propionato proveniente dal microbioma viene efficacemente rimosso / metabolizzato al suo primo passaggio attraverso il fegato in roditori sani. Dunque, il propionato circolante si mantiene a livelli molto bassi dopo il fegato. La carenza di PCC attenua la capacità epatica di smaltire il propionato e aumenta il livello di propionato circolante, che esacerba l'accumulo di propionil-CoA nel cuore. I nostri risultati mostrano il ruolo di "filtraggio metabolico" del fegato nel mantenimento di un metabolismo energetico cardiaco efficiente.

Al fine di comprendere il meccanismo patologico della complicanza cardiaca associata alla PA, un modello di complicanza cardiaca mediata dalla PA è essenziale. Nell'anno 2 del premio PAF, svilupperemo e confermeremo un modello murino con complicanze cardiache prima dello studio del meccanismo patologico. Con la collaborazione con il Dott. Michael Barry, caratterizzeremo la funzione cardiaca e il fenotipo metabolico della Pcca-/-(A138T) mouse che è un modello animale PA creato dal dott. Michael Barry. Indurremo complicanze cardiache con Pcca-/-(A138T) topi da diete o stress, se necessario. After that, esamineremo come il metabolismo energetico cardiaco viene disturbato utilizzando un flusso metabolico stabile basato su isotopi e approcci RNA-Seq. Inoltre, indagheremo ulteriormente come l'espansione della propionilcarnitina nel cuore possa esaurire l'acetilcarnitina cardiaca, tampone acetil-CoA, e colpisce il cuore acuto che richiede energia. L'obiettivo a lungo termine della nostra ricerca è trovare un target terapeutico sul metabolismo cardiaco del propionil-CoA per mitigare le complicanze cardiache associate alla PA.

PAF Grant Maclean

PAF Awards $50,000 Nuova borsa di ricerca

Ken Maclean, Dottorato di Ricerca, Università del Colorado Denver

“Trattamento di chaperone chimico per ripristinare l'attività degli enzimi nelle mutazioni pieghevoli della carbossilasi propionil-Co-A: Verso una strategia terapeutica personalizzata nell'acidemia propionica (PA)" - In estate 2020, PAF assegnato un $50,000 concedere.”

Propionico acidemia (PA) è una grave malattia potenzialmente letale per la quale attualmente non esiste un trattamento veramente efficace. La malattia è causata dalla mutazione in uno dei due geni che codificano per l'enzima propionil-carbossilasi CoA (PCC). Questo enzima è composto da due diverse proteine ​​che si piegano l'una attorno all'altra in una struttura complessa con sei di ciascuna di queste due molecole. Questa è una struttura molto insolita e complessa per un enzima metabolico e un recente lavoro nel nostro laboratorio ha scoperto che una serie di mutazioni specifiche che causano PA causano problemi interferendo con il processo di ripiegamento e / o assemblaggio delle proteine ​​che porta a un enzima non funzionale e quindi la malattia. Nelle cellule, le proteine ​​con complicati schemi di piegatura sono spesso assistite nel loro ripiegamento da altre proteine ​​chiamate chaperone. Abbiamo osservato che un certo numero di forme mutanti di PCC possono essere ripristinate alla normale attività se sono aiutate a piegare correttamente usando queste proteine ​​chaperone. Nel nostro studio, esamineremo una serie di sostanze chimiche che possono anche fungere da accompagnatori e aiutare con il ripiegamento delle proteine ​​al fine di ripristinare la piena attività nelle forme mutanti di PCC. Questo lavoro si svolgerà inizialmente in un sistema di espressione di PCC batterico per identificare composti promettenti e quindi in base ai progressi, passare al trattamento delle cellule derivate da pazienti PCC umani. Questi studi hanno il potenziale per servire come primo passo iniziale nella progettazione razionale di una strategia medica personalizzata per pazienti con mutazioni specifiche che causano PA.

Sintesi della ricerca PAF Elango

PAF Awards $44,253 Nuova borsa di ricerca

Rajavel Elango, Dottorato di Ricerca, Università della Columbia Britannica

“Ottimizzare gli aminoacidi negli alimenti medici per gestire l'acidemia propionica "

Acidemia propionico (PA) è principalmente causato da un difetto enzimatico, propionyl-CoA carboxylase (PCC), nella via catabolica della valina, isoleucina e altri precursori propiogenici. La gestione dietetica della PA dipende principalmente dalla restrizione proteica dal cibo per ridurre l'apporto di aminoacidi propiogenici, e l'uso di alimenti medici speciali. Questi alimenti medici contengono tutti gli amminoacidi e i nutrienti essenziali, ma nessun composto propiogenico. Recentemente, sono state sollevate preoccupazioni riguardo al loro uso, a causa del contenuto sbilanciato degli aminoacidi a catena ramificata (BCAA) – alto contenuto di leucina, a minima o nessuna valina e isoleucina. La miscela squilibrata di BCAA influisce negativamente sulle concentrazioni plasmatiche di valina e isoleucina, ed è stato proposto di influenzare la crescita nei pazienti pediatrici con PA.

In uno studio retrospettivo di storia naturale in corso (n = 4), pazienti con PA trattati nel nostro centro dalla nascita (o diagnosi) a 18 anni, abbiamo osservato che una maggiore assunzione di cibo medico (rispetto alle proteine ​​intatte) si traduce in punteggi Z ht-for-age più bassi. Sulla base di questi dati pilota, proponiamo che sia immediatamente necessario determinare le quantità ottimali di leucina presenti negli alimenti medici.

Dunque, gli obiettivi specifici del presente studio sono:

  1. Studi di isotopi stabili
    1. Determinare il rapporto ideale tra BCAA nei bambini usando il metodo di amminoacido indicatore basato su isotopo stabile per ottimizzare la sintesi proteica in un approccio a prova di principio.
    2. Testare il rapporto tra BCAA usando lo stesso metodo stabile basato sull'isotopo nella nostra coorte di pazienti PA per determinare l'impatto sulla sintesi proteica, e risposte al metabolita plasmatico.
  2. Determinare l'impatto dell'uso del naturale (intatto) vs formula (cibo medico) proteina su antropometrica, risultati biochimici e clinici attraverso uno studio retrospettivo di storia naturale su pazienti con PA trattati all'ospedale pediatrico BC.

Le recenti linee guida dietetiche per la PA stanno scoraggiando la dipendenza dagli alimenti medici come unica fonte dietetica. Tuttavia, la maggior parte delle persone con PA sono a rischio di malnutrizione e dipendono da questi alimenti medici come fonte di energia e proteine ​​facilmente tollerabile. così, la determinazione del rapporto ottimale di BCAA negli alimenti medici PA è necessaria per ottimizzare la sintesi proteica, promuovere l'anabolismo, crescita e prevenire l'accumulo di metaboliti tossici.

Il nostro laboratorio, equipaggiato con l'uso di nuovi traccianti isotopici stabili per esaminare il metabolismo di proteine ​​e aminoacidi, è ideale per affrontare la questione del rapporto BCAA ideale da utilizzare per la gestione dietetica della PA e potenzialmente avere un impatto sugli esiti sanitari.

 

Propionico Acidemia Foundation Research Grant – Richard

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.

 

 

 

Propionico Acidemia Foundation Research Grant Guofang Zhang

PAF Awards $48,500 Research Grant

Guofang Zhang, Dottorato di Ricerca, Duke University

“Propionil-CoA e propionylcarnitine mediare complicanze cardiache in pazienti con acidemia propionico”

La produzione di energia è il metabolismo cardiaco centrale per lavoro meccanico continuo. Un cuore adulto medio consuma umana ~ 6 kg ATP / giorno. stoccaggio ATP nel cuore è sufficiente solo per sostenere il battito cardiaco per alcuni secondi. Una strettamente accoppiati metabolismo energetico cardiaco da vari substrati è critica per la produzione di ATP sufficiente richiesto dalla funzione cardiaca normale.

Una molecola di acido palmitico (acido grasso) genera molto più ATP di una molecola di glucosio fa dopo che i loro acidi completi metabolism.Fatty contribuiscono ~ 70-90% la produzione di energia cardiaca in condizioni normali. Tuttavia, cuore mantiene ancora elevata flessibilità di sostituzione di combustibili in risposta a vari substrati disponibili. Acetil-CoA è il primo metabolita convergente derivato dai diversi substrati combustibile attraverso percorsi diversi e entra nel ciclo dell'acido tricarbossilico (TCAC) per la produzione di energia. Dunque, il livello di acetil-CoA o il rapporto di acetil-CoA / CoA controlla strettamente i flussi metabolici di due combustibili principali, cioè, il glucosio e acido grasso, nel cuore. Livello CoA acetil-CoA o è anche finemente sintonizzato da carnitina acetiltransferasi (CRATER) che catalizza l'interconversione reversibile tra catena corta acil-CoA e acylcarnitines.Acetylcarnitine livello è ~ 10-100 volte superiore a quella di acetil-CoA nel cuore e è visto come il buffer di acetil-CoA. Crat è altamente espresso in organi alta energia esigenti compresi cuore e media acidi grassi e il metabolismo del glucosio eventualmente interconversione dinamicamente acetil-CoA e dell'acetilcarnitina in ciascuna carenza other.The di crat ha dimostrato di modificare la selezione carburante cardiaco.

Propionico acidemia (PA) è spesso associata a complicanze cardiache. Tuttavia, il meccanismo patologico rimane sconosciuta. Abbiamo dimostrato che l'alta propionato esogeno portato all'accumulo propionil-CoA e interruttore carburante cardiaco da acidi grassi in glucosio normali cuori di ratto perfusi (am. J Physiol. Endocrinol. Metab., 2018.315:E622-E633). Il deficit di propionil-CoA carbossilasi in PA induce anche l'accumulo di propionil-CoA. Successivo, si cercherà di capire se e come l'elevata propionil-CoA nel PCCA-/- cuore (collaborazione con il Dott. Michael Barry)potrebbe interrompere il metabolismo energetico cardiaco studiando la flessibilità interruttore carburante, Crat metabolismo mediato, e tampone capacità di acetilcarnitina utilizzando stabile analisi flusso metabolico isotopo basata (J. Biol. Chem., 2015,290:8121-32). Ci auguriamo che l'esito di questo progetto fornirà raccomandazione terapeutico significativo per i pazienti con PA, in particolare con la complicazione cardiaca.

Trapianto di fegato,en 2

Liver Transplantation

Part 2: Outcomes Following Liver Transplantation in Children with PA and MMA

James Squires, MD, MS

Dr. Squires is a liver disease specialist at UPMC Children’s Hospital of Pittsburgh and an assistant professor of pediatrics at the University of Pittsburgh School of Medicine.

Jodie M. Vento, MGC, LCGC

Jodie Vento is a genetic counselor and manager of the Center for Rare Disease Therapy at UPMC Children’s Hospital of Pittsburgh.

Part 1 of this article, published in the Spring 2018 issue, provided answers to questions that families may have about what to expect from a liver transplant for a child with Propionic Acidemia (PA). Here, in Part 2, the authors summarize and explain the findings of a recent study of outcomes in children with PA and methylmalonic acidemia (MMA) who received liver transplants at UPMC Children’s Hospital of Pittsburgh.

Why did you do this study?

Before we get to why we did this study, please allow us to back up a bit and briefly discuss the history of liver transplantation for PA and MMA, which was first proposed in the early 1990s. Because the enzyme deficiencies that cause PA and MMA exist throughout the body, not just in the liver, liver transplantation was never expected to be a cure for these diseases. The thinking was that by providing enough functional enzyme to minimize, if not eliminate, metabolic crises­––the most severe complications of PA and MMA for affected children, as well as one of the most frightening features of these diseases for families––a liver transplant could enhance stability and improve quality of life for affected children.

In recent years, policies on the allocation of donor livers in the United States have changed to give priority to patients with PA and MMA because of their risk of sudden, life-threatening metabolic crises. As a result, children with these disorders can now be listed for a liver transplant based on their diagnosis alone rather than on disease complications or severity.

A recent study, based on statistical analysis,found that liver transplantation for PA and MMA may increase both the length and quality of patients’ lives and decrease health care costs over a patient’s lifetime. Tuttavia, because PA and MMA are rare disorders, it has been difficult to gather a strong body of evidence showing how well patients fare after undergoing a liver transplant.

The Pediatric Liver Transplant Program at UPMC Children’s Hospital of Pittsburgh was established in 1981 by world-renowned transplant surgeon Thomas E. Starzl, MD, Dottorato di Ricerca. Our Director of Pediatric Transplantation, George Mazariegos, MD, FACS, pioneered liver transplantation for children with metabolic diseases in 2004. Since then, UPMC Children’s has performed more than 330 liver transplants for children with metabolic diseases, more than any other transplant center. We’ve also performed more liver transplants in children than any other center in the United States and more living-donor transplants than any other pediatric center in the country. Our one-year survival rate for pediatric liver transplant patients is 98%, exceeding the national average of 95%, according to the Scientific Registry of Transplant Recipients (January 2018 release).

We decided to do this study because, given the breadth and depth of our experience in this field, we thought that we could make a useful contribution to medical knowledge by gathering and evaluating all of the information available to us on outcomes for all of the patients who have undergone a liver transplant for PA or MMA at our institution.

How did you do this study?

We searched our medical records database to identify all patients with a diagnosis of either PA or MMA who received either a liver transplant or a combined liver and kidney transplant between 2006 and 2017.To comply with patient privacy regulations, we first removed any and all information that could personally identify these patients. Then we examined data from their medical records and recorded information such as their age and family history, medical treatment received prior to the liver transplant, laboratory tests performed, and how they fared both immediately after the transplant and in the following months and years.

What did the study find?

We identified a total of nine patients with PA (three patients) or MMA (6 patients) who had undergone a liver or liver and kidney transplant at UPMC Children’s between 2006 e 2017. The age at which patients received their transplant ranged from one year old to 21 anni; the median, or midpoint, was nine years old. Five patients were female and four male. Eight of the nine patients had been diagnosed during their first week of life; one patient was diagnosed at age eight months.

Prior to the transplant, all of the patients had been treated with protein restriction and carnitine supplementation. Several were also receiving medication to reduce ammonia levels in the blood. Eight of the nine patients were being fed by a gastrostomy tube (also known as a “G-tube”). All were experiencing frequent metabolic crises that often required hospitalization. Additional disease-related complications included cardiomyopathy (damaged heart muscle), metabolic stroke, pancreatitis, and low blood cell counts.

Five of the six patients with MMA received combined liver and kidney transplants. One patient with MMA and all three patients with PA underwent liver transplants only. Patients’ median post-transplant length of stay in intensive care was just short of 30 days, while the total transplant-related hospital stay averaged 55 days. Patients were followed after their transplant for a median of 3.5 years (range one year to more than 11 years).

Six of the nine patients developed symptoms of liver rejection; one patient developed symptoms of kidney rejection. Rejection episodes were treated with steroids and higher doses of anti-rejection medication to suppress the immune system. None of the nine patients experienced transplant failure.

Two patients needed treatment for blood clots in the main artery that carries blood to the liver. A third patient needed treatment for a blockage in a vein that transports blood from the liver back to the heart.

Four patients experienced a build-up of bile in the liver that was caused by a blocked bile duct and required treatment with a biliary catheter. At the last follow-up, three of the four patients had been able to discontinue use of the biliary catheter.

Five patients developed viral infections that required treatment. No patients experienced a complication known as post-transplant lymphoproliferative disorder, a dangerous rapid increase in white blood cells that can sometimes occur in people who are taking medication to prevent rejection of a transplanted organ.

No patients have experienced metabolic crises since the transplant. All nine patients showed improved metabolic control––indicated by normal levels of lactic acid in the blood––during the first month after the transplant. Kidney function stabilized or improved in all patients with MMA. At the two-year post-transplant assessment, heart function had improved in a patient with PA and severe cardiomyopathy.

What conclusions can be drawn from the study’s findings?

In this study of nine children with PA or MMA who were followed for an average of 3.5 years, we show 100 percent survival for both patients and their transplanted organs.

For MMA, these findings are similar to those of other recently published reports. For PA, although our population is relatively small (three patients), our finding of 100 percent survival for both patients and transplanted organs stands in contrast to other published reports that found poor survival among patients with PA following a liver transplant.

Still, many patients experienced complications in the period immediately before, during, and after the transplant. The high rate of complications underscores the complexity of these metabolic diseases. The most common complications were those involving the blood vessels, including blood clotting in the main artery of the liver. This complication has been previously reported.

All patients had reduced levels of lactic acid in the blood, indicating improved metabolic control, both shortly after the transplant and at later postoperative follow-up. Complications such as kidney disease (in patients with MMA) and cardiomyopathy (in patients with PA) stabilized and improved after transplantation.

The fact that no patients experienced metabolic crises after transplantation indicates that partial enzyme replacement via a liver transplant enabled a “resetting” of patients’ metabolic fitness.

At UPMC Children’s our approach to nutritional support after a liver transplant has been to gradually ease protein restriction, with the goal of establishing a long-term individualized level of support for each patient. It is unlikely that protein restriction can ever be completely eliminated. Tuttavia, the results of this study show that––with close monitoring by an experienced interdisciplinary team––protein restriction can safely be relaxed, in an individualized fashion, after a liver transplant.

What do the study results mean for children with PA and their families?

A liver transplant cannot cure PA. It can, tuttavia, reduce or eliminate metabolic crises and result in greater stability and better quality of life for children with PA. The decision as to whether a liver transplant is right for your child with PA is one that every family must make for themselves, based on their knowledge of their child and in consultation with a multidisciplinary team of experts who specialize in liver transplantation for metabolic diseases.

This study adds to the increasing body of evidence that liver transplantation can be performed safely and successfully in patients with severe, complex metabolic conditions such as PA and MMA, especially when performed at centers with broad and deep experience in the management of these highly challenging conditions.

Reference: Critelli K, McKiernan P, Vockley J, Mazariegos G, Squires RH, Soltys K, Squires JE. Liver Transplantation for Propionic Acidemia and Methylmalonic Acidemia: Peri-operative Management and Clinical Outcomes. In press, Liver Transplantation. Accepted for publication June 2018.

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 (PA) 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.

aggiornato settembre 2018